[發明專利]一種基于電氣耦合度的多微網系統孤島劃分方法

有效

• 申請號: 201410643085.5
• 申請日: 2014-11-13
• 公開（公告）號: CN104466948A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 韋磊;趙新建;雷正新;韓蓓;李國杰
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;江蘇省電力公司;江蘇省電力公司南京供電公司;上海交通大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 閆彪

技術領域

本發明涉及一種多微網系統孤島劃分方法，屬于發電、變電或配電技術控制領域。

背景技術

分布式電源(即Distributed?Generation，簡稱DG)指為滿足終端用戶的特殊要求，接在用戶側附近的小型發電系統。它們的規模一般不大，通常為幾十千瓦至幾十兆瓦，所用的能源包括天然氣(含煤層氣，沼氣)、太陽能、生物智能、氫能、風能、小水電等清潔能源或可再生能源，而儲能裝置主要為蓄電池等。為了提高能源利用率，同時降低成本，往往采用冷、熱、電等各種能源一起供應的系統成為分布式電源系統，而包括分布式能源在內的電力系統稱為分布式能源電力系統。

迄今為止，分布式電源技術的潛力尚未得到充分發揮，究其原因，主要有以下幾點：

(1)分布式電源自身的特性決定了一些電源的出力將隨外部條件的變化而變化，表現出間歇性和隨機性等特點，使得這些電源僅依靠自身的調節能力難以滿足負荷的功率平衡，且不可調度，需要其他電源或儲能裝置的配合以提供支持和備用。

(2)分布式電源的并網運行改變了系統中的潮流分布，對配電網而言，由于分布式電源的接入導致系統中具有雙向潮流，給電壓調節、保護協調與能量優化帶來了新問題。

(3)多數分布式電源需要通過電力電子接口并入電網，大量電力電子設備和電容、電感的引入，易影響周邊用戶的供電質量，外界產生干擾可能導致頻率和電壓的不同步，從而拖垮整個系統。

(4)為數眾多、形式各異、不可調度的分布式電源將給依靠傳統集中式電源調度方式進行管理的系統運行人員帶來更大的困難，缺乏有效的管理將導致分布式電源運行時的“隨意性”，給系統的安全性和穩定性造成隱患。

為使分布式發電得到充分利用，一些學者提出了微型電網(MicroGrid，簡稱微網)的概念。微網是指由分布式電源、儲能裝置、能量變換裝置、相關負荷和監控、保護裝置匯集而成的小型發配電系統，是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統，既可以與大電網并網運行，也可以孤立運行。現有研究和實踐已表明，將分布式電源供能系統以微網的形式接入大電網并網運行，與大電網互為支撐，是發揮分布式發電供能系統效能的最有效方式。而在微網中分布式電源往往是有不同容量等級的，以便在網內形成供電階梯。

近年來，關于多微網孤島劃分研究已經取得了一定成果。當多微網的孤島劃分選擇重點考慮保持微網內部功率平衡以及重要負荷的供電，則被劃分為優化問題，傳統解決方式是以等值有效最大負荷為目標函數，建立配電網孤島劃分的模型。另外考慮到設備產權及調度范圍等的問題，多微網的劃分經常基于區域微網或其子網種類的不同，例如根據單元微網、區域微網、系統微網等的微電網在配電網中的自然拓撲屬性進行簡單分類，以便調度及控制保護策略的實施。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提出一種基于電氣耦合度的多微網系統孤島劃分方法。該方法從拓撲的連通特性出發，對多微網的孤島運行提供劃分策略，不同于現有簡單劃分。該方法更具有實際的物理意義，同時還具有計算簡單、步驟清晰、可操作性高，對原始數據要求數量偏少等特點。

該方法具體執行如下步驟：

1)依據所述多微網系統的節點阻抗矩陣，運用疊加原理進行計算得到所述網絡拓撲結構中任意二個節點i與節點j之間的電氣距離Z_ij,equ；

2)通過下式運算出所述節點i的電氣耦合連接度D_e,i；

N為所述網絡拓撲中的節點總數；

3)在所述節點i中選擇用于表示所述多微網系統中容量等級為最高級的分布式電源的節點作為第一節點，按所述第一節點的電氣耦合連接度由小到大的順序從所述第一節點中選擇數目X個第一節點作為源節點；

所述數目X為所述網絡拓撲結構中所需劃分出孤島的數量；

所述節點i中未被選擇為源節點的其余節點作為非源節點。

4)根據選擇的所述源節點和非源節點對所述多微網系統依據拓撲連通性原則進行孤島初步設置，所述孤島以一個源節點為核心并含有一個以上的非源節點；

5)按照功率平衡約束條件、電壓上下限約束條件和分布式電源出力上下限約束條件三個條件對所述源節點的執行策略選擇如下，，

5-1)當所述源節點中分布式電源的有功出力大于所述源節點中分布式電源的額定值時，則所述孤島以所述源節點為中心執行切除負荷策略；

5-2)當所述源節點中分布式電源的有功出力小于0時，則所述孤島以所述源節點為中心執行切除分布式電源策略；