源-网-荷-储协同的新能源配电网故障恢复方法

本发明涉及新能源配电网故障恢复，具体涉及一种源-网-荷-储协同的新能源配电网故障恢复方法。

背景技术：

1、近年来电力技术在原有基础上逐渐成熟、稳定发展，电力系统供电可靠性大大提高。分布式电源被大量接入配电网中。因此，分布式发电技术在对配电网非故障失电区域进行供电恢复时，可以把分布式电源的影响也考虑在内进行调度控制研究。随着智能电网的快速发展，可再生能源和储能装置大规模并网，传统配电网结构改变。针对台风、雷暴、雨雪等极端天气，配电网存在在恶劣天气条件下，针对抢修过程中存在多次故障的情况，所以对含分布式电源的配电网故障恢复与抢修策略优化工作迫在眉睫。因此对“源-网-荷-储”系统进行研究，以抢修时间短、经济损失小为目标，利用电源、电网、负荷和储能之间的灵活和互补特性提高系统应对风险的能力。

2、国内电力产业逐渐发展，难免出现煤炭等传统能源的缺乏。随着电力需求的不断增加，新能源发电技术也应运生长壮大。风能、太阳能、甚至核能技术成熟形成产业链，雅砻江电站等的建设让人振奋。要切实贯彻新发展理念，实现“源-网-荷-储”与多能互补的作用，促进清洁利用和改善电力系统的正常运行。

3、传统的配电网重构是在稳定运行的前提下，实现最优的单目标或多目标规划进而实现用电需求。在现有的文献中，专家学者从负荷特性出发，以能量损失最小和效率最大化为指标。在此基础上，根据系统的需求，决定了系统在重组时的转换次序。现有文献中报道了建立基于多个指标的分布供电接入网络的故障修复。还有文献报道了算法针对电力电子化配电网规划复杂的优化问题，提出基于多策略改进方式，并将其与配电网规划进行有效结合，通过模型将改进的遗传算法进行性能测试。

4、配电网故障恢复是一种多方式非线性的组态优化问题，是np难问题的一种。在限制配电网络可依靠操作和寻求最优接入方式的情况下，有源配电网络是一种高效、高效的配置方式，为电力恢复和提高配电网的能量运行分配能力奠定了基础。大大保证了供电可靠性和供电质量，当极端天气或突发事件发生引发大规模停电事故时，主动配电网迅速接入储能设备，特别是电动汽车等，利用微电网、互联微网系统等本地电源快速恢复关键负荷，实现配电网自愈，提升了配电网快速恢复弹性。

5、根据国内外有关专家的研究结果和方法，本发明将其归纳为三类：数学优化方法，启发式搜索方法，以及人工智能方法。电网容量越大，配电网络接收容量越大。文章结合上述资料，对目前我国配电网络的几种常见的故障修复方法进行了研究，并结合实际案例加以阐述。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种源-网-荷-储协同的新能源配电网故障恢复方法。本发明针对源网荷储系统，提出了一种以最少损耗和最少开关操作为优化的数学模型，对于系统支路发生故障后进行的系统故障的恢复和重构工作较为简便且能够满足设计需求的功能，并能有效地改善网络的结点，改善电力供应的质量。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种源-网-荷-储协同的新能源配电网故障恢复方法，该方法包括：

3、(1)在主动配电网中，通过优化协同的新能源配电网数学模型重构配电网的故障恢复过程；

4、(2)针对电力系统的重组问题，对其中所包含的负荷进行了归类，并将其划分成合同负荷和含源负荷两种类型；

5、(3)通过电源节点、开关节点等对电网进行拓扑分析，从而对电力系统进行状态估计、潮流计算、故障定位、隔离和供电恢复、网络重构等其他方面进行分析；

6、(4)在基于智能的基础上，针对故障的自动修复算法进行系统的设计。

7、优选地，在步骤(1)中，通过对各个受控元件进行适当的建模，使其能够有效地进行有源配电网络的重组和故障修复。

8、优选地，在步骤(2)中，由于电力分配对电力的空间和使用周期都有很大的要求，因此为了更好的利用电力，必须增加电力使用的装置，以便在高峰期将多余的电力存储到电网中；由于风力和太阳光电都是断断续续的，所以不可能有足够的功率来维持孤岛上的电压和输出电流的稳定性；而储能发电本身就具备了双向可调的电力供应，因此孤岛区域的电力供应可以由蓄电池组直接提供，也可以由蓄电池组直接提供电力，也可以由蓄电池组来保持风电或太阳能孤岛输出的电压波动；

9、用荷电状态来描述常规能量存储装置的基础状况如下式：

10、

11、其中，qc为储存能量所产生的能量；qn为标准存储条件下的额定容量。

12、优选地，在步骤(2)中，能量存储的数学模型是根据能量转换和转换时刻的soc的关系来进行的，如下式所示：

13、

14、其中，soc(t)为t时刻荷电状态；

15、pcharge(t)、pout(t)为t时刻充放电功率；

16、εin、εour为充放电效率系数；

17、△t为工作周期。

18、优选地，在步骤(3)中，根据支路节点电压、终端功率、每条线路的电抗值、阻值等因素，分别求出各个支路的前端功率和功率损失，从而判断各个部件的超载情况，从而影响到整个电网的运行，

19、用表示电压向量，则潮流计算前推过程表示为：

20、

21、

22、通过对电力系统的潮流运算，得到了各分支的输送功率sij，并从供电端开始，根据支路的次序，依次进行运算，直至得到每个节点的输出电压；通过反复反复的重复，在邻近的迭代法中，如果偏差小于预定的误差ε，则终止。

23、优选地，在步骤(3)中，为提高用户安全供电系统的可靠性，同时也是为最大限度的降低各供电公司造成的意外停电损失，如果线路故障大面积同时出现，首先一定要正确的定位到配电网的故障区域，然后才能切断故障线路；之后能够立即着手进行大容量的调速，以保证由于线路受到设备故障等因素的严重干扰而临时停电的客户能够尽早地进行电力供应。

24、优选地，该方法还包括：含dg的改进混合整数差分进化算法的配电网重构，其中，配电网的网损主要包括：电线间的铜损、配电变压器的铜损和变压器的铁损，控制线损最小的目标函数为

25、

26、其中，pi、qi为支路在每一时段的有功、无功；

27、ri为支路的电阻；

28、vi为支路末端的节点电压；

29、n为网络中的支路数；

30、ki为开关i的状态变量；

31、f为网损函数，通过配电网潮流计算得到。

32、优选地，配电网络重构应满足以下潮流方程：

33、

34、

35、其中，pi、qi为节点i的输入有功功率、无功功率；

36、pdgi、qdgi为dg向节点i注入的有功、无功功率；

37、pdi、qdi为节点i处负荷的有功、无功功率；

38、ui、uj为节点i、j的电压；

39、gij、bij、δij为节点i、j的电导、电纳和相角差。

40、通过上述技术方案，(1)本发明将限制条件下的电力系统重构最优模型应用到电力系统中，充分地兼顾了电力系统容量机遇的限制，同时兼顾了电力系统的负载和各种电力系统的出力存在的不确定性，避免了电力系统在高确定性负载条件下的系统优化问题；(2)该方法能够有效地针对配电网络的工作特点，降低非可行解的错误，提高了系统的运算速度，同时考虑了负载和发电量的随机性，提高了系统的可靠性。最后通过实例验证了该方法的正确性和可行性，表明该方法可以很好地用于配电网络的非稳定问题的求解；(3)实例分析结果显示，采用本文提出的方法可以显著提高配电网络的供电保障性能，满足不同电力需求的配电网络需求；同时根据网络中储能装置和负荷的协调作用，对故障恢复后电网的稳定性提供了保障。