分布式储能和信息系统交互的配电网故障恢复方法、装置与流程

本发明涉及储能，尤其涉及一种分布式储能和信息系统交互的配电网故障恢复方法、装置。

背景技术：

1、可再生能源发电的大规模并网因其随机性和波动性，对电网的安全稳定运行提出了巨大挑战。储能系统凭借其快速调节和双供储能力，在提高能耗水平、平滑间歇性能源功率波动方面发挥了重要作用。可再生能源发电具有提供独立供电的能力。

2、因此，配电网故障网络重构后，可以形成独立运行的电力孤岛。结合储能，可以更好地保证负载供电，提高系统的负载供电能力。配电网重构对于实现配电网安全、稳定、经济运行具有重要意义。配电网故障重建可以快速隔离故障，恢复停电负荷。目前，配电网重构的研究主要集中在分布式电源dg的重构算法和配电网重构上。配电网重构的求解方法包括布谷鸟搜索算法、遗传算法和萤火虫算法。此外，随着电力信息物理系统的不断发展，电力系统呈现出新的形态。有学者提出了电力信息物理系统中信息流的建模和计算分析方法。同时，有学者研究并验证了信息域对信息物理系统的影响，为配电网运营规划提供了支持。但是，上述研究很少将网络重构和孤岛分区两者结合起来，对能量存储和信息系统约束的考虑也较少。

技术实现思路

1、本发明提供了一种分布式储能和信息系统交互的配电网故障恢复方法、装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有配电网故障恢复没有将网络重构和孤岛分区结合起来存在的系统负载供电能力降低的问题。

2、为解决上述问题，本发明技术方案之一是通过以下方式来实现的：分布式储能和信息系统交互的配电网故障恢复方法，包括以下步骤：

3、数据初始化，包括负载有功功率、分布式电源输出功率、故障时间；

4、计算储能功率和剩余储能容量；

5、计算所有网络信息节点的通信状态；

6、建立功率平衡约束条件；

7、判断负载有功功率、分布式电源输出功率以及储能功能是否满足功率平衡约束条件，响应于是，则建立邻接矩阵，将储能节点作为根节点；

8、根据邻接矩阵的根节点，搜索分布式电源、储能功率和负载；

9、判断充放电功率以及剩余储能容量是否满足储能限制约束，以根据网络信息节点的通信状态，结合分布式电源、储能功率、负载和储能容量，将故障区域划分成孤岛，响应于否，则根据功率平衡约束条件以及储能限制约束确定最佳孤岛范围；

10、判断是否恢复所有停电负载的电源，响应于否，则判断剩余范围内是否存在储能，响应于否，则根据功率平衡约束条件以及储能限制确定该时间段内最佳孤岛范围；

11、判断故障时间是否结束，响应于否，则进行网络重构，计算剩余储能容量。

12、判断充放电功率以及剩余储能容量是否满足储能限制约束。

13、上述计算储能功率和剩余储能容量，计算公式如下：

14、电网故障的起始时间为t0，恢复供电时间为tend，孤岛运行期间的储能功率和剩余储能容量为：

15、pbat(t)＝pdg(t)-pload(t)

16、

17、其中pbat(t)储能功率，ebat(t)是剩余储能容量，pload是负载的有功功率。

18、上述计算所有网络信息节点的通信状态，具体为：

19、根据下式计算信息节点是否正常运行，

20、

21、其中mi，信息节点是否正常运行的状态参数，如果它运行正常，则mi＝1；否则，mi＝0；ni是配电网中与信息节点耦合的物理节点的集合；pj是节点的主动负载；是被切断的负载；表示信息节点与物理节点之间的耦合程度，值越大表示耦合越强，值的范围为[0，1]。

22、上述功率平衡约束条件，具体为：

23、

24、其中，pload是负载的有功功率；pdg是分布式电源的输出功率；pbat是储能功率；wdg是故障停电时间内分布式电源预测电量；ebat是故障停电时间内储能电量；wload故障停电时间内负载电量需求。

25、上述储能限制约束，具体为：

26、

27、其中pbat.lim为充放电功率极限值；ebat.min和ebat.max分别是剩余储能容量的最小值和最大值。

28、上述恢复所有停电负载的电源，确定最佳孤岛范围，具体为：

29、根据下式，目标函数y1,y2，尽可能多的优先恢复级别高的重要负载

30、

31、

32、其中，bi是是否将i选为孤岛的状态更改参数，如果选择，则bi＝1，否则bi＝0；pi是负载i的有功功率；n表示所有停电负载的数量；

33、其中，xhigh是第一级负载high是否恢复供电的状态变化参数，如果电源恢复，xhigh＝1，如果切断，则xhigh＝0；h表示停电区域内的所有主负载节点。

34、上述网络重构，具体为，采用粒子群优化算法进行网络重构，且网络重构过程需要满足支路电流约束条件和节点电压约束条件，其中，支路电流约束条件为：

35、ij≤ij max

36、其中ij和ij max分别表示流经支路j的电流及其最大允许电流；

37、节点电压约束条件为：

38、vi min≤vi≤vi max

39、式中vi为负载节点i的额定电压值；vi min和vi max分别是负载节点电压的最小值和最大值。

40、本发明技术方案之二是通过以下方式来实现的：一种分布式储能和信息系统交互的配电网故障恢复装置，包括：

41、数据初始单元，数据初始化，包括负载有功功率、分布式电源输出功率、故障时间；

42、第一计算单元，计算储能功率和剩余储能容量；

43、第二计算单元，计算所有网络信息节点的通信状态；

44、功率约束单元，建立功率平衡约束条件；

45、功率判断单元，判断负载有功功率、分布式电源输出功率以及储能功能是否满足功率平衡约束条件，响应于是，则建立邻接矩阵，将储能节点作为根节点；

46、数据搜索单元，根据邻接矩阵的根节点，搜索分布式电源、储能功率和负载；

47、储能判断单元，判断充放电功率以及剩余储能容量是否满足储能限制约束，以根据网络信息节点的通信状态，结合分布式电源、储能功率、负载和储能容量，将故障区域划分成孤岛，响应于否，则根据功率平衡约束条件以及储能限制约束确定最佳孤岛范围；

48、电源判断单元，判断是否恢复所有停电负载的电源，响应于否，则判断剩余范围内是否存在储能，响应于否，则根据功率平衡约束条件以及储能限制确定该时间段内最佳孤岛范围；

49、网络重构单元，判断故障时间是否结束，响应于否，则进行网络重构，计算剩余储能容量。

50、本发明在配电网发生故障后，尽快隔离故障，根据信息节点的通信情况，结合分布式电源和负载、储能功率和储能容量，将故障区域划分为孤岛，分布式电源和储能可以在很大程度上得到利用，孤岛划分完成后，基于该结果，采用粒子群优化算法进行网络重构，找到结合孤岛分割的最优网络重构方案，保证负载供电，解决了现有配电网故障恢复没有将网络重构和孤岛分区结合起来存在的系统负载供电能力降低的问题，提高了配电网故障重建的效率，实现配电网安全稳定运行的效果。