考虑不确定性的主动配电网综合网络故障恢复方法和系统

本发明属于主动配电网综合网络恢复，尤其涉及一种考虑不确定性的主动配电网综合网络故障恢复方法和系统。

背景技术：

1、传统配电网由于后备资源有限，且固定的辐射网络结构，极易受到自然灾害(如风暴、地震、洪水等)的影响。例如，当地震发生母线故障时，配电网没有办法在不减负荷的情况下恢复网络。因此，迫切需要一种灵活且有弹性的配电网技术，以防止重大停电和对经济和社会造成灾难性后果。

2、近年来，配电自动化(da)在促进网络恢复服务方面进行了大量的研究。有研究通过da改变开关状态主动隔离故障，暂时恢复停电区域的重要负荷。但是其模型非常复杂，包含交流潮流、基于广度优先遍历的径向检查过程和孤岛划分过程。这个模型不能用现成的商业求解器有效地处理，必须用耗时的元启发式算法来求解。为了减少恢复过程中孤岛划分的计算量，发展了生成树搜索技术。然而，基于图论的生成树搜索方法仍然需要一个元启发式算法来处理。

3、主动配电网综合网络故障恢复问题的另一种表述方法是数学规划。与基于图论的网络恢复模型相比，数学规划模型具有更高的效率和鲁棒性。虽然人们提出了许多技术来实现网络恢复，但很少有技术能够充分利用有前途的主动配电网(adn)技术的全部功能。与传统配电网相比，adn通过先进的主动配电网管理(adnm)方案(如网络配置、dg控制、svc调整和需求响应)，可以实现更高的可靠性和弹性。具体而言，无功功率支持技术和需求响应技术(dr)可以缓解分布式电源(dg)对无功功率的需求，减少不必要的有功负荷，从而对电网恢复有很大帮助。

4、完成恢复任务是一个耗时的过程，dg的输出不是固定的，而是波动的。在恢复过程中，系统运行状况会发生波动，包括负荷需求和dg输出的变化。对于相应的不确定性风险，在使用确定性模型时，恢复性能较差可能会导致不确定条件，甚至在某些恢复策略下由于违反安全约束而导致失败。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中的不足，提供一种考虑不确定性的主动配电网综合网络故障恢复方法，包括：

2、确定主动配电网中目标节点的输出功率；

3、根据目标类别节点的输出功率构建确定性主动配电网恢复模型；其中，确定性主动配电网恢复模型包括dg功率输出约束、svc无功功率输出约束、ess功率输出约束、潮流约束、线路容量约束、母线电压约束、需求响应约束和拓扑约束；

4、构建dg与负荷预测不确定性的机会约束模型；

5、将机会约束模型和确定性主动配电网恢复模型组合，得到混合整数线性规划模型，以输入至优化求解器求解。

6、进一步地，所述确定主动配电网中目标节点的输出功率，包括：

7、根据以下公式计算主动配电网中目标节点的输出功率：

8、

9、其中，pn为第n个节点的输出功率；ψn为主动配电网中节点总数量；bn为第n个节点的权重因子；为t时刻第n个节点的实际负荷消耗的有功功率。

10、进一步地，所述根据目标类别节点的输出功率构建确定性主动配电网恢复模型，包括：

11、构建dg功率约束：

12、

13、其中，为t时刻第i1个dg输出的有功功率；为t时刻第i1个dg的实际输出功率；ψdg为dg的总数量；ψt为总时间；为t时刻第i1个dg输出的无功功率；为dg的最大功率因数角；φ为dg的最小功率因数角；

14、构建svc无功功率输出约束：

15、

16、其中，为t时刻第i2个静止无功补偿器的无功功率；为t时刻第i2个静止无功补偿器的无功功率的下界；为t时刻第i2个静止无功补偿器的无功功率的上界；ψsvc为静止无功补偿器的总数量；

17、构建ess功率输出约束：

18、

19、

20、

21、

22、

23、

24、其中，表示t时刻第i3个储能系统是否处于充电状态，表示充电状态，表示非充电状态；表示t时刻第i3个储能系统是否处于放电状态，表示放电状态，表示非放电状态；ψess为储能系统的总数量；为t时刻第i3个储能系统的实际充电功率；pichar为t时刻第i3个储能系统的充电功率的下界；时刻第i3个储能系统的充电功率的上界；为t时刻第i3个储能系统的实际放电功率；为t时刻第i3个储能系统的放电功率的下界；为t时刻第i3个储能系统的放电功率的上界；soci3,0为初始时刻第i3个储能系统的储能状态；soci3,set为初始时刻第i3个储能系统预设的储能状态；soci3,t为t时刻第i3个储能系统的储能状态；为第i3个储能系统的充电效率；δt为储能系统充放电的时间间隔；为第i3个储能系统的放电效率；为第i3个储能系统的额定储能；soci3为第i3个储能系统的储能状态的下界；为第i3个储能系统的储能状态的上界；

25、构建潮流约束：

26、

27、

28、

29、

30、其中，为t时刻第i个节点的实际负荷消耗的有功功率；为t时刻第i个节点的预测负载需求的功率；ψn为主动配电网中节点总数量；为t时刻第j1个分布式资源的功率；pki,t为t时刻从第k个节点流出到第i个节点的有功功率；bi为第i个节点的权重因子；pij,t为t时刻从第i个节点流出到第j个节点的有功功率；π(i)和γ(i)均表示与第i节点相连的节点的集合；ψe为从节点i到节点j的支路的总数；为t时刻第i个节点的无功负荷；qij,t为t时刻从第i个节点流出到第j个节点的无功功率；qki,t为t时刻从第k个节点流出到第个节点i的无功功率；cij为第i个节点与第j个节点形成支路的闭合或开放状态；cij＝1，表示支路闭合；cij＝0，表示支路开放；vi,t为t时刻第i个节点的电压；vj,t为t时刻第j个节点的电压；rij为第i个节点与第j个节点之间的电阻；xij为第i个节点与第j个节点之间的电抗；m为常数；

31、构建线路容量约束和母线电压约束：

32、

33、

34、

35、其中，为从节点i到节点j的最大复功率容量；vi为第i个节点的电压下界；为第i个节点的电压上界；

36、构建需求响应约束：

37、

38、

39、

40、

41、

42、

43、其中，为t时刻i路可中断的最大负载能力；为t时刻第j1个负载的中断状态，表示t时刻第j1个负载为中断状态；表示t时刻第j1个负载为非中断状态；ψdr为负载的总数量；为t时刻第j1个负载的开始状态；表示t时刻第j1个负载为开始状态；表示t时刻第j1个负载为非开始状态；为t时刻第j1个负载的停止状态；表示t时刻第j1个负载为停止状态；表示t时刻第j1个负载为非停止状态；为负载的最小中断时间；为负载的最大中断时间；numdr表示可中断的最大负载数；

44、构建拓扑约束：

45、

46、

47、

48、

49、

50、

51、nmg≥1；

52、

53、

54、其中，fki为线路ki的有功功率；fij为线路ij的有功功率；hi为dg到sub节点i处的净负载；ψsub为子站节点的集合；nmg为微电网数量，当nmg等于1时，配电网中不存在微电网；ci,j为线路ij之间的容量；|·|表示集合的基数。

55、进一步地，所述构建dg与负荷预测不确定性的机会约束模型，包括：

56、构建dg与负荷预测不确定性的机会约束模型表达式：

57、

58、

59、其中，为t时刻第i个节点的预测负载需求的功率的上界；为负荷输出预测误差分布的逆累积分布函数；δ为为逆累积分布函数的阈值，表示在不确定水平下，实际功率需求和发电功率可能超过预测值的程度；为t时刻第i1个dg功率输出的均值；为dg输出预测误差分布的逆累积分布函数。

60、第二方面，本发明提供一种考虑不确定性的主动配电网综合网络故障恢复系统，包括：

61、确定模块，用于确定主动配电网中目标节点的输出功率；

62、第一构建模块，用于根据目标类别节点的输出功率构建确定性主动配电网恢复模型；其中，确定性主动配电网恢复模型包括dg功率输出约束、svc无功功率输出约束、ess功率输出约束、潮流约束、线路容量约束、母线电压约束、需求响应约束和拓扑约束；

63、第二构建模块，用于构建dg与负荷预测不确定性的机会约束模型；

64、模型组合模块，用于将机会约束模型和确定性主动配电网恢复模型组合，得到混合整数线性规划模型，以输入至优化求解器求解。

65、第三方面，本发明提供一种计算机设备，包括处理器和存储器；其中，处理器执行存储器中保存的计算机程序时实现第一方面所述的考虑不确定性的主动配电网综合网络故障恢复方法的步骤。

66、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序；计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的考虑不确定性的主动配电网综合网络故障恢复方法的步骤。

67、本发明提供一种考虑不确定性的主动配电网综合网络故障恢复方法和系统，其中方法包括确定主动配电网中目标节点的输出功率；根据目标类别节点的输出功率构建确定性主动配电网恢复模型；其中，确定性主动配电网恢复模型包括dg功率输出约束、svc无功功率输出约束、ess功率输出约束、潮流约束、线路容量约束、母线电压约束、需求响应约束和拓扑约束；构建dg与负荷预测不确定性的机会约束模型；将机会约束模型和确定性主动配电网恢复模型组合，得到混合整数线性规划模型，以输入至优化求解器求解。本发明在单个网络恢复模型中考虑dg输出、ess、微电网规划和主动配电网管理策略。同时，考虑了dg输出和负荷需求预测的不确定性。采用milp技术保证了算法的兼容性和计算效率，将ess、网络拓扑、dg和dr资源相互补充，尽可能多地恢复负载。