[发明专利]含分布式电源的配电系统孤岛形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能配网、新能源，具体讲涉及含分布式电源的配电系统孤岛形成方法。

背景技术

分布式发电(Distributed Generation，DG)的引入给配电网的运行及用户的供电可靠性带来了显著影响。分布式发电并网之后，在故障及危急情况下，可采取系统解裂的措施，进行孤岛运行，从而减少失电范围及停电时间，提高系统的供电可靠性。分布式发电技术方兴未艾，寻找一项实用的快速解决含分布式发电配电系统最优孤岛划分问题的新技术成为了相关学者的研究热点。文[1]提出了利用DG和负荷的状态实现自适应孤岛运行的整体思路。文[2]通过对以DG为中心的功率圆的遍历确定满足功率平衡且恢复等值有效负荷最大的孤岛方案。但是，当DG较多时，以不同DG为中心的功率圆可能相交，对于相交区负荷的不同处理将得到不同的孤岛方案。文[3]将以不同DG为中心划分的相邻孤岛进行融合，解决了功率圆相交的问题；但在孤岛划分过程中没有计及电压和设备载流量等约束条件。文[4]提出了基于树模型的深度优先搜索孤岛划分算法，树模型的根节点为故障点。并利用初始孤岛形成后的检验处理电压和设备载流量约束。从算法流程来看，文[3、4]的孤岛搜索过程都默认负荷为不可控负荷。文[5]提出了计及负荷可控性和负荷优先等级的基于启发式思路的孤岛划分算法，并通过检验和调节避免电压和设备载流量越限。但该算法只能形成一个孤岛，孤岛的规模较大，网损较重。

发明内容

为克服现有技术的不足，提供一种含分布式电源的配电系统孤岛形成方法，本发明采取的技术方案是，首先利用包含多个树背包问题Tree Knapsack Problem，缩写为TKP的孤岛建立和孤岛合并过程得到初始孤岛划分方案；然后对初始孤岛进行相应的分析和调整，而得到最终的孤岛方案；所述得到初始孤岛划分方案是采用分支定界算法求解TKP，其过程为：首先求解TKP的关键项Critical-item，然后利用拉格朗日松弛方法在多项式时间内，即计算时间复杂性为O(n²)，n表示节点总数，找到TKP的上界。

所述含分布式电源的配电系统孤岛形成方法，进一步细化为：

(1)初始最优孤岛的构建

①形成故障隔离之后的故障下游配电系统树模型：选择其中具有最大平均输出功率的DG作为根节点，其余DG作为分支节点，DG节点的权值和需求都设为零，将树中权值为零的节点与其父节点合并，得到简化等效树模型；

②利用3.3节所述分支定界算法计算对应简化等效树的TKP从而得到一个最优孤岛，该TKP以根节点DG的输出功率为需求约束限值；

③如果②步得到的孤岛的节点数大于1，则将此孤岛收缩为一个新的DG节点，其平均输出功率为此孤岛中的DG功率输出总量减去其中的负荷总量；否则，将根节点DG进行标记；

④如果现状树中所有DG均被标记；转到⑤步；否则，将现状树中在树模型简化过程中合并的节点还原，从现状树中未被标记的DG集合中选择具有最大输出功率的DG节点作为根节点形成新树模型，其余未被标记DG作为分支节点，DG节点的权值和需求都设为零，将树中权值为零的节点与其父节点合并，得到简化等效树模型，并返回到②步；

⑤孤岛合并：在多个孤岛建立之后，如果某个负荷L与若干DG，由孤岛等效而成，直接相连，说明该负荷的功率PL大于与之相连任一DG的平均输出功率，假设与负荷L相连的所有DG的平均输出功率之和为PS，在如下两种情况下，进行孤岛合并：

负荷L为可控负荷；

负荷L为不可控负荷，PL≤PS；

孤岛合并即将负荷L和与之直接相连的DG节点合并成一个新的DG节点，即两个或多个孤岛合并成一个孤岛，从而实现对负荷L的部分，L为可控负荷，且PL＞PS或全部-包括PL≤PS供电；

如果合并后得到的DG节点功率大于零，转向④步；否则孤岛构建过程结束，转(2)步；

(2)如果初始孤岛方案中某些孤岛的剩余功率不为零，将其周围具有最高优先级的可控负荷点的部分负荷添加到初始孤岛方案中；否则转(3)步；