本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)配電網(wǎng)評估，具體涉及一種計及柔性軟開關(guān)的微網(wǎng)有源配電網(wǎng)可靠性評估方法及系統(tǒng)，更具體地，涉及一種分布式電源主要以微網(wǎng)形式接入背景下的有源配電網(wǎng)考慮柔性軟開關(guān)接入后的可靠性評估方法。
背景技術(shù)：
1、傳統(tǒng)的配電網(wǎng)受限于復(fù)雜固定的調(diào)節(jié)和控制措施，對強隨機性和間歇性分布式能源的消納能力十分有限。現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)的研究主體僅是考慮了簡單分布式電源接入的有源配電網(wǎng)，對結(jié)構(gòu)、運行、故障恢復(fù)更為復(fù)雜含微網(wǎng)的有源配電網(wǎng)接入軟開關(guān)后的可靠性評估還沒有研究。
2、現(xiàn)有技術(shù)文件1(cn113468705a)公開了一種基于路徑描述的含微網(wǎng)的配電系統(tǒng)可靠性分析方法。其不足之處在于僅依賴故障引發(fā)的物理線路中斷被動調(diào)整負(fù)荷-電源連通關(guān)系，導(dǎo)致故障恢復(fù)效率低例如但不限于，負(fù)荷轉(zhuǎn)供路徑單一、未充分利用分布式電源；，對含微網(wǎng)的孤島區(qū)域僅采用靜態(tài)邊界劃分，無法動態(tài)調(diào)整供電范圍，造成分布式電源利用率低例如但不限于，如關(guān)鍵負(fù)荷恢復(fù)率受限、非關(guān)鍵負(fù)荷冗余供電。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提出一種計及柔性軟開關(guān)的微網(wǎng)有源配電網(wǎng)可靠性評估方法及系統(tǒng)，通過sop(soft?open?point，柔性軟開關(guān))轉(zhuǎn)供條件觸發(fā)拓?fù)渲貥?gòu)，與微網(wǎng)協(xié)同形成動態(tài)供電邊界，sop在故障時切換至表1中的控制模式5-8，增加轉(zhuǎn)供路徑，為失電區(qū)域提供有功功率與電壓，使得失電區(qū)域平均恢復(fù)時間縮短，基于動態(tài)邊界微網(wǎng)模型milp(mixed-integer?linear?programming，混合整數(shù)線性規(guī)劃)，以加權(quán)恢復(fù)負(fù)荷總量最大為目標(biāo)，動態(tài)優(yōu)化微網(wǎng)供電范圍，實現(xiàn)微網(wǎng)與sop協(xié)同控制，提升分布式電源利用率，提升供電可靠性，在微網(wǎng)廣泛接入的背景下，探索一種科學(xué)的量化方式，實現(xiàn)考慮軟開關(guān)接入后的有源配電網(wǎng)可靠性評估。
2、本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。
3、本發(fā)明的第一方面提供了一種計及柔性軟開關(guān)的微網(wǎng)有源配電網(wǎng)可靠性評估方法，包括：
4、構(gòu)建計及柔性軟開關(guān)接入的微網(wǎng)有源配電網(wǎng)，在設(shè)置的最大模擬時間內(nèi)，采樣計及柔性軟開關(guān)的微網(wǎng)有源配電網(wǎng)的元件狀態(tài)組合；
5、對元件狀態(tài)組合進(jìn)行供需匹配，獲得對應(yīng)的微網(wǎng)中分布式電源的出力和微網(wǎng)負(fù)荷需求數(shù)值；
6、根據(jù)分布式電源的出力和微網(wǎng)負(fù)荷需求數(shù)值，獲取微網(wǎng)狀態(tài)，并根據(jù)微網(wǎng)狀態(tài)生成系統(tǒng)狀態(tài)；
7、結(jié)合系統(tǒng)狀態(tài)判斷是否存在孤島分布式電源，若存在孤島分布式電源，結(jié)合柔性軟開關(guān)轉(zhuǎn)供條件，使用動態(tài)邊界微網(wǎng)的混合整數(shù)線性規(guī)劃模型進(jìn)行故障校正，獲取各負(fù)荷點故障校正前后的供電狀態(tài)變化；若不存在孤島分布式電源，結(jié)合柔性軟開關(guān)轉(zhuǎn)供條件，使用區(qū)域劃分和最小路搜索法判定負(fù)荷節(jié)點供電狀態(tài)是否受故障影響；
8、依據(jù)各負(fù)荷點故障校正前后的供電狀態(tài)變化或負(fù)荷節(jié)點供電狀態(tài)是否受故障影響的判定結(jié)果進(jìn)行負(fù)荷分類，獲取負(fù)荷供電狀態(tài)；
9、根據(jù)負(fù)荷供電狀態(tài)獲取最大模擬時間內(nèi)的負(fù)荷故障次數(shù)和停電時間，并求解可靠性指標(biāo)，實現(xiàn)計及柔性軟開關(guān)的微網(wǎng)有源配電網(wǎng)可靠性評估。
10、優(yōu)選地，所述根據(jù)分布式電源的出力和微網(wǎng)負(fù)荷需求數(shù)值，獲取微網(wǎng)狀態(tài)，具體包括：
11、根據(jù)分布式發(fā)電容量和微網(wǎng)負(fù)荷需求，獲得各公共節(jié)點pcc處交換功率ppcc，若ppcc為正，微網(wǎng)處于電源狀態(tài)；否則微網(wǎng)處于負(fù)荷狀態(tài)，各公共節(jié)點pcc處交換功率ppcc，以如下公式表示：
12、ppcc＝ps-pl
13、式中，
14、ps表示分布式發(fā)電容量，
15、pl表示微網(wǎng)負(fù)荷需求；
16、獲取每一個微網(wǎng)的狀態(tài)后，首先將微網(wǎng)所在的公共節(jié)點pcc加入配電網(wǎng)節(jié)點列表，電源狀態(tài)微網(wǎng)加入電源節(jié)點列表，標(biāo)識為微網(wǎng)電源節(jié)點；負(fù)荷狀態(tài)微網(wǎng)將負(fù)荷需求與所在的公共節(jié)點pcc負(fù)荷需求疊加，標(biāo)識為負(fù)荷節(jié)點。
17、優(yōu)選地，結(jié)合系統(tǒng)狀態(tài)判斷是否存在孤島分布式電源，若存在孤島分布式電源，結(jié)合柔性軟開關(guān)轉(zhuǎn)供條件，使用動態(tài)邊界微網(wǎng)的混合整數(shù)線性規(guī)劃模型進(jìn)行故障校正，具體包括：
18、當(dāng)故障導(dǎo)致區(qū)域失去配電網(wǎng)主網(wǎng)供電，且區(qū)域內(nèi)含微網(wǎng)電源節(jié)點時，判定存在孤島分布式電源；
19、若存在孤島分布式電源，且滿足柔性軟開關(guān)轉(zhuǎn)供條件，柔性軟開關(guān)增加轉(zhuǎn)供路徑，再由動態(tài)邊界微網(wǎng)的混合整數(shù)線性規(guī)劃進(jìn)行故障狀態(tài)校正，獲取各負(fù)荷點故障校正前后的供電狀態(tài)變化；
20、若不滿足柔性軟開關(guān)轉(zhuǎn)供條件，直接由動態(tài)邊界微網(wǎng)的混合整數(shù)線性規(guī)劃進(jìn)行故障狀態(tài)校正，獲取各負(fù)荷點故障校正前后的供電狀態(tài)變化。
21、優(yōu)選地，所述動態(tài)邊界微網(wǎng)的混合整數(shù)線性規(guī)劃，以加權(quán)恢復(fù)負(fù)荷總量最大為目標(biāo)構(gòu)建動態(tài)邊界微網(wǎng)的混合整數(shù)線性規(guī)劃的目標(biāo)函數(shù)，以如下公式表示：
22、
23、式中，
24、si表示與負(fù)荷節(jié)點i相連的負(fù)荷開關(guān)狀態(tài)，0表示斷開，1表示閉合；
25、cij表示線路(i,j)的狀態(tài)，0表示斷開，1表示閉合；
26、vik表示節(jié)點是否在電源供電范圍內(nèi)；
27、γik表示輔助二元決策變量，γik＝si·vik，γik∈{0,1}，1表示節(jié)點在電源供電范圍內(nèi)且負(fù)荷恢復(fù)供電；
28、0表示與負(fù)荷節(jié)點i相連的負(fù)荷開關(guān)斷開或節(jié)點i不在電源供電范圍內(nèi)；
29、和表示電源k向負(fù)荷節(jié)點i提供的有功和無功功率；
30、和表示負(fù)荷節(jié)點i相對電源k的電壓大小及其松弛變量；
31、表示非孤島節(jié)點集合；
32、表示電源節(jié)點集合；
33、wi表示負(fù)荷節(jié)點i的權(quán)重；
34、pi表示負(fù)荷節(jié)點i的有功負(fù)荷；
35、βk表示電源k的發(fā)電成本折扣系數(shù)，βk∈[0,1]，越趨近于0發(fā)電成本越高；
36、所述動態(tài)邊界微網(wǎng)的混合整數(shù)線性規(guī)劃，約束條件包含：
37、節(jié)點聚類約束、微網(wǎng)連通性約束、支路-節(jié)點約束、微網(wǎng)負(fù)荷恢復(fù)約束、微網(wǎng)運行約束和配電系統(tǒng)條件約束。
38、優(yōu)選地，所述若不存在孤島分布式電源，結(jié)合柔性軟開關(guān)轉(zhuǎn)供條件，使用區(qū)域劃分和最小路搜索法判定負(fù)荷節(jié)點供電狀態(tài)是否受故障影響，具體包括：
39、若不存在孤島分布式電源，且滿足柔性軟開關(guān)轉(zhuǎn)供條件，柔性軟開關(guān)增加轉(zhuǎn)供路徑，由基于區(qū)域劃分和最小路搜索法求解從區(qū)域電源到區(qū)域內(nèi)各負(fù)荷節(jié)點的最小路徑，依據(jù)負(fù)荷節(jié)點是否在最小路徑上判定負(fù)荷節(jié)點供電狀態(tài)是否受故障影響；
40、若不滿足柔性軟開關(guān)轉(zhuǎn)供條件，直接由基于區(qū)域劃分和最小路搜索法求解從區(qū)域電源到區(qū)域內(nèi)各負(fù)荷節(jié)點的最小路徑，依據(jù)負(fù)荷節(jié)點是否在最小路徑上判定負(fù)荷節(jié)點供電狀態(tài)是否受故障影響。
41、優(yōu)選地，所述基于區(qū)域劃分和最小路搜索法求解從區(qū)域電源到區(qū)域內(nèi)各負(fù)荷節(jié)點的最小路徑，具體包括：
42、以斷路器為邊界，將配電網(wǎng)劃分為若干區(qū)域，形成以區(qū)域為單位的等效網(wǎng)絡(luò)模型，基于區(qū)域之間的連接關(guān)系，以主網(wǎng)為電源，以區(qū)域為基本單位，根據(jù)最小路搜索法形成各個區(qū)域的最小路，對于區(qū)域內(nèi)各負(fù)荷節(jié)點，再按照最小路搜索法得到從區(qū)域電源到區(qū)域內(nèi)各負(fù)荷節(jié)點的最小路徑。
43、優(yōu)選地，所述依據(jù)負(fù)荷節(jié)點是否在最小路徑上判定負(fù)荷節(jié)點供電狀態(tài)是否受故障影響，具體包括：
44、首先定位故障元件所在區(qū)域，判斷故障區(qū)域是否在最小路徑上；
45、若不在最小路徑，則判定區(qū)域的負(fù)荷節(jié)點供電狀態(tài)不受影響；若在最小路徑上，則判斷故障是否發(fā)生在主饋線上；
46、若故障發(fā)生在主饋線，則負(fù)荷節(jié)點發(fā)生停電，若否，則判斷故障區(qū)域是否位于當(dāng)前判定區(qū)域；
47、若故障區(qū)域位于當(dāng)前判定區(qū)域，判定故障元件所在分支饋線關(guān)聯(lián)的負(fù)荷節(jié)點停電，區(qū)域內(nèi)其余負(fù)荷節(jié)點的狀態(tài)由故障元件保護裝置判定，若否，根據(jù)故障元件保護裝置確定判定區(qū)域負(fù)荷狀態(tài)，若存在熔斷器隔離則負(fù)荷節(jié)點不停電，最終得到負(fù)荷節(jié)點供電狀態(tài)是否受故障影響的判定結(jié)果。
48、優(yōu)選地，所述依據(jù)各負(fù)荷點故障校正前后的供電狀態(tài)變化或負(fù)荷節(jié)點供電狀態(tài)是否受故障影響的判定結(jié)果進(jìn)行負(fù)荷分類，依據(jù)各負(fù)荷點故障校正前后的供電狀態(tài)變化對故障后的負(fù)荷分類，具體包括：
49、負(fù)荷節(jié)點原本處于供電狀態(tài)，保持供電狀態(tài)；
50、負(fù)荷節(jié)點原本處于供電狀態(tài)，受故障影響失電，在故障隔離后恢復(fù)供電，繼續(xù)處于供電狀態(tài)；
51、負(fù)荷節(jié)點原本處于供電狀態(tài)，受故障影響失電，在轉(zhuǎn)換供能路徑后恢復(fù)供電，繼續(xù)處于供電狀態(tài)；
52、負(fù)荷節(jié)點原本處于供電狀態(tài)，受故障影響失電且失去供能路徑，轉(zhuǎn)換為停電狀態(tài)；
53、負(fù)荷節(jié)點原本處于停電狀態(tài)，故障修復(fù)后恢復(fù)供電，轉(zhuǎn)換為供電狀態(tài)；
54、負(fù)荷節(jié)點原本處于停電狀態(tài)，繼續(xù)處于停電狀態(tài)。
55、優(yōu)選地，所述負(fù)荷節(jié)點供電狀態(tài)是否受故障影響的判定結(jié)果進(jìn)行負(fù)荷分類，具體包括：
56、負(fù)荷節(jié)點受故障影響失電，在故障隔離后恢復(fù)供電，繼續(xù)處于供電狀態(tài)，停電中斷時間設(shè)置為故障隔離時間；
57、負(fù)荷節(jié)點受故障影響失電，在轉(zhuǎn)換供能路徑后恢復(fù)供電，繼續(xù)處于供電狀態(tài)，停電中斷時間設(shè)置為轉(zhuǎn)供時間；
58、負(fù)荷節(jié)點受故障影響失電，失去供能路徑，轉(zhuǎn)換為停電狀態(tài)，停電中斷時間設(shè)置為該系統(tǒng)狀態(tài)持續(xù)時間；
59、負(fù)荷節(jié)點不受故障影響，保持供電狀態(tài)，停電中斷時間設(shè)置為零。
60、本發(fā)明的第二方面提供了一種計及柔性軟開關(guān)的微網(wǎng)有源配電網(wǎng)可靠性評估系統(tǒng)，運行第一方面所述的一種計及柔性軟開關(guān)的微網(wǎng)有源配電網(wǎng)可靠性評估方法，具體包括：
61、元件狀態(tài)獲取模塊：用于構(gòu)建計及柔性軟開關(guān)接入的微網(wǎng)有源配電網(wǎng)，在設(shè)置的最大模擬時間內(nèi)，采樣計及柔性軟開關(guān)的微網(wǎng)有源配電網(wǎng)的元件狀態(tài)組合；
62、供需匹配模塊：用于對元件狀態(tài)組合進(jìn)行供需匹配，獲得對應(yīng)的微網(wǎng)中分布式電源的出力和微網(wǎng)負(fù)荷需求數(shù)值；
63、微網(wǎng)狀態(tài)獲取模塊：用于根據(jù)分布式電源的出力和微網(wǎng)負(fù)荷需求數(shù)值，獲取微網(wǎng)狀態(tài)，并根據(jù)微網(wǎng)狀態(tài)生成系統(tǒng)狀態(tài)；
64、故障影響判定模塊：用于結(jié)合系統(tǒng)狀態(tài)判斷是否存在孤島分布式電源，若存在孤島分布式電源，結(jié)合柔性軟開關(guān)轉(zhuǎn)供條件，使用動態(tài)邊界微網(wǎng)的混合整數(shù)線性規(guī)劃模型進(jìn)行故障校正，獲取各負(fù)荷點故障校正前后的供電狀態(tài)變化；若不存在孤島分布式電源，結(jié)合柔性軟開關(guān)轉(zhuǎn)供條件，使用區(qū)域劃分和最小路搜索法判定負(fù)荷節(jié)點供電狀態(tài)是否受故障影響；
65、供電狀態(tài)獲取模塊：用于依據(jù)各負(fù)荷點故障校正前后的供電狀態(tài)變化或負(fù)荷節(jié)點供電狀態(tài)是否受故障影響的判定結(jié)果進(jìn)行負(fù)荷分類，獲取負(fù)荷供電狀態(tài)；
66、可靠性求解模塊：用于根據(jù)負(fù)荷供電狀態(tài)獲取最大模擬時間內(nèi)的負(fù)荷故障次數(shù)和停電時間，并求解可靠性指標(biāo)，實現(xiàn)計及柔性軟開關(guān)的微網(wǎng)有源配電網(wǎng)可靠性評估。
67、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果至少包括：本發(fā)明充分考慮有源配電網(wǎng)中微網(wǎng)與開關(guān)的配合，綜合考慮故障影響以及動態(tài)邊界微網(wǎng)形成兩種影響負(fù)荷與電源連通關(guān)系改變的因素，更貼合有源配電網(wǎng)實際運行操作現(xiàn)狀，通過sop轉(zhuǎn)供條件(一端非失電/一端失電)觸發(fā)拓?fù)渲貥?gòu)，與微網(wǎng)協(xié)同形成動態(tài)供電邊界，sop在故障時切換至表1中的控制模式5-8，增加轉(zhuǎn)供路徑，為失電區(qū)域提供有功功率與電壓，使得失電區(qū)域平均恢復(fù)時間縮短，基于動態(tài)邊界微網(wǎng)模型milp以加權(quán)恢復(fù)負(fù)荷總量最大為目標(biāo)，動態(tài)優(yōu)化微網(wǎng)供電范圍，實現(xiàn)微網(wǎng)與sop協(xié)同控制，提升分布式電源利用率，提升供電可靠性。