計及負荷轉移與切負荷的主動配電網可靠性評估方法技術

本發明專利技術涉及一種計及可平移負荷與切負荷的主動配電網可靠性評估方法，包括以下步驟：S1，對主動配電網中負荷節點的系統狀態集隨機采樣；S2，判斷系統狀態x(t)是否為故障狀態，若是，則進入步驟S3，若否，則進入步驟S6；S3，計算故障期間的最大負載轉移量Shiftout(t)和最小實際負載Pt；S4，根據最小實際負載Pt，計算主動配電網是否滿足約束條件，若滿足約束條件則進入步驟S6，否則進入步驟S5；S5，利用遺傳算法切除負荷，然后進入步驟S6；S6，得到負荷節點的可靠性指標；S7，判斷收斂性。與現有技術相比，本發明專利技術綜合考慮主動配電網下可平移負荷和切負荷對可靠性評估的影響，采用遺傳算法尋求最優切負荷方案，得到了主動配電網對可靠性的改善效果。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種電力系統可靠性評估方法，尤其是涉及一種計及負荷轉移與切負荷的主動配電網可靠性評估方法。
技術介紹
智能電網框架下的主動配電網是未來配電網中一種切實可行的技術模型。與以消費者為中心的微電網相比，主動配電網是由配電系統運營商管理的公共配電網絡，便于分布式能源的靈活接入，優化網絡的運行。可靠性評估是主動配電網規劃和運行的重要參考，分布式能源的高滲透率使主動配電網的可靠性評價更加復雜，然而傳統方法考慮的因素相對簡單，無法得以應用。分布式能源主要包括分布式發電、電能存儲和可控負載；每一部分都對可靠性評估有很大影響。目前，國內外學者進行了相關研究。文獻Z.Esau,D.Jaya,“ReliabilityassessmentinactivedistributionnetworkswithdetailedeffectsofPVsystems,”Mod.PowerSyst.CleanEnergy,vol.2,no.1,pp.58-68,2014和A.C.Neto,M.G.daSilva,A.B.Rodrigues,“ImpactofDistributedGenerationonReliabilityEvaluationofRadialDistributionSystemsUnderNetworkConstraints,”ProbabilisticMethodsAppliedtoPowerSystems,Stockholm,2006建立了分布式發電的可靠性數學模型，文獻H.S.Liang,L.Cheng,“SimulationBasedReliabilityEvaluationofDistributionSystemContainingMicrogrids,”PowerSystemTechnology,vol.35,no.10,pp.76-81,2011建立了由風機和儲能裝置組成的聯合發電系統的可靠性模型。當網絡發生故障時，以微網形式運行的配電網部分有助于改善孤島中負荷節點的可靠性指標。近年來，隨著通信控制設備在配電網中的應用，監控設備本身的可靠性也不容忽視。文獻L.Thillainathan,S.Dipti,Z.S.Tan,“DemandSideManagementinSmartGridUsingHeuristicOptimization,”IEEETransactionsonSmartGrid,vol.3,no.3,pp.1244-1252,2012指出負荷轉移技術是一種廣泛使用的有效地控制配電網中負荷的方法。目前，主動配電網的建設為負荷轉移提供了軟件和硬件上的平臺，如配網管理系統，通信網絡，以及智能電表。同時，配電自動化的實現縮短了故障處理時間，提高了系統的可靠性性能。文獻C.Chen,W.C.Wu,“AnActiveDistributionSystemReliabilityEvaluationMethodBasedonMultipleScenariosTechnique,”ProceedingoftheCSEE,,vol.32,no.34,pp.67-73,2012說明可靠性評估算法可分基于蒙特卡羅的采樣分析方法和模擬方法。模擬方法可再分為非時序的蒙特卡羅模擬方法，序貫蒙特卡羅,偽序貫蒙特卡羅(PSMC)。混合算法PSMC結合了上述兩種算法的優點,考慮了錯誤的時間序列特征。文獻J.C.O.Mello,M.V.F.Pereira,A.M.Leite,“EvaluationofReliabilityWorthinCompositeSystemsBasedonPseudo-sequentialMonteCarloSimulation,”IEEETransactionsonPowerSystems,vol.9,no.3,pp.1318-1324,1994表明它的計算效率高于序貫蒙特卡洛法。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種結合主動配電網的特點的計及負荷轉移與切負荷的主動配電網可靠性評估方法。本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現：一種計及負荷轉移與切負荷的主動配電網可靠性評估方法，其特征在于，包括以下步驟：S1，采用偽序貫蒙特卡羅算法對主動配電網中負荷節點的系統狀態集隨機采樣，獲得系統狀態x(t)，t為采樣時段；S2，對x(t)進行評估，判斷系統狀態x(t)是否為故障狀態，若是，則進入步驟S3，若否，則進入步驟S6；S3，從故障狀態開始，進行前后搜索，得到故障子序列S(t)和故障持續時間，根據下式計算故障期間的最大負載轉移量Shiftout(t)和最小實際負載Pt：Shiftout(t)=Σk=1Dxkt·p1k+Σl=1Lmax-1Σk=1Dxk(t-l)·p(1+l)k]]>Pt＝Ptfore-Shiftout(t)其中，D是有效負載中可平移設備類型的數量，故障后未斷開的負載為有效負載，xkt和xkt-l分別是t時段和(t-l)時段轉移的k型可平移設備的數量，k＝1,2…D，p1k和p(1+l)k分別是k型可平移設備在其供電持續時間內第1個工作時段和第(1+l)個工作時段的消耗功率，Lmax是可平移設備的供電持續時間最大值，Ptfore是t時的預測負荷；故障狀態中的負載類型包括有效負載和不可恢復負載，有效負載為故障后未斷開的負載，不可恢復負載在網絡重構后負載與穩定電源沒有電氣上的聯系，不可恢復負載主要是無聯絡的分支負載，所以切負荷的對象都來自有效負載，Shiftout(t)包括兩部分：1)本該在t時段開始消耗能量，而由于設備開關的延遲造成的負荷衰減；2)本該在t時段之前消耗能量，由于設備開關時間延遲造成的負荷衰減。可平移負荷是指負荷供電時間可按計劃變動的負荷，如洗衣機、消毒柜等。S4，根據最小實際負載Pt，計算主動配電網是否滿足功率平衡約束、饋線容量約束和蓄電池充放電約束，若滿足約束條件則進入步驟S6，否則進入步驟S5進行切負荷；S5，利用遺傳算法切除負荷，然后進入步驟S6，遺傳算法中，約束條件為步驟S4中的約束條件，目標函數為；minFunload(x)=Σi=1Ncandidate[α1·(Σt=1DurationxiwiPi,tforePsum)+α2·f(xi,yi)CiCsum]]]>其中，minFunload(x)表示切除負荷的最小值，Ncandidate為有效負載的數量，Duration為故障持續時間，xi為負載i的優化變量，表示是否切除負荷，i＝1代表切除負荷，i＝0代表恢復負荷，yi為負載i的狀態變量，表示進行保護動作后負荷的狀態，i＝1代表斷電，i＝0代表不受影響，α1和α2分別為電能缺額的權系數，代表系統電能缺額的程度，α2為電能缺額的開斷頻率，指除去不受影響負荷外的開斷頻率，wi為負荷i的優先級水平，優先切除低優先等級的負載以及由于保護動作開斷的負載，為t時段負載i的預測功率，Psum為故障期間所有負荷節點的預測功率總量，Ci為負荷i的用戶數量，Cs本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種計及負荷轉移與切負荷的主動配電網可靠性評估方法，其特征在于，包括以下步驟：S1，采用偽序貫蒙特卡羅算法對主動配電網中負荷節點的系統狀態集隨機采樣，獲得系統狀態x(t)，t為時段；S2，對x(t)進行評估，判斷系統狀態x(t)是否為故障狀態，若是，則進入步驟S3，若否，則進入步驟S6；S3，從故障狀態開始，進行前后搜索，得到故障子序列S(t)和故障持續時間，根據下式計算故障期間的最大負載轉移量Shiftout(t)和最小實際負載Pt：Shiftout(t)=Σk=1Dxkt·p1k+Σl=1Lmax-1Σk=1Dxk(t-l)·p(1+l)k]]>Pt=Ptfore-Shiftout(t)]]>其中，D是有效負載中可平移設備類型的數量，故障后未斷開的負載為有效負載，xkt和xkt?l分別是t時段和(t?l)時段轉移的k型可平移設備的數量，k＝1,2…D，p1k和p(1+l)k分別是k型可平移設備在其供電持續時間內第1個工作時段和第(1+l)個工作時段的消耗功率，Lmax是可平移設備的供電持續時間最大值，是t時段的預測負荷；S4，根據最小實際負載Pt，計算主動配電網是否滿足功率平衡約束、饋線容量約束和蓄電池充放電約束，若滿足約束條件則進入步驟S6，否則進入步驟S5；S5，利用遺傳算法切除負荷，然后進入步驟S6，遺傳算法中，約束條件為步驟S4中的約束條件，目標函數為；min Funload(x)=Σi=1Ncandidate[α1·(Σt=1DurationxiwiPi,tforePsum)+α2·f(xi,yi)CiCsum]]]>其中，minFunload(x)表示切除負荷的最小值，Ncandidate為有效負載的數量，Duration為故障持續時間，xi為負載i的優化變量，表示是否切除負荷，i＝1代表切除負荷，i＝0代表恢復負荷，yi為負載i的狀態變量，表示進行保護動作后負荷的狀態，i＝1代表斷電，i＝0代表不受影響，α1和α2分別為電能缺額的權系數，代表系統電能缺額的程度，α2為電能缺額的開斷頻率，指除去不受影響負荷外的開斷頻率，wi為負荷i的優先級水平，為t時負載i的預測功率，Psum為故障期間所有負荷節點的預測功率總量，Ci為負荷i的用戶數量，Csum為故障期間有效負荷所帶用戶的總數量；S6，根據可靠性指標檢測函數得到負荷節點的可靠性指標即可靠性指標檢測函數的期望值的估計值，可靠性指標檢測函數計算式如下：Fλ(x(t))=T/Ds(t)x(t)∈Sfailure0x(t)∈Ssuccess]]>FU(x(t))=Tx(t)∈Sfailure0x(t)∈Ssuccess]]>FENS(x(t))=ΔPx(t)fore·Tx(t)∈Sfailure0x(t)∈Ssuccess]]>其中，Fλ(x(t))為負荷節點故障率，T為可靠性研究時期，Ds(t)為故障持續時間，Sfailure為導致負荷斷電的故障狀態序列，Ssuccess為系統正常狀態序列，Sfailure∪Ssuccess＝故障子序列S(t)，FU(x(t))為負荷節點停電時間，為故障狀態中負荷轉移前的功率變化量預測值，FENS(x(t))為負荷節點停電電量損失；S7，判斷步驟S1的采樣過程是否收斂，若收斂，則計算系統的可靠性指標，否則回到步驟S1。...

【技術特征摘要】
1.一種計及負荷轉移與切負荷的主動配電網可靠性評估方法，其特征在于，包括以下步驟：S1，采用偽序貫蒙特卡羅算法對主動配電網中負荷節點的系統狀態集隨機采樣，獲得系統狀態x(t)，t為時段；S2，對x(t)進行評估，判斷系統狀態x(t)是否為故障狀態，若是，則進入步驟S3，若否，則進入步驟S6；S3，從故障狀態開始，進行前后搜索，得到故障子序列S(t)和故障持續時間，根據下式計算故障期間的最大負載轉移量Shiftout(t)和最小實際負載Pt：Shiftout(t)=Σk=1Dxkt·p1k+Σl=1Lmax-1Σk=1Dxk(t-l)·p(1+l)k]]>Pt=Ptfore-Shiftout(t)]]>其中，D是有效負載中可平移設備類型的數量，故障后未斷開的負載為有效負載，xkt和xkt-l分別是t時段和(t-l)時段轉移的k型可平移設備的數量，k＝1,2…D，p1k和p(1+l)k分別是k型可平移設備在其供電持續時間內第1個工作時段和第(1+l)個工作時段的消耗功率，Lmax是可平移設備的供電持續時間最大值，是t時段的預測負荷；S4，根據最小實際負載Pt，計算主動配電網是否滿足功率平衡約束、饋線容量約束和蓄電池充放電約束，若滿足約束條件則進入步驟S6，否則進入步驟S5；S5，利用遺傳算法切除負荷，然后進入步驟S6，遺傳算法中，約束條件為步驟S4中的約束條件，目標函數為；minFunload(x)=Σi=1Ncandidate[α1·(Σt=1DurationxiwiPi,tforePsum)+α2·f(xi,yi)CiCsum]]]>其中，minFunload(x)表示切除負荷的最小值，Ncandidate為有效負載的數量，Duration為故障持續時間，xi為負載i的優化變量，表示是否切除負荷，i＝1代表切除負荷，i＝0代表恢復負荷，yi為負載i的狀態變量，表示進行保護動作后負荷的狀態，i＝1代表斷電，i＝0代表不受影響，α1和α2分別為電能缺額的權系數，代表系統電能缺額的程度，α2為電能缺額的開斷頻率，指除去不受影響負荷外的開斷頻率，wi為負荷i的優先級水平，為t時負載i的預測功率，Psum為故障期間所有負荷節點的預測功率總量，Ci為負荷i的用戶數量，Csum為故障期間有效負荷所帶用戶的總數量；S6，根據可靠性指標檢測函數得到負荷節點的可靠性指標即可靠性指標檢測函數的期望值的估計值，可靠性指標檢測函數計算式如下：Fλ(x(t))=T/Ds(t)x(t)∈Sfailure0x(t)∈Ssuccess]]>FU(x(t))=Tx(t)∈Sfailure0x(t)∈Ssuccess]]>FENS(x(t))=ΔPx(t)fore&CenterDot...

【專利技術屬性】
技術研發人員：符楊，衛春峰，張恒一，米陽，李振坤，
申請(專利權)人：上海電力學院，
類型：發明
國別省市：上海;31