本發(fā)明屬于配電網(wǎng)規(guī)劃，具體涉及一種考慮可靠性提升的低壓臺(tái)區(qū)柔性互聯(lián)裝置規(guī)劃方法。

背景技術(shù)：

1、配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，直接面向終端用戶，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響用戶的用電體驗(yàn)。近年來，分布式發(fā)電（如太陽能、風(fēng)能等）的快速發(fā)展為配電網(wǎng)帶來了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。分布式電源的接入雖然能夠提高能源利用效率、減少碳排放，但也給配電網(wǎng)的電壓控制、潮流分布和供電可靠性帶來了復(fù)雜的影響。此外，隨著電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能設(shè)備等新型負(fù)荷的大量接入，配電網(wǎng)的負(fù)荷特性和運(yùn)行狀態(tài)變得更加復(fù)雜多變。然而，傳統(tǒng)配電網(wǎng)存在一些固有缺陷，如網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對固定、供電可靠性較低、分布式電源接入能力有限等，難以滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)對高可靠性的需求。低壓柔性互聯(lián)裝置的安裝數(shù)量和安裝位置較為靈活，其調(diào)節(jié)作用與所連臺(tái)區(qū)的位置及負(fù)載特征有密切關(guān)系，因此，合理規(guī)劃低壓柔性互聯(lián)裝置的接入方案對提升配電網(wǎng)供電可靠性具有重要意義。

2、目前，配電網(wǎng)可靠性評估的主要方法分為解析法和模擬法兩類。解析法主要根據(jù)已有的線路可靠性數(shù)據(jù)，如故障率等，通過計(jì)算顯式表達(dá)式的方式得到可靠性指標(biāo)。解析法的求解精度高，但已有的可靠性解析計(jì)算方法并未涉及柔性互聯(lián)裝置接入情況。模擬法主要通過隨機(jī)模擬的方式，進(jìn)行大量重復(fù)試驗(yàn)，近似得到配電網(wǎng)的各項(xiàng)可靠性指標(biāo)，例如蒙特卡洛模擬法、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)時(shí)序模擬法等。模擬法的評估速度較快，但求解結(jié)果的準(zhǔn)確性依賴收斂精度，特別對于配電網(wǎng)中存在需要考慮的局部因素，例如低壓臺(tái)區(qū)柔性互聯(lián)裝置時(shí)，模擬法求解的結(jié)果隨機(jī)性較大，無法穩(wěn)定反映部分臺(tái)區(qū)的可靠性指標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的問題針對已有可靠性評估方法的不足，提出了一種考慮可靠性提升的低壓臺(tái)區(qū)柔性互聯(lián)裝置規(guī)劃方法，用以解決當(dāng)前難以準(zhǔn)確評估低壓柔性互聯(lián)裝置對配電網(wǎng)可靠性提升作用的問題，能夠更合理地在安裝低壓臺(tái)區(qū)柔性互聯(lián)裝置的情況下評估系統(tǒng)可靠性，并為低壓臺(tái)區(qū)柔性互聯(lián)裝置的規(guī)劃和建設(shè)提供參考。

2、本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種考慮可靠性提升的低壓臺(tái)區(qū)柔性互聯(lián)裝置規(guī)劃方法，包括：

3、生成表示柔性互聯(lián)裝置安裝位置和端口容量的變量矩陣及柔性互聯(lián)裝置規(guī)劃的約束條件，獲取柔性互聯(lián)裝置的規(guī)劃方案集合；其中，柔性互聯(lián)裝置規(guī)劃的約束條件包括安裝數(shù)量約束，安裝容量約束和轉(zhuǎn)供功率約束；

4、求解配電網(wǎng)虛擬潮流模型，得到配電網(wǎng)中各條線路對于低壓臺(tái)區(qū)節(jié)點(diǎn)的虛擬潮流，計(jì)算低壓臺(tái)區(qū)在未接入柔性互聯(lián)裝置情況下的失電指標(biāo)；

5、對每個(gè)柔性互聯(lián)裝置的規(guī)劃方案，按臺(tái)區(qū)用戶失電類型將配電網(wǎng)線路n-1故障集劃分成修復(fù)失電故障集、切換失電故障集和無縫故障集；

6、對每個(gè)柔性互聯(lián)裝置的規(guī)劃方案，計(jì)算兩端臺(tái)區(qū)的失電指標(biāo)修正值和轉(zhuǎn)供后的失電指標(biāo)；

7、對每個(gè)柔性互聯(lián)裝置的規(guī)劃方案，計(jì)算轉(zhuǎn)供后各失電種類對應(yīng)的用戶數(shù)；

8、對每個(gè)柔性互聯(lián)裝置的規(guī)劃方案，在以用戶為最小單位進(jìn)行故障負(fù)荷轉(zhuǎn)供的情況下，計(jì)算整個(gè)配電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)；

9、以失電損失成本最小為目標(biāo)函數(shù)，求解低壓臺(tái)區(qū)柔性互聯(lián)裝置的安裝位置和容量，完成考慮可靠性提升的低壓臺(tái)區(qū)柔性互聯(lián)裝置規(guī)劃方法。

10、進(jìn)一步地，故障集的劃分依據(jù)具體為：

11、當(dāng)配電網(wǎng)中單一線路發(fā)生n-1故障時(shí)，由于配電網(wǎng)拓?fù)浜烷_關(guān)位置影響，不同臺(tái)區(qū)會(huì)承受不同種類的失電；其中，修復(fù)失電指臺(tái)區(qū)在故障修復(fù)完成后恢復(fù)供電，切換失電指臺(tái)區(qū)在隔離開關(guān)完成切換后恢復(fù)供電，無縫指臺(tái)區(qū)不受故障影響；

12、修復(fù)失電故障集為：

13、

14、式中，代表使節(jié)點(diǎn)s承受修復(fù)失電的線路集合，為線路ij對于節(jié)點(diǎn)s的虛擬潮流變量；

15、切換失電故障集為：

16、<mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>ψ</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><munderover><mi /><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle></munderover></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mo>{</mo><mrow><mi>(</mi><mi>i</mi><mi>,</mi><mi>j</mi><mi>)</mi><mi>|</mi><mrow><mo>[</mo><mrow><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>1</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>?</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>(</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>f</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><msub><mrow /><mrow><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>i</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>j</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>,</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle></mrow></msub></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>+</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>f</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><msub><mrow /><mrow><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>j</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>i</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>,</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle></mrow></msub></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>)</mi></mstyle></mrow><mo>]</mo></mrow><mstyle displaystyle="true"><munder><mo>∑</mo><mrow><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>i</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>'</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>∈</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>ψ</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><msup><mrow /><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle></msup></mstyle></mrow></munder><mstyle displaystyle="true"><munder><mo>∑</mo><mrow><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>j</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>'</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>∈</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>ψ</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><msub><mrow /><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><msup><mi>i</mi><mo>′</mo></msup></mstyle></msub></mstyle></mrow></munder><mrow><mi>f</mi><msub><mrow /><mrow><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><msup><mi>i</mi><mo>′</mo></msup></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><msup><mi>j</mi><mo>′</mo></msup></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>,</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle></mrow></msub><mi>f</mi><msub><mrow /><mrow><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><msup><mi>i</mi><mo>′</mo></msup></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><msup><mi>j</mi><mo>′</mo></msup></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>,</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>i</mi></mstyle></mrow></msub></mrow></mstyle></mstyle><mi>=</mi><mi>1</mi></mrow><mo>}</mo></mstyle></mstyle>

17、式中，代表使節(jié)點(diǎn)s承受切換失電的線路集合，代表與饋線上游變電站直接相連的節(jié)點(diǎn)集合，代表與節(jié)點(diǎn)i'直接相連的節(jié)點(diǎn)集合；

18、無縫故障集為：

19、

20、式中，代表故障時(shí)不影響節(jié)點(diǎn)s的線路集合。

21、進(jìn)一步地，計(jì)算低壓柔性互聯(lián)裝置兩端的臺(tái)區(qū)失電指標(biāo)修正值，包括：

22、對于互聯(lián)臺(tái)區(qū)一端修復(fù)失電，一端切換失電的情況，修復(fù)失電臺(tái)區(qū)的失電時(shí)間減少，不改變失電次數(shù)失電時(shí)間的修正值為：

23、.

24、式中，為線路ij的故障率，和分別代表線路ij發(fā)生故障需要的平均修復(fù)時(shí)間和切換時(shí)間，代表柔性互聯(lián)的臺(tái)區(qū)集合；

25、對于互聯(lián)臺(tái)區(qū)一端修復(fù)失電，一端無縫的情況，修復(fù)失電臺(tái)區(qū)的失電時(shí)間和次數(shù)均減少失電時(shí)間和次數(shù)的修正值分別為：

26、

27、

28、對于互聯(lián)臺(tái)區(qū)一端切換失電，一端無縫的情況，切換失電臺(tái)區(qū)的失電時(shí)間和次數(shù)均減少失電時(shí)間和次數(shù)的修正值分別為：

29、

30、

31、計(jì)算轉(zhuǎn)供后的失電指標(biāo)，包括：

32、

33、式中，、、和分別代表臺(tái)區(qū)p在接入柔性互聯(lián)裝置后的年平均修復(fù)失電次數(shù)、修復(fù)失電時(shí)間、切換失電次數(shù)和切換失電時(shí)間，、、和分別代表臺(tái)區(qū)p在未接入柔性互聯(lián)裝置時(shí)的年平均修復(fù)失電次數(shù)、修復(fù)失電時(shí)間、切換失電次數(shù)和切換失電時(shí)間。

34、進(jìn)一步地，計(jì)算轉(zhuǎn)供后各失電種類對應(yīng)的用戶數(shù)，包括：

35、兩端臺(tái)區(qū)失電種類為修復(fù)-切換時(shí)：

36、

37、式中，和分別代表臺(tái)區(qū)p在線路ij故障情況下，承受修復(fù)失電和切換失電的用戶數(shù)，代表臺(tái)區(qū)p的總用戶數(shù)，代表臺(tái)區(qū)p受臺(tái)區(qū)p和q間互聯(lián)的fid轉(zhuǎn)供作用而發(fā)生失電類型轉(zhuǎn)變的用戶數(shù)；

38、兩端臺(tái)區(qū)失電種類為修復(fù)-無縫時(shí)：

39、

40、式中，代表臺(tái)區(qū)p在線路ij故障情況下，不受失電影響的用戶數(shù)；

41、兩端臺(tái)區(qū)失電種類為切換-無縫時(shí)：

42、。

43、進(jìn)一步地，計(jì)算配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)，包括：

44、

45、

46、

47、

48、式中：、、和分別代表系統(tǒng)平均停電頻率，系統(tǒng)平均停電持續(xù)時(shí)間，平均供電可用率和缺供電量期望值代表臺(tái)區(qū)s的總用戶數(shù)，和分別代表臺(tái)區(qū)p在線路ij故障情況下，承受修復(fù)失電和切換失電的用戶數(shù)，代表節(jié)點(diǎn)s對應(yīng)臺(tái)區(qū)內(nèi)的總負(fù)荷量。

49、進(jìn)一步地，所述安裝數(shù)量約束表示如下：

50、

51、式中：代表節(jié)點(diǎn)i和j對應(yīng)臺(tái)區(qū)的低壓柔性互聯(lián)聯(lián)絡(luò)變量，有互聯(lián)裝置為1，反之為0代表最大安裝數(shù)量；

52、所述安裝容量約束表示如下：

53、

54、式中：代表臺(tái)區(qū)p和q間互聯(lián)的柔性互聯(lián)裝置端口容量，代表最大端口容量；

55、所述轉(zhuǎn)供功率約束表示如下：

56、

57、

58、式中：代表臺(tái)區(qū)p中被轉(zhuǎn)供至臺(tái)區(qū)q的負(fù)荷功率，代表臺(tái)區(qū)q在故障情況下的配變?nèi)萘俊?/p>

59、進(jìn)一步地，以失電損失成本最小為目標(biāo)函數(shù)，求解低壓臺(tái)區(qū)柔性互聯(lián)裝置的安裝位置和容量，包括：

60、目標(biāo)函數(shù)為?：

61、

62、式中：代表目標(biāo)函數(shù)，和分別代表年均失電量損失成本和年均失電次數(shù)損失成本；

63、其中：

64、

65、

66、式中：代表單位失電量的平均損失系數(shù)，代表單位失電次數(shù)的平均損失系數(shù)。

67、進(jìn)一步地，還包括：

68、以柔性互聯(lián)裝置安裝成本為目標(biāo)函數(shù)，對得到的結(jié)果進(jìn)行二次優(yōu)化，求解得到最終的柔性互聯(lián)裝置最優(yōu)安裝位置和容量，包括：

69、

70、式中，代表第二次優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，和分別代表柔性互聯(lián)裝置投資成本年均折算值和柔性互聯(lián)裝置年運(yùn)維成本；

71、其中：

72、

73、

74、式中：代表單位容量柔性互聯(lián)裝置的建設(shè)成本，d代表貼現(xiàn)率，y代表柔性互聯(lián)裝置的使用年限，代表單位容量柔性互聯(lián)裝置的年運(yùn)維成本。

75、本發(fā)明還提供了一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的一種考慮可靠性提升的低壓臺(tái)區(qū)柔性互聯(lián)裝置規(guī)劃方法。

76、本發(fā)明還提供了一種包含計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令在由計(jì)算機(jī)處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的一種考慮可靠性提升的低壓臺(tái)區(qū)柔性互聯(lián)裝置規(guī)劃方法。

77、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

78、首先，提出了基于虛擬潮流的低壓柔性互聯(lián)臺(tái)區(qū)的失電種類劃分方法，彌補(bǔ)了低壓柔性互聯(lián)裝置接入情況下配電網(wǎng)n-1故障分析方法的空缺；其次，以用戶為最小轉(zhuǎn)供單位，首次提出了低壓柔性互聯(lián)接入情況下的配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)及其顯式計(jì)算方法，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)蒙特卡洛模擬法依賴收斂精度，無法具體分析臺(tái)區(qū)轉(zhuǎn)供過程的不足；最后，以可靠性成本和柔性互聯(lián)裝置成本為目標(biāo)函數(shù)建立了低壓柔性互聯(lián)裝置接入方案的規(guī)劃模型，有效彌補(bǔ)現(xiàn)有低壓柔性互聯(lián)裝置規(guī)劃指標(biāo)不足，規(guī)劃方法有限的問題。該方法能更全面地評估低壓柔性互聯(lián)裝置對配電網(wǎng)可靠性提升的影響，對于配電網(wǎng)柔性互聯(lián)改造建設(shè)具有重要實(shí)際意義。

79、進(jìn)一步的，根據(jù)虛擬潮流計(jì)算結(jié)果給出針對臺(tái)區(qū)的n-1故障集劃分方法，將線路對臺(tái)區(qū)的故障影響劃分為修復(fù)失電、切換失電和無縫三類，便于準(zhǔn)確計(jì)算配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)在特定線路n-1故障情況下的失電指標(biāo)。

80、進(jìn)一步的，基于劃分后的n-1故障集，計(jì)算柔性互聯(lián)裝置接入情況下各臺(tái)區(qū)用戶的失電指標(biāo)，便于評估特定故障下柔性互聯(lián)裝置對負(fù)荷的轉(zhuǎn)供能力。

81、進(jìn)一步的，基于可靠性成本和柔性互聯(lián)裝置安裝成本，對低壓臺(tái)區(qū)柔性互聯(lián)裝置的安裝位置和容量進(jìn)行規(guī)劃，可以在配電網(wǎng)可靠性最優(yōu)的前提下，得到經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的安裝位置和容量，幫助技術(shù)人員形成合理的柔性互聯(lián)裝置安裝方案。

82、綜上所述，本發(fā)明考慮了故障下不同失電類型臺(tái)區(qū)之間用戶級的負(fù)荷轉(zhuǎn)供，能夠精確衡量低壓柔性互聯(lián)裝置的故障轉(zhuǎn)供作用，同時(shí)提出的低壓臺(tái)區(qū)柔性互聯(lián)裝置選址定容規(guī)劃方法有效提升了低壓臺(tái)區(qū)柔性互聯(lián)規(guī)劃的準(zhǔn)確性，具有良好應(yīng)用前景。