一种基于储能和分布式电源的配电网孤岛运行划分方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及的是一种基于储能和分布式电源的配电网孤岛运行划分方法，属于配 电网孤岛运行划分技术领域。
【背景技术】
[0002] 近年来，越来越多的分布式电源化istr化Uted Generation,DG)接入配电网，其中 W可再生能源为主的分布式发电和分布式储能化Iectrical Energy Storage,邸S)为代 表。分布式电源的大量发展给配电网故障后的供电恢复带来了新的资源，使得基于分布式 电源孤岛运行成为配电网故障处理的一种重要方式。
[0003] 目前国内外现行的DG并网规程要求配电网发生故障后，分布式电源应立即退出或 在低电压穿越后迅速退出运行。随着分布式电源渗透率的增大，国际上IE邸1547-2003已 经将DG计划孤岛的实现作为W后的工作重点。因此，研究基于DG孤岛运行具有重要意义，孤 岛划分是基于DG孤岛运行的前期工作。国内外专家对于如何根据分布式电源和停电负荷， 确定合适的孤岛划分准则、合理的孤岛区域和有效的孤岛运行控制方法等进行了深入研 究。如一种基于图论中的树背包问题，建立了基于二进制编码和分支定界的算法，提出W "捜索+调整"的两步策略求解孤岛区域。又如一种基于二进制粒子群优化算法对未恢复的 停电区域进行孤岛划分等等。
[0004] 现有孤岛划分策略皆W配电网发生故障的某一时刻为基准，将分布式电源的输出 容量和负荷状况看作确定性的值，W开关转换次数最小、恢复停电负荷重要度值最大或有 利于快速故障恢复等为目标函数，同时W功率平衡、电气安全等为约束条件，结合一定的方 法、原则或算法确定孤岛方案，实现孤岛方案内的分布式电源出力和负荷的有功暂时匹配。 但W新能源为主的分布式电源出力具有较强的间歇性和随机性，负荷也具有波动性，仅基 于静态的时间断面进行孤岛划分，难W保障在整个孤岛运行时间内的功率平衡，使得现有 孤岛划分策略的实际可行性和有效性受到了限制。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种可W弥补现有静态孤岛 划分不足的、基于储能和分布式电源的配电网孤岛运行划分方法。
[0006] 本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种基于储能和分布式电源的配电 网孤岛运行划分方法，所述的配电网孤岛运行划分方法是：
[0007] 当有源配电网中发生永久性故障后，首先将故障点进行隔离，然后优先通过联络 线尽可能恢复停电负荷;若仍存在部分未恢复的非故障停电区域，基于分布式电源DG孤岛 运行划分，进行孤岛暂时供电，其孤岛划分过程遵循W下步骤：
[000引（1).分析影响电网故障总停电时间因素，整理相关数据，实时预测故障总停电时 间；
[0009] (2).读取各分布式电源在故障总停电时间内的出力曲线和停电负荷的需求曲线；
[0010] (3).确定停电区域内的所有主电源和从电源;根据主电源的个数确定孤岛个数； 每个孤岛将主电源作为根节点，W根节点为中屯、运用广度优先捜索算法选择停电负荷和从 电源，逐步计算正备用不足风险概率、负备用不足风险概率和合理备用指标，在满足如下孤 岛划分准则下确定初步的孤岛范围;所述孤岛划分准则是：
[0011] 1)孤岛方案的正备用不足风险概率指标等于零;即Wi = O [0012] 2)孤岛方案的负备用不足风险概率指标越小越好；即minw2 [0013] 3)孤岛方案的合理备用概率指标越大越好；即maxw3
[0014] (4).观察各个初步孤岛范围之间是否重叠，若有重叠，分析判断重叠部分的归属， 使得最终孤岛全部恢复范围尽可能大;若重叠部分归属在任意一个孤岛都不影响最终恢复 范围的大小，则优先将重叠部分归属到W柴油机为主电源的孤岛内，因为柴油机输出功率 更稳定。
[0015] 作为优选:所述的步骤(1)主要包括故障总停电时间分析和预测，其中故障总停电 时间分析是:故障总停电时间由故障隔离定位时间、抢修到场时间和故障修复时间组成;其 中故障修复时间极大程度上取决于故障现场复杂度及故障元件损坏程度；
[0016] 故障总停电时间预测是基于C4.5决策树故障总停电时间预测，通过决策树对训练 样本进行处理，利用算法生成可读的规则和决策树，然后将新发生的故障事件按照决策树 进行分类，实现对不同故障情况下的故障情况下的故障停电总时间的基本预测；
[0017] 所述的步骤(2)主要是定义配电网均具备预测故障总停电时间、DG出力和负荷需 求的能力，当配电网发生永久性故障时，能够基于所述预测得到故障总停电时间、及在运数 小时内的风/光等随机性电源的出力曲线和负荷需求曲线；
[0018] 所述的步骤（3)是通过引入正备用容量和负备用容量来处理孤岛内风/光出力的 不确定性和负荷预测误差的功率不平衡问题，其中所述的正备用容量是指系统内可控主电 源从当前发电值至满发的差值容量;系统中的负备用容量是指系统内可控主电源从当前发 电值减小至最小发电值或吸收功率最大值的差值容量;当风光出力突然增小或负荷突然增 大时，则主电源必须有能力增大出力满足功率平衡，即系统所需的正备用容量;反之风光出 力突然上升或负荷突然减小，主电源能够减小自身出力实现功率平衡，即负备用容量。
[0019] 作为优选:所述步骤(3)中，正备用不足风险概率的计算公式是：
[0023] 式中；
[0024] Xt为孤岛在t时段的状态，若分布式电源出力之和小于负荷需求值，则Xt=I,否则 Xt = O;
[0025] N为故障总停电时间；
[00%] Tl为孤岛出现正备用不足风险的总时间；
[0027] PsDurse.t为孤岛在t时段的分布式电源出力之和；
[002引 Pslave. t为孤岛从电源在t时段的出力；
[0029] 为孤岛主电源在t时段的最大出力；
[0030] PlDad. t为孤岛在t时段的负荷需求；
[0031 ]负备用不足风险的计算公式是：
[0035] 式中；
[0036] T2为孤岛出力负备用不足风险的总时间；
[0037] 巧置为孤岛主电源在t时段的最小出力；
[0038] xt'为孤岛在t时段的状态，若分布式电源出力之和大于负荷需求值，则xt' = l，否 则 xt' = 0;
[0039] 合理备用风险概率指标的计算公式是：
[0043] W1、W2和W3分别是正备用不足风险概率、负备用不足风险概率和合理备用概率;Wl 必须恒等于零，说明孤岛没有正备用不足风险；且W2的值越小，说明孤岛负备用不足风险 概率越小，相对应孤岛处于合理备用概率W3就越大，孤岛的稳定性就越好。
[0044] 本发明首先分析了影响故障总停电时间的重要因素;其次提出根据C4.5决策树预 测故障总停电时间的思路;随后构建了基于DG孤岛风险评估模型，分别分析了储能和柴油 机在主从控制下的功率输出模型；同时进一步阐释了配电网孤岛划分准则和策略;最终通 过算例分析了不同故障时刻及持续时间下有源配电网孤岛划分策略;从而可W弥补现有静 态孤岛划分不足。
【具体实施方式】
[0045] 下面将结合具体实施例对本发明作详细的介绍:本发明所述的一种基于储能和分 布式电源的配电网孤岛运行划分方法，所述的配电网孤岛运行划分方法是：
[0046] 当有源配电网中发生永久性故障后，首先将故障点进行隔离，然后优先通过联络 线尽可能恢复停电负荷;若仍存在部分未恢复的非故障停电区域，基于分布式电源DG孤岛 运行划分，进行孤岛暂时供电，其孤岛划分过程遵循W下步骤：
[0047] (1).分析影响电网故障总停电时间因素，整理相关数据，实时预测故障总停电时 间；
[0048]