基于空间拓扑约束的多源电能协同调度方法及系统与流程

本发明涉及电力系统调度，更具体地说，本发明涉及基于空间拓扑约束的多源电能协同调度方法及系统。

背景技术：

1、随着分布式能源及微电网技术的发展，多源供电网络在零碳园区及市政基础设施中得到广泛应用。为了保障电网暂降或源荷功率失衡等扰动工况下关键设备的连续运行，电能调度系统需要实时对储能、光伏以及各类用电终端进行功率的统筹分配与动态切换。合理的电能协同控制与拓扑时序调度是维持母线电压稳定、防止系统级断电的核心环节。

2、现有的功率调度方法已在多能源协同与拓扑时序控制方面展开了研究。例如，文献cn121440579a公开了一种拓扑时序协同的配电网多储能电压控制方法及系统，其基于配电网拓扑结构与节点距离矩阵，通过计算各储能节点的优先级与充电功率，结合动作延时确定动作顺序，实现了多储能的就地协同控制与电压波动平抑。文献cn121663545a公开了多类型能源协同功率自动控制方法、系统、设备及介质，其构建了基于多主体物理特性与运行约束的双层市场优化模型，并求解输出调度指令集，驱动各类能源供应单元进行功率调节，实现了发电机组、储能及可调负荷在物理约束下的协同调度。

3、然而，在大型园区、市政道路等长距离、多分支直流供电网络中，当电网发生较深电压暂降并伴随多源供电功率不足时，现有调度方式通常按照负载优先级集中切除非关键负载，以维持敏感负载供电。当同一供电支路上的多个较大功率负载在短时间内集中退出时，线路负荷电流会快速变化，引起局部母线瞬态电压波动，使原本优先保供的敏感负载仍可能发生异常重启、保护动作或器件损伤。因此，如何在削减功率缺口的同时降低集中切载对保留负载造成的瞬态电气冲击，是多源供电网络调度中需要解决的问题。

技术实现思路

1、上述瞬态电气冲击不仅与功率缺口有关，还与线路电流快速变化及供电网络的空间拓扑特性有关。长距离、多分支直流供电网络中的线缆具有随线路长度累积的电阻和分布电感，多个中远端负载集中切除时，支路及其上游线缆电流快速下降，分布电感产生感应电动势，进而形成母线暂态电压抬升或过冲。现有集中切载方式主要依据负载优先级和功率缺口确定切除对象，较少考虑负载位置、线缆分支关系及沿供电路径累积的感抗差异；统一电压补偿方式也难以兼顾不同空间位置负载的电压耐受要求。因此，需要将负载电压耐受范围、供电距离及线缆拓扑关系共同纳入调度约束，以降低集中切载引起的暂态电压冲击。

2、为了克服现有技术中负载集中切除时未考虑供电网络空间拓扑及线缆感抗累积特性，易引发暂态电压过冲并影响敏感负载安全运行的不足，本发明提供基于空间拓扑约束的多源电能协同调度方法及系统，通过构建安全电压耐受走廊与负载物理拓扑多叉树，将功率调度决策转化为空间几何判定与基于累计感抗距离值的序贯执行逻辑。该方案实现了多源功率补位与负载空间序贯切除的动态协调，利用空间序贯切除减缓电流变化率对分布电感的作用强度，并结合闭环校准维持全线电压梯度在安全范围内，保障了复杂电网暂降工况下多源系统各节点的电压分布稳定性与敏感设备的运行安全。

3、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

4、基于空间拓扑约束的多源电能协同调度方法，包括：

5、采集负载运行数据、各负载节点的物理通信节点距离和各负载之间的线缆分支连接方式，根据各负载节点的物理通信节点距离与负载运行数据构建安全电压耐受走廊并绘制空间压降直线，通过空间压降直线在安全电压耐受走廊中的投影判定执行多源功率协同计算，确定需裁剪负载清单、储能补放电速率、光伏出力锁定值与整流器控制参数调整值；

6、根据物理通信节点距离与线缆分支连接方式构建负载物理拓扑多叉树并计算各叶子节点的累计感抗距离值，按照整流器控制参数调整值、储能补放电速率与光伏出力锁定值执行多源功率补位操作，按照累计感抗距离值从大到小的顺序对需裁剪负载清单执行空间序贯负载切除，基于切除后的母线实际电压值进行闭环校准。

7、所述多源功率协同计算包括：

8、通过电能路由器采集电网暂降特征数据和多源供电数据，根据电网暂降特征数据判定暂降场景类型，结合多源供电数据与负载运行数据计算总功率缺口并识别核心风险点；所述负载运行数据至少包括电压耐受等级；所述电网暂降特征数据至少包括电压幅值变化量与暂降持续时长。

9、所述暂降场景类型的判定方法包括：

10、根据电压幅值变化量计算暂降深度系数，设定暂降深度分界阈值为kth、暂降持续时长分界阈值为tth；

11、当暂降深度系数小于或等于kth且暂降持续时长小于或等于tth时，判定暂降场景类型为浅暂降短时型；当暂降深度系数大于kth且暂降持续时长小于或等于tth时，判定暂降场景类型为深暂降短时型；当暂降深度系数小于或等于kth且暂降持续时长大于tth时，判定暂降场景类型为浅暂降长时型；当暂降深度系数大于kth且暂降持续时长大于tth时，判定暂降场景类型为深暂降长时型。

12、所述安全电压耐受走廊的构建方法包括：

13、以各负载节点的物理通信节点距离为横轴、以节点电压为纵轴建立二维几何坐标系，横轴的零点设定在电能路由器输出端的位置，在二维几何坐标系中构建安全电压耐受走廊；

14、所述安全电压耐受走廊包含上边界线和下边界线，上边界线为一条水平直线，下边界线为一条阶梯形折线。

15、所述上边界线的纵轴坐标值等于电能路由器允许输出的电压上限值；

16、所述下边界线在每个负载节点的横轴坐标位置处取值为对应负载终端的电压耐受等级下限值；

17、相邻两个负载节点之间的下边界线取值为两个负载节点中电压耐受等级下限值较高的一个。

18、所述空间压降直线的绘制方法包括：

19、计算单位距离压降斜率，并设定电能路由器输出电压设定值，以电能路由器输出电压设定值为空间压降直线的纵轴截距，以单位距离压降斜率的负值为空间压降直线的斜率，在安全电压耐受走廊所在的二维几何坐标系中绘制空间压降直线。

20、所述需裁剪负载清单的确定方法包括：

21、判定空间压降直线是否完全落入安全电压耐受走廊内部，当空间压降直线未能完全落入安全电压耐受走廊内部时，在空间压降直线穿出安全电压耐受走廊下边界线的区段中，计算各负载节点的电压耐受等级下限值减去空间压降直线在对应横轴坐标位置处的预估节点电压值得到电压不足差值，将电压不足差值最大的负载节点加入需裁剪负载清单。

22、所述储能补放电速率的确定依据暂降场景类型与总功率缺口进行差异化配置。

23、所述负载物理拓扑多叉树的构建方法包括：

24、将电能路由器输出端设定为根节点、将各负载终端设定为叶子节点，根据各负载节点的物理通信节点距离与线缆分支连接方式构建负载物理拓扑多叉树。

25、所述空间序贯负载切除的执行方法包括：

26、在需裁剪负载清单中按照累计感抗距离值从大到小的顺序逐个执行负载切除直至累计切除功率达到裁剪功率额度；当当前待切除负载节点与上一个已切除负载节点在负载物理拓扑多叉树中共享同一父节点时，等待时间间隔设定为基础等待时间间隔乘以缩短系数，缩短系数等于当前待切除负载节点所在分支线缆的感抗距离值除以当前待切除负载节点的累计感抗距离值；当当前待切除负载节点与上一个已切除负载节点在负载物理拓扑多叉树中不共享同一父节点时，等待时间间隔设定为基础等待时间间隔。

27、所述闭环校准的执行方法包括：

28、在多源功率补位操作与空间序贯负载切除完成后监测母线实际电压值，将母线实际电压值与电能路由器输出电压设定值进行比对计算电压偏差，根据电压偏差修正储能补放电速率与电能路由器输出电压设定值；在电网暂降恢复阶段对已切除的负载按照与空间序贯负载切除顺序相反的空间顺序由近端向远端逐个恢复接入，每恢复接入一个负载终端后重新计算单位距离压降斜率并重新判定空间压降直线是否仍落入安全电压耐受走廊内部。

29、基于空间拓扑约束的多源电能协同调度系统，用于实现上述的基于空间拓扑约束的多源电能协同调度方法，所述系统包括：

30、协同决策模块：用于采集负载运行数据、各负载节点的物理通信节点距离和各负载之间的线缆分支连接方式，根据各负载节点的物理通信节点距离与负载运行数据构建安全电压耐受走廊并绘制空间压降直线，通过空间压降直线在安全电压耐受走廊中的投影判定执行多源功率协同计算，确定需裁剪负载清单、储能补放电速率、光伏出力锁定值与整流器控制参数调整值；

31、执行校准模块：根据物理通信节点距离与线缆分支连接方式构建负载物理拓扑多叉树并计算各叶子节点的累计感抗距离值，按照整流器控制参数调整值、储能补放电速率与光伏出力锁定值执行多源功率补位操作，按照累计感抗距离值从大到小的顺序对需裁剪负载清单执行空间序贯负载切除，基于切除后的母线实际电压值进行闭环校准。

32、相比于现有技术，本发明的有益效果为：

33、本发明提供的基于空间拓扑约束的多源电能协同调度方法，通过采集物理通信节点距离与线缆连接方式，将多源供电系统中分散的逐节点电压约束整合为连续的几何约束空间，构建安全电压耐受走廊并投影空间压降直线，使系统能够同步校核整条供电线路首末端因线缆空间阻抗造成的电压降落差，避免了采用单点统一定压补偿策略导致近端负载过压损坏或远端负载因压降过大而欠压掉线的风险；同时，依据线缆分支连接方式构建负载物理拓扑多叉树，并提取各叶子节点的累计感抗距离值作为负载切除的排序基准，将传统的无序批量负载切除转化为从远端至近端按序执行的空间序贯切除操作，通过平滑线缆电流的瞬态变化率，抑制了因长距离线缆分布电感瞬间释放反向电动势而在直流母线上激发的暂态电压过冲现象，保障了暂降期间同一供电线路上未切除敏感负载的运行安全与整体电压稳定性。