本發(fā)明涉及配電網(wǎng)韌性提升，具體是涉及一種孤島動態(tài)劃分的配電網(wǎng)韌性提升方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、當前配電網(wǎng)面臨越來越多的不確定性擾動的沖擊，除了常規(guī)設(shè)備故障和人為操作失誤等對配電網(wǎng)產(chǎn)生擾動沖擊之外，低頻發(fā)的極端事件(如重大自然災害等)和高頻發(fā)、漸進式加劇的小干擾事件(如分布式電源和電動汽車的高比例接入等)亦會對配電網(wǎng)安全運行產(chǎn)生重大影響，甚至造成配電網(wǎng)功能的大規(guī)模破壞或喪失等災難性后果。為此，需加速提升配電網(wǎng)韌性，以應對上述不確定性變化或擾動。目前研究機構(gòu)在配網(wǎng)韌性提升模型建立方面開展的研究可分為“單源-單孤島”、“孤島劃分”、“多源協(xié)同”三類思路，在配網(wǎng)韌性提升模型求解方面開展的研究包含啟發(fā)式算法、多代理系統(tǒng)、元啟發(fā)式算法、數(shù)學規(guī)劃方法或兩兩方法結(jié)合的方式，為配網(wǎng)韌性提升提供了有效手段。

2、如申請?zhí)枮?02210410888.0的中國專利申請，公開了一種基于自然災害后協(xié)同微電網(wǎng)的配電網(wǎng)韌性提升方法，該方法面向自然災害下配電網(wǎng)故障場景，分析配電系統(tǒng)各節(jié)點故障概率以確定故障節(jié)點，結(jié)合給定的分布式電源接入位置，通過控制配網(wǎng)開關(guān)分合和分布式電源出力大小，形成多個能夠繼續(xù)持續(xù)供電的微電網(wǎng)，利用分布式電源參與配電網(wǎng)關(guān)鍵負荷供電恢復，根據(jù)提出的韌性評估指標，評價配電網(wǎng)韌性提升效果。

3、然而，現(xiàn)有技術(shù)在配網(wǎng)韌性提升的優(yōu)化模型方面未能考慮到不同用戶類型的敏感負荷，因敏感負荷對配網(wǎng)節(jié)點電壓的要求不同進而對制定的極端事件后韌性提升策略的影響，未能考慮到分布式電源的電壓支撐能力對因節(jié)點電壓約束而降低事后恢復功率的場景的改善作用；在配網(wǎng)韌性提升的求解算法方面未能適應系統(tǒng)規(guī)模不斷擴大、運行方式復雜多變的現(xiàn)代智慧配電網(wǎng)在實際調(diào)度運行過程中提出的快速高精度求解要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：針對以上缺點，本發(fā)明提供一種提高配電網(wǎng)韌性提升效果的孤島動態(tài)劃分的配電網(wǎng)韌性提升方法及系統(tǒng)。

2、技術(shù)方案：為解決上述問題，本發(fā)明采用一種孤島動態(tài)劃分的配電網(wǎng)韌性提升方法，包括以下步驟：

3、確定以故障恢復功率最大為優(yōu)化目標的目標函數(shù)及約束條件，建立配電網(wǎng)韌性提升模型；

4、獲取配電網(wǎng)的負荷節(jié)點、開關(guān)節(jié)點及系統(tǒng)參數(shù)，確定配電網(wǎng)中的故障線路，明確失電負荷節(jié)點；

5、將目標函數(shù)作為每個國家的適應度，基于帝國競爭算法求解配電網(wǎng)韌性提升模型，得到目標函數(shù)最優(yōu)解的配電網(wǎng)孤島劃分；

6、根據(jù)最優(yōu)解的配電網(wǎng)孤島劃分進行對應開關(guān)節(jié)點的開關(guān)操作。

7、進一步的，所述目標函數(shù)of為：

8、

9、其中，p0t為t時刻配電網(wǎng)的總初始負荷，nk為形成的孤島微電網(wǎng)的數(shù)量，為第k個孤島微電網(wǎng)在t時刻恢復的負荷；

10、

11、其中，wi,k為第k個孤島微電網(wǎng)內(nèi)節(jié)點i處負荷的加權(quán)因子，ni,k為第k個孤島微電網(wǎng)內(nèi)節(jié)點的數(shù)量，為在t時刻第k個孤島微電網(wǎng)內(nèi)節(jié)點i處的負荷有功功率；

12、

13、其中，p0i,k,t為在t時刻第k個孤島微電網(wǎng)內(nèi)節(jié)點i處的額定有功功率，vi,k,t為在t時刻第k個孤島微電網(wǎng)內(nèi)節(jié)點i處的電壓，α為有功功率計算中決定各類型負荷的電壓依賴程度系數(shù)。

14、進一步的，所述約束條件包括輻射狀約束：

15、

16、其中，nbus為配電網(wǎng)中的節(jié)點總數(shù)，θij,t為節(jié)點i和節(jié)點j之間的支路ij的連接狀態(tài)，t為故障恢復過程中的總調(diào)度周期數(shù)，γ為配電網(wǎng)中的支路集合；

17、連通性約束：

18、

19、

20、其中，αij,t和αji,t表示在t時刻節(jié)點i和節(jié)點j的從屬關(guān)系；λi,k表示節(jié)點i與第k個孤島微電網(wǎng)的關(guān)系，m為掛接有主分布式電源的配電網(wǎng)節(jié)點集合，θ(i)為與節(jié)點i有連接的節(jié)點集合，λ為配電網(wǎng)中的節(jié)點集合；

21、功率平衡約束：

22、

23、其中，分別為在t時刻第k個孤島微電網(wǎng)內(nèi)主分布式電源g的有功、無功出力，為在t時刻第k個孤島微電網(wǎng)內(nèi)第n個光伏的有功出力，分別為在t時刻第k個孤島微電網(wǎng)內(nèi)負荷i消耗的有功、無功功率，pflowij,k,t、qflowij,k,t分別為在t時刻第k個孤島微電網(wǎng)內(nèi)支路(i,j)上的有功、無功功率，n為在t時刻第k個孤島微電網(wǎng)內(nèi)掛接有光伏的節(jié)點集合；q0i,k,t為在t時刻第k個孤島微電網(wǎng)內(nèi)節(jié)點i處的額定無功功率，β為無功功率計算中決定各類型負荷的電壓依賴程度系數(shù)；

24、潮流約束：

25、

26、其中，bm為正數(shù)，vj,k,t為在t時刻第k個孤島微電網(wǎng)內(nèi)節(jié)點j處的電壓，rij、xij分別為支路(i,j)上的電阻和電抗，v0為額定電壓；

27、節(jié)點電壓約束：

28、

29、其中，vmax、vmin分別為最大和最小電壓限值，δi,k,t為在t時刻第k個孤島微電網(wǎng)內(nèi)的電壓相位角，δmax為電壓相位角極限，為第k個孤島微電網(wǎng)內(nèi)掛接有主分布式電源的節(jié)點的電壓幅度；

30、支路容量約束：

31、

32、其中，是支路(i,j)在t時刻的最大容量；

33、孤島微電網(wǎng)功率平衡約束：

34、

35、其中，分別為在t時刻第k個孤島微電網(wǎng)內(nèi)節(jié)點i處的有功、無功功率損耗，為在t時刻第k個孤島微電網(wǎng)內(nèi)節(jié)點i處的無功功率；

36、分布式電源出力約束：

37、

38、

39、其中，分別為在t時刻第k個孤島微電網(wǎng)內(nèi)分布式電源g的有功最小出力限值、無功最小出力限值、有功最大出力限值、無功最大出力限值。

40、進一步的，所述基于帝國競爭算法求解配電網(wǎng)韌性提升模型的具體步驟為：

41、(1)輸入數(shù)據(jù)計算所需參數(shù)，包括故障線路、負荷功率曲線及類型、主分布式電源數(shù)量及位置、分布式電源出力曲線、初始帝國個數(shù)、最大迭代次數(shù)；

42、(2)根據(jù)主分布式電源接入位置隨機形成初始化國家；每個國家代表一個配電網(wǎng)孤島；

43、(3)判斷國家是否滿足約束條件，若不滿足約束條件返回步驟(2)；

44、(4)計算每個國家的適應度值為勢力，基于初始帝國個數(shù)，將國家劃分為帝國主義國家和殖民地，隨機將殖民地分配給相應的帝國主義國家，形成初始化帝國；

45、(5)殖民地同化、革命；

46、(6)計算帝國主義國家和殖民地的勢力；當殖民地比帝國主義國家更強勢時，交換殖民地與帝國主義國家的地位；

47、(7)帝國競爭：計算各個帝國的總勢力，勢力大的帝國控制并占有勢力小的帝國的殖民地，勢力小的帝國不斷丟失殖民地，當最后一個殖民地丟失時帝國滅亡；

48、(8)直到達到最大迭代次數(shù)或者僅存唯一帝國時，算法結(jié)束，輸出最優(yōu)解的配電網(wǎng)孤島劃分。

49、本發(fā)明還采用一種孤島動態(tài)劃分的配電網(wǎng)韌性提升系統(tǒng)，包括：

50、模型建立模塊，用于確定以故障恢復功率最大為優(yōu)化目標的目標函數(shù)及約束條件，建立配電網(wǎng)韌性提升模型；

51、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取配電網(wǎng)的開關(guān)節(jié)點及系統(tǒng)參數(shù)，確定配電網(wǎng)中的故障線路，明確失電負荷節(jié)點；

52、求解模塊，用于將目標函數(shù)作為每個國家的適應度，基于帝國競爭算法求解配電網(wǎng)韌性提升模型，得到目標函數(shù)最優(yōu)解的配電網(wǎng)孤島劃分；

53、執(zhí)行模塊，用于根據(jù)最優(yōu)解的配電網(wǎng)孤島劃分進行對應開關(guān)節(jié)點的開關(guān)操作。

54、本發(fā)明還采用一種計算機設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述方法的步驟。

55、本發(fā)明還采用一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述的方法的步驟。

56、有益效果：本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，其顯著優(yōu)點是采用帝國競爭算法求解優(yōu)化模型得到包含配電網(wǎng)故障重構(gòu)與孤島動態(tài)劃分兩類措施的韌性提升方案，提升了配電網(wǎng)韌性提升策略的求解效率，靈活孤島劃分對配電網(wǎng)韌性提升有積極影響。配電網(wǎng)韌性提升模型中考慮了不同用戶類型的敏感負荷對節(jié)點電壓的需求約束以及配有avr的主分布式電源的對節(jié)點電壓的支撐作用，降低了因各類負荷電壓敏感程度對極端事件后故障恢復功率的限制，總體提升配電網(wǎng)主動應對多種擾動的能力。