[发明专利]一种基于综合恢复策略的含分布式电源配网恢复重构方法

权利要求书

1.一种基于综合恢复策略的含分布式电源配网恢复重构方法，其特征在于，包括如下步骤：

分布式电源获取步骤S110：获取分布式电源的出力和负荷情况；

主网支路集和孤岛支路集生成步骤S120：基于支路权重，随机生成主网支路集和满足功率校验的孤岛支路集；

特定孤岛支路集下特定时段最优恢复方法计算步骤S130：采用基于普利姆算法的改进的二进制粒子群算法分别在当前主网支路集和孤岛支路集内对主网和孤岛生成辐射状结构，计算恢复重构目标函数值，寻找孤岛支路集的该时段的最优恢复方案；

支路权重更新步骤S140：根据步骤S130中得到的最优恢复方案，对配电网网架中闭合的孤岛支路集中的支路权重进行更新；

特定时段下最优供电恢复方案生成步骤S150：重复步骤S120、S130、S140，迭代一定次数后，得到特定时段最优的供电恢复方案；

各时段最优供电方案生成步骤S160：改变时刻值，根据各个时刻的负荷及分布式电源的出力情况，重复步骤S150，分别计算故障修复期间的各个时刻下的最优供电方案，生成故障修复期间各时段的最优供电方案；

故障修复期间多时段综合最优供电方案生成步骤S170：重复步骤S160，迭代一定次数，得到故障修复期间多时段综合最优供电方案；

具体的，在所述分布式电源获取步骤S110中，所述分布式电源主要包括风机和光伏发电，

风机输出模型采用威布尔模型，其模型为下式所示：

式中P_WT为风机的有功功率输出，P_r-WT为风机的额定有功功率输出，v_ci是风机的切入风速，v_r是风机的额定风速，v_co是风机的切出风速，v为对应时间的风速；

光伏输出模型采用Beta分布，如下式所示：

式中，P_PV是光伏的有功功率输出，n_pv是光伏单元的数量，P_r-PV是一个光伏单元的额定有功功率输出，R_r是额定光照强度，k是功率温度系数，T_c和T_r是实际温度和标准温度，R_c为对应时间的光照强度；

所述主网支路集和孤岛支路集生成步骤S120具体为：

首先从分布式电源节点开始搜寻，首先判断与该节点相连的支路是否会成为孤岛支路集，判断依据如下式所示：

r＝w(i)rand(1,1) (3)

其中r是支路判断变量，w(i)是支路i的权重，rand(1,1)是一个[0,1]间的随机数，根据r的值进行判断该支路是否成为孤岛支路集，若r大于0.5，则将该支路作为孤岛支路集的一条支路，反之，不将其作为孤岛支路集的支路；

按照收录进孤岛支路集的先后顺序，逐个搜索每个孤岛节点，并判断与其相连的支路是否会成为孤岛支路集，直到搜索完孤岛支路集中所包含的所有节点；

最终，得到孤岛支路集，不属于孤岛支路集的节点之间的支路组成主网支路集；

所述特定孤岛支路集下特定时段最优恢复方法计算步骤S130具体为：

对主网和孤岛生成辐射状结构采用普里姆算法，具体为：

1)准备一个节点向量和一个支路向量，分别存储已经获取的节点和支路；

2)将网络首节点存入节点向量中；

3)遍历所有支路，判断它的首末两端的节点是否一个已经在节点向量里而另一个不在节点向量里，若是，保存该支路；若不是，继续寻找下一个，直至遍历完所有支路；

4)在保存的支路里面，按照每条支路的普利姆权重选择一条支路，当普利姆权重相同时，随机选取其中一条支路；

5)将此支路存入支路向量中，将不在节点向量里的节点存入节点向量中；

6)判断节点向量里节点数是否等于网络总节点数，若是，则结束，支路向量中存储的所有支路为获得的辐射网的所有支路；若不是，则返回步骤3)；

考虑总网络损耗最小、总电压偏差量最小、开关操作成本最小和停电损失最小，得到二进制粒子群算法的适应值函数即恢复重构的目标函数，如式(8)所示：

其中T_s为故障修复期间的时段集合，C_outage是单位停电量损失，E_outage,t为时段t的未恢复的故障停电量，C_sw是单位开关操作成本，s_l,t是t时段支路l的开断状态，0为关断，1为闭合，L_t为时段t时配电网所有支路的集合，C_loss,t是t时刻单位网损成本，E_loss,t是t时刻网络损耗量，根据适应值函数来选择个体最优、全局最优以及多时段最优粒子；

按照公式(9)-(12)对粒子进行检验，判断是否满足潮流平衡约束和电压电流稳定约束，

0.95U_N≤U_i≤1.05U_N (11)

式中，P_i和Q_i是节点i的注入有功功率和无功功率，P_DGi和Q_DGi是节点i的分布式电源输出有功功率和无功功率，P_Li和Q_Li是节点i的有功负荷和无功负荷，U_i是节点i的电压，J是网架的节点总数，G_ij和B_ij是线路ij的电导和电纳，θ_ij是线路ij两端的电压相角差，U_N是额定电压，P_ij和Q_ij是线路ij的有功功率和无功功率，S_ijmax是线路ij允许流过的最大容量；

利用改进的二进制粒子群算法，进行粒子的更新；

将公式(5)中得到的S函数值作为普利姆权重，用于普里姆算法生成新的辐射网结构，从而对粒子的位置进行更新；

其中是第i个粒子第k次迭代的速度矢量，是第i个粒子第k次迭代的位置矢量，P_i^k是第i个粒子在第k次迭代后，在它所有运动过的位置中最优的位置，是第k次迭代后，全局所有粒子的所有运动过的位置中最优的位置，ρ是惯性系数，取0.3～0.9，c₁和c₂分别是学习因子，取2，r₁和r₂是在[0，1]内分布的随机实数，c₃是学习因子，r₃是[0,1]间的随机数，P_t是多时段最优综合恢复方案中t时刻该粒子的位置；

按照公式(5)、(7)和普里姆算法进行粒子的更新，按照公式(8)-(12)进行粒子的检验与适应度值的计算，根据适应度值，选取个体粒子中和所有粒子中历次迭代所得适应度值最小的粒子位置作为个体最优P_i^k和全局最优经过一定次数迭代后，得到的全局最优即为当前孤岛支路集下当前时段最优恢复方案；

在支路权重更新步骤S140中，根据步骤S130中得到的最优恢复方案，对被选中的闭合的孤岛支路，其支路权重加0.1，更新所有支路的支路权重；

所述特定时段下最优供电恢复方案生成步骤S150具体为：

1)经过步骤S140对支路权重进行更新后，重新进行步骤S120，生成新的孤岛支路集和主网支路集；

2)再由S130，按照普利姆算法生成粒子，按照公式(8)-(12)对粒子进行目标函数的计算及约束的验证，按照公式(5)、(7)进行粒子的更新，不断迭代，达到一定迭代次数后，得到当前时段当前孤岛支路集下的最优恢复方案

3)不断重复步骤S150中的步骤1)和2)，达到一定迭代次数后，得到当前时段最优的孤岛支路集和供电恢复方案。

2.根据权利要求1所述的配网恢复重构方法，其特征在于：

所述故障修复期间多时段综合最优供电方案生成步骤S170具体为：

1)根据S160，计算故障恢复期间，各时刻的最优供电恢复方案；

2)根据目标函数公式(8)，计算多时段供电恢复方案目标函数值，并根据目标函数值进行择优，选择多时段下最优的综合恢复方案；

3)不断重复S160，迭代一定次数后，得到多时段下最优的综合供电恢复方案。