[發明專利]一種考慮差異可靠性的有源配電網供電能力評估方法

有效

• 申請號: 201710862635.6
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107611966B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 劉洪;孫昊
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/32;H02J3/38
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

1.一種考慮差異可靠性的有源配電網供電能力評估方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)建立考慮差異可靠性的有源配電網供電能力評估模型，模型的目標函數為有源配電網供電能力最大，系統供電能力包括主變壓器層和中壓網層，設系統中有n臺主變壓器，各臺主變壓器的編號為1,2,…,i,…n，其中與第i臺主變壓器相連的饋線數目為m_i，則與主變壓器相連的各條饋線編號為1,2…,q,…,m_i，模型的目標函數如下：

模型的優化對象為各條饋線接入的年負荷峰值，并以可靠性指標作為約束條件；所述的約束條件包括：

(1)差異可靠性約束

選擇饋線的供電可靠率作為基本評估單位，其定義為：單位年度內，對所有饋線用戶用電小時數與饋線用戶需電小時數的比值，第q條饋線的供電可靠率計算式：

式中，T為在規定時間內的需電小時數；U_j為負荷點j的年停運時間；N_j為負荷點j的用戶數；l_q為第q條饋線總的負荷點數；

不同饋線可靠性需求不同，定義可靠性目標矩陣E＝(E₁,E₂,…,E_q,…,E_m)^T，其中E_q為第q條饋線可靠性目標；ASAI_feed＝(ASAI₁,ASAI₂,…,ASAI_q,…,ASAI_m)^T為實際的饋線可靠性指標向量，m為系統饋線數；則差異可靠性約束表示為：

ASAI_feed≥E (3)；

(2)整體可靠性約束

選取系統平均供電可靠率期望值作為指標，表示如下：

式中，p為系統總負荷點數，E_s表示系統可靠性目標；

(3)系統負荷與分布式光伏匹配約束

具體如下：

式中L_i為第i臺主變壓器的實時負荷，L_iq為與第i臺主變壓器相連的第q條饋線的實時負荷，G_i表示第i臺主變壓器分布式光伏和蓄電池的實時總出力，G_iq表示與第i臺主變壓器相連的第q條饋線的分布式光伏和蓄電池的實時總出力，m表示系統饋線數；

(4)負載率約束，具體表現形式為：

0≤(L_iq-G_iq)/C_iq≤1 (7)

0≤(L_i-G_i)/C_i≤1 (8)

式中C_i表示第i臺主變壓器的額定容量，C_iq表示與第i臺主變壓器相連的第q條饋線的額定容量；

2)給出考慮差異可靠性的有源配電網供電能力評估模型的求解方法，包括含主變壓器以及分布式光伏與蓄電池的有源配電網可靠性評估，以及以可靠性評估結果作為重要約束的供電能力優化計算，其中

(1)所述的主變壓器以及分布式光伏與蓄電池的有源配電網可靠性評估，包括：

(a)設定模擬年數，系統中共有k個元件，模擬初始時刻所有元件均工作于正常狀態，隨機產生k個0-1之間的隨機數，根據故障轉移率λ結合指數分布確定k個元件的無故障運行時間T_TTF；

(b)找出最小的無故障運行時間T_TTFmin，其對應的元件為故障元件，對故障元件產生一個隨機數，根據修復轉移率μ結合指數分布確定故障元件的故障修復時間T_TTR，并產生故障隔離與負荷轉供時間，將模擬時鐘推進到T_TTFmin+T_TTR；

(c)根據故障元件的類型進行故障影響分析，確定網絡中9個分區類型，并直接確定其中的故障區、正常區以及上游隔離區內負荷點的停電時間；

(d)將處于孤島運行區域的分布式光伏與蓄電池分為正常、停運與降額運行三類狀態，根據三類狀態發生的概率，產生隨機數抽樣分布式光伏與蓄電池的運行狀態，并結合出力模型計算系統實時的負荷值，蓄電池的充放電功率序列以及分布式光伏的出力序列，判斷孤島內負荷是否可由分布式光伏和蓄電池供電，確定孤島負荷的停電時間；

(e)對于需要聯絡轉供的區域，對轉供與聯絡區域中分布式光伏與蓄電池的運行狀態、實時出力以及實時負荷值進行抽樣，并結合負載率約束，以最小隔離區為單位判斷負荷能否轉供；

(f)統計系統元件故障期間各負荷點的停電時間，對故障元件抽樣新的運行時間T_TTFnew，將故障元件無故障運行時間更新為T_TTFmin+T_TTR+T_TTFnew；

(g)判斷模擬時鐘是否跨年，未跨年則將記錄的負荷點停電時間累加到負荷點j的年停運時間U_j中；跨年則采用第q條饋線的供電可靠率計算式和系統平均供電可靠率期望值計算式計算饋線與系統的年可靠性指標，并將U_j清零；

(h)判斷模擬時鐘是否達到設定的模擬年數，未達到則返回第(b)步，達到則模擬過程結束，統計各個模擬年的可靠性指標，進而計算系統的平均供電可用度，即可靠性評估結果；

(2)所述的以可靠性評估結果作為重要約束的供電能力優化計算，是在第(1)中的可靠性評估結果滿足整體可靠性以及差異化的需求下，對饋線負荷分布進行優化，實現供電能力的最大化，供電能力優化計算是采用遺傳算法進行求解，通過對饋線負荷倍數進行編碼，實現供電能力的尋優，所述供電能力即個體的適應度。