專利名稱：一種含分布式電源的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于智能配電網(wǎng)自愈控制系統(tǒng)中，利用配電網(wǎng)設(shè)計的冗余度和并網(wǎng)的分布式電源進行動態(tài)供電孤島劃分，并通過分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)的協(xié)調(diào)操作，實現(xiàn)智能配電網(wǎng)在故障后對停電負(fù)荷快速恢復(fù)供電的技術(shù)方案，屬于電力系統(tǒng)安全可靠運行控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
人類賴以生存的地球正遭遇環(huán)境和資源的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，如全球氣候變化、自然災(zāi)害頻發(fā)、污染嚴(yán)重、傳統(tǒng)能源日益短缺等，為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)世界電力工業(yè)選擇了智能電網(wǎng)(Smart Grid)。智能配電網(wǎng)是智能電網(wǎng)的重要組成部分，其主要特征有自愈、優(yōu)化、協(xié)調(diào)、互動、分布及融合等，其中自愈是核心技術(shù)。配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)的末端直接與用戶相連，其自愈力的高低直接影響電網(wǎng)對用戶的供電質(zhì)量，配電網(wǎng)故障恢復(fù)則是其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。智能電網(wǎng)的另一個主要特征是分布式電源的大量接入和充分利用?，F(xiàn)行的分布式發(fā)電并網(wǎng)規(guī)程不允許孤島運行，要求擾動時將分布式電源迅速退出，這對處于故障區(qū)域內(nèi)的分布式電源沒有得到充分利用，不利于提高配電網(wǎng)供電可靠性。如何有效利用故障區(qū)域內(nèi)的分布式電源進行供電恢復(fù)對提高配電網(wǎng)的供電可靠性具有重要意義。配電網(wǎng)供電恢復(fù)是指配電網(wǎng)發(fā)生故障，在故障定位并隔離后對非故障的失電區(qū)域恢復(fù)供電的優(yōu)化問題，其實質(zhì)是配電網(wǎng)發(fā)生故障后的恢復(fù)重構(gòu)問題。當(dāng)配電網(wǎng)中饋線發(fā)生永久性故障引起停電時，在故障隔離后，對于輻射狀的配電饋線，非故障部分將分成兩部分與電源相連部分和故障區(qū)下游部分(相對于電源點)。對于前者可以通過重合變電站相應(yīng)的出線斷路器恢復(fù)供電，而后者則要通過與之相連的聯(lián)絡(luò)開關(guān)的操作恢復(fù)供電。因此配網(wǎng)故障后的恢復(fù)重構(gòu)主要是考慮對故障區(qū)下游的非故障失電區(qū)(健全失電區(qū)域)恢復(fù)供電。目前配電自動化系統(tǒng)不僅能夠得到開關(guān)的遙信和遙測信息，而且能夠控制開關(guān)的動作，同時還具備故障電流檢測能力。然而這種利用配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及配電設(shè)備(分段器、重合器等)自動化程度的故障恢復(fù)模式，一般只使用于網(wǎng)絡(luò)接線比較簡單的配電網(wǎng)，而當(dāng)配電網(wǎng)中含有大量分布式電源時，如何對分布式電源進行充分利用，這種模式將不能滿足實際要求。本發(fā)明可以實現(xiàn)在含有分布式電源的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運行模式下的快速供電恢復(fù)，且具有事故仿真和事故反演功能，便于調(diào)度員積累運行事故處理經(jīng)驗和直觀的進行事故操作。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種對含分布式電源的配電網(wǎng)進行供電恢復(fù)的方法，基于啟發(fā)式規(guī)則，對分布式電源進行動態(tài)孤島劃分，同時利用聯(lián)絡(luò)開關(guān)保障配電網(wǎng)供電恢復(fù)方案能夠適應(yīng)分布式電源的出力變化和重要用戶的持續(xù)供電，使得智能配電網(wǎng)能夠安全、可靠、經(jīng)濟運行。技術(shù)方案配電網(wǎng)供電恢復(fù)是根據(jù)故障定位信息與故障前電網(wǎng)的運行狀態(tài)來確定電網(wǎng)的停電范圍。并通過故障區(qū)域內(nèi)的分布式電源和與故障區(qū)域相連的聯(lián)絡(luò)開關(guān)配合，同時動作相應(yīng)的分段開關(guān)，并保持配電網(wǎng)除分布式電源外的輻射狀運行。本發(fā)明的含分布式電源的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法采用基于分布式電源的孤島劃分的基礎(chǔ)上，提出分布式電源的孤島轉(zhuǎn)移容量指標(biāo)，配合聯(lián)絡(luò)開關(guān)進行供電恢復(fù)。不僅充分利用分布式電源提高了配電網(wǎng)的供電可靠性，同時大大縮小了搜索空間，減少最優(yōu)策略搜索時間，適用于含分布式電源的配網(wǎng)供電恢復(fù)實時運行。具體步驟如下
第一步讀取故障定位信息和配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括線路的支路號、首端節(jié)點和末端節(jié)點編號、變壓器變比和支路阻抗。對配電網(wǎng)進行深度編碼并確定失電范圍；
第二步孤島恢復(fù)供電方案校驗計算失電負(fù)荷和失電范圍內(nèi)的分布式電源總?cè)萘浚容^兩者之間差值，若滿足孤島平衡條件，轉(zhuǎn)第九步，否則進入下一步； 第三步搜索與失電范圍有相連關(guān)系的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，計算各聯(lián)絡(luò)開關(guān)備用容量并按其大小進行降序排序；
第四步校驗閉合備用容量最大的聯(lián)絡(luò)開關(guān)供電恢復(fù)的方案，調(diào)用潮流計算程序計算網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點電壓和支路電流，，校驗節(jié)點電壓和支路電流是否存在越限，當(dāng)不存在越限，轉(zhuǎn)第九步，否則轉(zhuǎn)下一步；
第五步根據(jù)上一步方案的開關(guān)信息，更新網(wǎng)絡(luò)編碼信息，進行分布式電源孤島劃分，并根據(jù)孤島劃分結(jié)果按各孤島范圍內(nèi)所帶負(fù)荷大小對其進行降序排序；
第六步根據(jù)第五步孤島劃分結(jié)果，校驗分布式電源孤島轉(zhuǎn)移負(fù)荷的方案，調(diào)用潮流計算程序計算主網(wǎng)和孤島的節(jié)點電壓和支路電流，校驗節(jié)點電壓和支路電流是否存在越限，當(dāng)不存在越限，轉(zhuǎn)第九步，否則轉(zhuǎn)下一步；
第七步搜索可利用的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，若無可利用的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，保持第六步的方案，轉(zhuǎn)第八步；否則，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)輻射狀運行條件篩選相應(yīng)的分段開關(guān)，調(diào)用潮流計算程序計算網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點電壓和支路電流，校驗節(jié)點電壓和支路電流是否存在越限，當(dāng)不存在越限，轉(zhuǎn)第九步，否則轉(zhuǎn)第五步；
第八步讀取網(wǎng)絡(luò)中重要負(fù)荷信息，包括負(fù)荷大小和負(fù)荷接入點，根據(jù)重要負(fù)荷信息形成可行的切負(fù)荷方案，對方案進行校驗，計算失負(fù)荷量；
第九步輸出執(zhí)行供電恢復(fù)方案。具體地，下面對本發(fā)明的技術(shù)方案每一步進行詳細(xì)說明
第一步對配電網(wǎng)進行深度編碼并確定失電范圍具體為
1)配電網(wǎng)故障發(fā)生后，讀取量測設(shè)備獲得故障檢測信息，經(jīng)過故障識別、故障定位后將故障支路直接關(guān)聯(lián)的開關(guān)開斷，完成故障隔離；
2)故障隔離完成后，對于輻射型配電網(wǎng)故障點所在饋線的非故障部分將分成兩部分與電源相連部分和故障區(qū)下游部分；對于前者通過重合變電站相應(yīng)的出線斷路器恢復(fù)供電，而后者則要通過與之相連的聯(lián)絡(luò)開關(guān)的操作恢復(fù)供電；
3)讀取配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括線路的支路號、首端節(jié)點和末端節(jié)點編號、變壓器變比和支路阻抗。對配電網(wǎng)絡(luò)進行遍歷，即要求從饋線節(jié)點開始到末端節(jié)點或從末端節(jié)點到饋線節(jié)點搜索所有的節(jié)點、支路或分支線，對所在饋線進行二維深度編碼，形成一個數(shù)組
來表示一個輻射狀配電網(wǎng)絡(luò)，其中，Λ為節(jié)點X的父節(jié)點號，為節(jié)點號，< 為節(jié)點X的到根節(jié)點的深度，即層號；
4)停電范圍確定。根據(jù)所形成的二維深度編碼信息，由故障節(jié)點開始，搜索故障節(jié)點的子節(jié)點，將子節(jié)點放入停電節(jié)點集中，再尋找子節(jié)點的子節(jié)點，直至搜索到網(wǎng)絡(luò)末端為止。第二步孤島恢復(fù)供電方案校驗具體為
21)由第一步所得到的停電范圍，確定處于停電范圍內(nèi)的分布式電源；
22)計算停電范圍內(nèi)的總負(fù)荷大小，計算公式如下
權(quán)利要求
1.一種含分布式電源的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法，其特征在于該方法米用基于分布式電源的孤島劃分的基礎(chǔ)上，提出分布式電源的孤島轉(zhuǎn)移容量指標(biāo)，配合聯(lián)絡(luò)開關(guān)進行供電恢復(fù)；所述方法包括下述步驟第一步讀取故障定位信息和配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括線路的支路號、首端節(jié)點和末端節(jié)點編號、變壓器變比和支路阻抗，對配電網(wǎng)進行深度編碼并確定失電范圍；第二步孤島恢復(fù)供電方案校驗計算失電負(fù)荷和失電范圍內(nèi)的分布式電源總?cè)萘浚?比較兩者之間差值，若滿足孤島平衡條件，轉(zhuǎn)第九步，否則進入下一步；第三步搜索與失電范圍有相連關(guān)系的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，計算各聯(lián)絡(luò)開關(guān)備用容量并按其大小進行降序排序；第四步校驗閉合備用容量最大的聯(lián)絡(luò)開關(guān)供電恢復(fù)的方案，調(diào)用潮流計算程序計算網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點電壓和支路電流，校驗節(jié)點電壓和支路電流是否存在越限，當(dāng)不存在越限，轉(zhuǎn)第九步，否則轉(zhuǎn)下一步；第五步根據(jù)上一步方案的開關(guān)信息，更新網(wǎng)絡(luò)編碼信息，進行分布式電源孤島劃分， 并根據(jù)孤島劃分結(jié)果按各孤島范圍內(nèi)所帶負(fù)荷大小對其進行降序排序；第六步根據(jù)第五步孤島劃分結(jié)果，校驗分布式電源孤島轉(zhuǎn)移負(fù)荷的方案，調(diào)用潮流計算程序計算主網(wǎng)和孤島的節(jié)點電壓和支路電流，校驗節(jié)點電壓和支路電流是否存在越限， 當(dāng)不存在越限，轉(zhuǎn)第九步，否則轉(zhuǎn)下一步；第七步搜索可利用的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，若無可利用的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，保持第六步的方案，轉(zhuǎn)第八步；否則，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)輻射狀運行條件篩選相應(yīng)的分段開關(guān)，調(diào)用潮流計算程序計算網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點電壓和支路電流，校驗節(jié)點電壓和支路電流是否存在越限，當(dāng)不存在越限，轉(zhuǎn)第九步，否則轉(zhuǎn)第五步；第八步讀取網(wǎng)絡(luò)中重要負(fù)荷信息，包括負(fù)荷大小和負(fù)荷接入點，根據(jù)重要負(fù)荷信息形成可行的切負(fù)荷方案，對方案進行校驗，計算失負(fù)荷量；第九步輸出執(zhí)行供電恢復(fù)方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含分布式電源的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法，其特征在于所述的第一步對配電網(wǎng)進行深度編碼并確定失電范圍具體為.1)配電網(wǎng)故障發(fā)生后，讀取量測設(shè)備獲得故障檢測信息，經(jīng)過故障識別、故障定位后將故障支路直接關(guān)聯(lián)的開關(guān)開斷，完成故障隔離；.2)故障隔離完成后，對于輻射型配電網(wǎng)故障點所在饋線的非故障部分將分成兩部分 與電源相連部分和故障區(qū)下游部分；對于前者通過重合變電站相應(yīng)的出線斷路器恢復(fù)供電，而后者則要通過與之相連的聯(lián)絡(luò)開關(guān)的操作恢復(fù)供電；.3)讀取配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括線路的支路號、首端節(jié)點和末端節(jié)點編號、變壓器變比和支路阻抗；對配電網(wǎng)絡(luò)進行遍歷，即要求從饋線節(jié)點開始到末端節(jié)點或從末端節(jié)點到饋線節(jié)點搜索所有的節(jié)點、支路或分支線，對所在饋線進行二維深度編碼，形成一個數(shù)組
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含分布式電源的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法，其特征在于所述的第二步孤島恢復(fù)供電方案校驗具體為21)由第一步所得到的停電范圍，確定處于停電范圍內(nèi)的分布式電源；22)計算停電范圍內(nèi)的總負(fù)荷大小，計算公式如下
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含分布式電源的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法，其特征在于所述的第三步搜索候選的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，并進行降序排序具體為31)根據(jù)第一步所得到的停電范圍，選擇與停電范圍相連的聯(lián)絡(luò)開關(guān)作為候選聯(lián)絡(luò)開關(guān)，32)計算各候選聯(lián)絡(luò)開關(guān)的備用容量Zm，計算公式如下
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含分布式電源的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法，其特征在于所述的第四步校驗閉合備用容量最大的聯(lián)絡(luò)開關(guān)供電恢復(fù)的方案具體為41)執(zhí)行閉合步驟33)結(jié)果中備用容量最大的聯(lián)絡(luò)開關(guān)操作；42)調(diào)用潮流計算程序計算網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點電壓和支路電流，檢驗是否存在節(jié)點電壓或支路電流越限，若存在，則轉(zhuǎn)第五步，若無越限現(xiàn)象則供電恢復(fù)方案搜索結(jié)束，轉(zhuǎn)第九步。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含分布式電源的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法，其特征在于所述的第五步進行分布式電源孤島劃分，并根據(jù)孤島劃分結(jié)果按各孤島范圍內(nèi)所帶負(fù)荷大小對其進行降序排序具體為；51)根據(jù)開關(guān)操作信息對網(wǎng)絡(luò)的深度編碼表進行修正；52)對分布式電源進行排序由步驟51)中所得的深度編碼表中取各分布式電源的接入點的層號，并對分布式電源按其層號大小進行升序排序，即節(jié)點深度最小的排最前面，得到分布式電源排序結(jié)果；53)取步驟52)所得排序結(jié)果中的分布式電源，讀取其接入系統(tǒng)節(jié)點號，并將該節(jié)點作為孤島的解列節(jié)點；54)求取解列節(jié)點下游區(qū)域由解列節(jié)點開始，搜索其子節(jié)點，然后再搜索子節(jié)點的子節(jié)點，直至搜索到網(wǎng)絡(luò)的末端為止，該區(qū)域作為分布式電源孤島供電范圍；55)計算步驟54)中分布式電源孤島供電范圍內(nèi)的總負(fù)荷大小，計算公式如下
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含分布式電源的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法，其特征在于所述的第六步校驗分布式電源孤島轉(zhuǎn)移負(fù)荷的方案具體為61)判斷第四步中越限的類型，若僅存在的為電壓越限，則轉(zhuǎn)步驟62);其他越限類型轉(zhuǎn)步驟63)；62)根據(jù)各孤島內(nèi)分布式電源離越限電壓之間的電氣距離對第五步形成的孤島進行排序，其中電氣距離的計算公式為其中士代表為分布式電源與電壓越限節(jié)點之間的所有節(jié)點集合；Ujl代表為分布式電源出口處電壓幅值；h為節(jié)點所帶的負(fù)荷值；63)對第五步所形成的孤島按其所帶負(fù)荷大小進行降序排序；64)根據(jù)步驟62)和63)的排序結(jié)果確定所需要形成的孤島，斷開解列點所在的開關(guān)形成排序結(jié)果中的第一個孤島，利用孤島轉(zhuǎn)移負(fù)荷，并調(diào)用潮流計算程序計算網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點電壓和支路電流；若越限消除，供電恢復(fù)方案搜索結(jié)束，轉(zhuǎn)第九步；否則轉(zhuǎn)步驟65)；65)根據(jù)步驟62)和63)的排序結(jié)果確定所需要形成的孤島，形成下一個孤島，斷開解列點所在的開關(guān)轉(zhuǎn)移負(fù)荷，直到無越限存在為止，轉(zhuǎn)第九步；若無法消除越限情況則轉(zhuǎn)第七止 /J/ O
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含分布式電源的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法，其特征在于所述的第七步搜索可利用的聯(lián)絡(luò)開關(guān)并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)輻射狀運行條件篩選相應(yīng)的分段開關(guān)，校驗該供電恢復(fù)方案具體為71)判定是否有可操作的候選聯(lián)絡(luò)開關(guān)，若不存在可操作的候選聯(lián)絡(luò)開關(guān)，則轉(zhuǎn)第八I K少；72)取消第六步中的孤島操作；73)判斷第四步中的越限類型，若僅有電壓越限，則轉(zhuǎn)步驟74);其他越限類型轉(zhuǎn)步驟75)；74)根據(jù)各聯(lián)絡(luò)開關(guān)離越限電壓之間的電氣距離對候選聯(lián)絡(luò)開關(guān)進行排序，其中電氣距離的計算公式為其中Cp代表為聯(lián)絡(luò)開關(guān)與產(chǎn)生電壓越限的節(jié)點之間間的所有節(jié)點集；Uh為聯(lián)絡(luò)開關(guān)出口處電壓幅值；h為節(jié)點所帶的負(fù)荷值；75)閉合第三步所形成的排序結(jié)果中的后一個聯(lián)絡(luò)開關(guān)，計算位于該聯(lián)絡(luò)開關(guān)與第四步所閉合的聯(lián)絡(luò)開關(guān)之間路徑上的各候選分段開關(guān)的可轉(zhuǎn)移負(fù)荷大小，并對其按降序排序;76)斷開步驟75)所形成排序結(jié)果中可轉(zhuǎn)移負(fù)荷最大的分段開關(guān)；調(diào)用潮流計算程序計算網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點電壓和支路電流，若不存在節(jié)點電壓或支路電流越限，供電恢復(fù)方案搜索結(jié)束，則轉(zhuǎn)第九步，否則轉(zhuǎn)第五步。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含分布式電源的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法，其特征在于所述的第八步根據(jù)重要負(fù)荷信息形成可行的切負(fù)荷方案具體為按照上述步驟完成搜索若存在越限或存在重要負(fù)荷不能恢復(fù)供電，則需采取切負(fù)荷措施，具體步驟如下81)讀取網(wǎng)絡(luò)中的重要負(fù)荷信息，包括接入節(jié)點和負(fù)荷大??；82)取重要負(fù)荷的接入節(jié)點，搜索處于接入節(jié)點的下游區(qū)域；83)判定所求下游區(qū)域是否包含重要負(fù)荷，若包含，則取下一個負(fù)荷，轉(zhuǎn)步驟82)，否則轉(zhuǎn)步驟84)；84)計算下游區(qū)域的總負(fù)荷大小，其計算方法與步驟55)相同； 85)對步驟84)所求的結(jié)果按其大小降序排序；85)打開步驟85)中下游負(fù)荷最大對應(yīng)的分段開關(guān)，并調(diào)用潮流計算程序計算網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點電壓和支路電流，若不存在節(jié)點電壓或支路電流越限，供電恢復(fù)方案搜索結(jié)束；轉(zhuǎn)第九步，否則繼續(xù)斷開下一個分段開關(guān)進行轉(zhuǎn)移負(fù)荷，直到無越限存在或無可選擇操作的開關(guān)為止。
全文摘要
本發(fā)明是一種對含分布式電源的配電網(wǎng)進行供電恢復(fù)的方法，基于啟發(fā)式規(guī)則，對分布式電源進行動態(tài)孤島劃分，同時利用聯(lián)絡(luò)開關(guān)保障配電網(wǎng)供電恢復(fù)方案能夠適應(yīng)分布式電源的出力變化和重要用戶的持續(xù)供電，使得智能配電網(wǎng)能夠安全、可靠、經(jīng)濟運行。配電網(wǎng)供電恢復(fù)是根據(jù)故障定位信息與故障前電網(wǎng)的運行狀態(tài)來確定電網(wǎng)的停電范圍。并通過故障區(qū)域內(nèi)的分布式電源和與故障區(qū)域相連的聯(lián)絡(luò)開關(guān)配合，同時動作相應(yīng)的分段開關(guān)，并保持配電網(wǎng)除分布式電源外的輻射狀運行。不僅充分利用分布式電源提高了配電網(wǎng)的供電可靠性，同時大大縮小了搜索空間，減少最優(yōu)策略搜索時間，適用于含分布式電源的配網(wǎng)供電恢復(fù)實時運行。
文檔編號H02J3/00GK103001216SQ201210474639
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者陳星鶯, 陳旦, 劉健, 陳楷, 廖迎晨, 余昆 申請人:河海大學(xué), 南京河?？萍加邢薰? 陜西電力科學(xué)研究院, 江蘇省電力公司南京供電公司, 國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司