一种基于供需馈线对识别的配电网分布式重构方法与流程

本发明涉及配电网重构领域，具体是一种基于供需馈线对识别的配电网分布式重构方法。

背景技术：

1、经济高质量发展带动用电需求猛发式增长，配电网表现出节点支路繁多、拓扑结构复杂的大规模形态特征，清洁能源分布式发电跨越式发展下配电网净负荷时空分布不均衡特征凸显，带来清洁能源低消纳、负荷供电可靠性差等问题。相比于传统全局重构方法，“馈线-变压器-变电站”多级重构方法基于配电网分层拓扑形态，优先采用低层级重构来响应净负荷灵活性需求，能够有效降低重构模型的求解难度。然而，当馈线的重构级别需求为变电站级时，变电站级重构通过调节多个变电站的馈线联络开关、变压器联络开关、变电站联络开关与分段开关的开关组合状态来减小弃光量和失负荷量，其在提供站间潮流转移路径的同时，无法实现重构模型有效降维，使得多变电站子区域系统参与的重构问题仍然面临难以求解的问题。事实上，全网多条馈线并非强耦合关系，具有高层级净负荷转移需求的馈线并非需要该层级下所有馈线同时参与转供。

2、因此，面对日趋复杂的电网结构和净负荷时空分布不均衡产生的净负荷灵活性需求，研究基于供需馈线对识别的配电网分布式重构方法具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是大规模配电网分布式重构方法，该方法通过刻画不同馈线间的连接关系，考虑低层级潮流转移路径优先和净负荷灵活性需求进行供需馈线对识别，进一步实现空间解耦的分布式并行重构求解，可以应用于净负荷时空分布不均衡的大规模配电网优化运行。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、一种基于供需馈线对识别的配电网分布式重构方法，包括以下步骤：

4、(1)以具有变压器内/站内/站间潮流转移路径的馈线集群为基本单元，将多变电站系统参与的重构问题分解为多个基本分解区的区内重构问题；

5、(2)对全网存在净负荷转移需求的馈线进行识别，无净负荷转移需求的基本分解区无需重构，建立以变压器内馈线潮流转移优先、弃光失负荷量最小、重构计算度最小为目标的供需馈线对识别模型，求解供需馈线对识别模型，对具有净负荷转移需求的馈线所在的基本分解区分别进行供需馈线对决策，得到供需馈线对识别结果；

6、(3)基于步骤(2)的供需馈线对识别结果，将具有净负荷转移需求的馈线所在的基本分解区重构问题分解为多个供需馈线对的重构问题，建立弃光、失负荷、开关动作成本最小的供需馈线对重构模型，对基本分解区形成的多个供需馈线对进行分布式解耦重构，获得潮流转移路径关联的多类型开关动作优化方案，从而响应各个需求馈线的净负荷转移需求，减小净负荷时空分布不均衡下的弃光、失负荷水平。

7、进一步的，所述步骤(1)的基本分解区定义为具有耦合关系的馈线集群，具有以下特征：

8、1)基本分解区内部任一条馈线至少与区内另一条馈线具有潮流转移路径，而与区外所有馈线都没有转移路径；

9、2)基本分解区内的馈线的公共节点只有变电站节点，区内变电站节点数为1，则基本分解区不包含站间潮流转移路径；区内变电站节点数大于1，则基本分解区存在变电站联络开关；

10、基本分解区包含四种类型：1)基本分解区z1：其馈线潮流转移路径属于变压器内潮流转移，通过调节馈线联络开关和分段开关实现；2)基本分解区z2：潮流转移路径包括变压器内潮流转移和站内潮流转移路径；3)基本分解区z3：潮流转移路径包括变压器内潮流转移、站内潮流转移以及站间潮流转移路径，分别通过馈线联络开关、变压器联络开关和变电站联络开关实现；4)z4为特殊的馈线集群，只包含一条馈线。

11、进一步的，所述步骤(2)中对全网存在净负荷转移需求的馈线进行识别，步骤如下：

12、遍历全网所有馈线，计算单馈线净负荷值：1)状态1：小于0，需要转入；2)状态2：大于0，小于传输容量，无需转入转出；3)状态3：大于传输容量，需要转出；

13、

14、式中：nlk为馈线k的净负荷；γ(j)表示j变电站的变压器集合，α(j，f)表示j变电站第f个变压器的馈线集合；bk表示馈线k的节点集合，bsub表示变电站节点集合；分别为上述馈线净负荷三种情况的状态标识，分别表示馈线k需要转入和需要转出的状态标识。

15、进一步的，所述步骤(2)的供需馈线对识别，具体包括：

16、首先，对基本分解区进行网络拓扑简化，保留变电站联络开关、变压器联络开关、馈线联络开关、支路分段开关所在的支路和馈线支路，支路两端构建等效分布式光伏节点和负荷节点，形成简化拓扑图；

17、然后，基于所述简化拓扑图，以变压器内馈线潮流转移优先、弃光失负荷量最小、重构计算度最小为目标建立供需馈线对识别模型，对处于状态1和状态3的需求馈线进行供给馈线决策。

18、进一步的，所述供需馈线对识别模型的目标函数如下：

19、1)变压器内馈线潮流转移优先

20、

21、式中：rtie，bn、rtie，zn、rtie，zj分别表示基本分解区内的变压器内、站内、站间潮流转移路径集合；分别为潮流转移路径n两侧馈线形成供需馈线对进行重构的状态标识；馈线潮流转移路径不同的供需馈线对，重构量化成本不同，cbn＜czn＜czj；

22、2)弃光失负荷量最小

23、

24、式中：m1、m2分别为失负荷、弃光的惩罚成本；bm、为节点集合和光伏节点集合；和分别表示节点j处的光伏实际出力和预测出力值；表示节点j的负荷削减有功；

25、3)重构计算度最小

26、在保证馈线净负荷需求优先得到低层级馈线潮流转移响应的同时，尽可能缩减需求馈线的所需重构空间：

27、

28、式中：f表示基本分解区的馈线集合；表示馈线k的节点数；分别表示馈线k参与变压器内、站内、站间潮流转移的参与度，若表示馈线k与两条具有变压器联络开关的馈线被列入重构范围。

29、进一步的，所述供需馈线对识别模型的约束条件包括可操作性开关约束、网络拓扑简化后的节点功率平衡约束、辐射性约束。

30、进一步的，所述可操作性开关约束如下：

31、

32、

33、式中：分别表示变压器内潮流转移路径n的馈线联络开关的支路集合和总数；分别表示站内潮流转移路径n的变压器联络开关的支路集合和总数；分别表示站间潮流转移路径n的变电站联络开关的支路集合和总数；分别表示馈线k的分段开关的支路集合和总数；分别表示具有馈线k的变压器内、站内、站间潮流转移路径集合。

34、进一步的，所述供需馈线对重构模型的目标函数如下：

35、min f＝cpv+clr+csw

36、

37、

38、

39、式中：cpv、clr、csw分别表示弃光成本、负荷削减成本、开关重构成本；分别为各类联络开关和分段开关的单次操作成本；表示支路ij的开关状态变化标志；esw，fe、esw，tr、esw，su、esw，se、b、bpv根据不同馈线重构对的重构区域不同进行调整；供需馈线对包含的潮流转移路径类别不同，其重构区域内的联络开关类别则不同，其中，分别对应供需馈线对只有变压器内、站内、站间馈线潮流转移路径下的开关动作成本，为重构区域内具有两种馈线潮流转移路径下的开关动作成本；表明具有净负荷转移需求的馈线需同时通过馈线联络开关、变压器联络开关、变电站联络开关形成的转供路径向其余馈线转移负荷，才能实现满足净负荷灵活性需求。

40、进一步的，所述供需馈线对重构模型的约束条件包含二阶锥潮流约束、安全约束、网络重构约束、失负荷约束、pv出力约束。

41、本发明的有益效果是：本发明探索大规模配电网分布式重构方法，采用基本分解区划分具有潮流转移路径、区内互联、与区外解耦的馈线集群，考虑低层级潮流转移路径优先和重构计算度最小，对具有净负荷灵活性需求的基本分解区进行供需馈线对识别，能够最大化缩小馈线净负荷转移的重构范围，进一步建立了供需对重构模型，对多个基本分解区产生的多个供需馈线对进行分布式重构求解，显著减小了配电网采用传统集中式重构的模型求解难度。