配电网重构方法及配电网中长期时序运行模拟方法

本发明属于电气工程相关，更具体地，涉及一种配电网重构方法及配电网中长期时序运行模拟方法。

背景技术：

1、随着风电、光伏等新能源发电规模持续增长，分布式新能源、电动汽车以及柔性负荷等新型资源大量接入配电网，使传统配电网逐渐向主动配电网演化。与传统以单向潮流和被动供电为主的配电网相比，主动配电网的时空耦合关系更加复杂，风光出力受天气、季节和日内波动影响显著，负荷水平受用户行为和气象条件影响明显。因此，配电网运行状态不再是静态单时刻问题，而是具有明显时序特征的中长期连续运行问题。为了准确评估配电网在全年范围内的运行安全性、新能源消纳能力、供电可靠性，需要对负荷、新能源、主网购电、线路潮流和节点电压等运行变量进行连续模拟。

2、现有配电网中长期时序运行模拟方法通常采用固定网络拓扑进行全年运行校核，即在全年所有时段内默认配电网始终保持原始接线方式不变，并在该拓扑下依次求解各时段或各滚动窗口的运行优化问题。该类方法虽然建模过程相对简单，但难以充分反映实际配电网调度运行中的开关操作能力。在实际配电网中，当某一时段出现线路重载、局部电压偏低、分布式新能源消纳受限或负荷转供压力增大时，调度人员通常不会立即判定系统不可行或直接切除负荷，而是会优先考虑通过联络开关和分段开关的配合操作改变网络拓扑，实现潮流转移、负荷转供和电压改善。因此，若在全年时序运行模拟中始终采用固定拓扑，则容易将部分本可通过网络重构恢复可行的越限场景或切负荷场景误判为系统不可行场景，进而导致对配电网运行风险、新能源消纳能力和储能需求的评估偏离实际。

3、因此，如何针对时序运行模拟不可行场景实现配电网重构以提升配电网时序运行模拟的精确度，是目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种配电网重构方法及配电网中长期时序运行模拟方法，其目的在于针对时序运行模拟不可行场景实现配电网重构以提升配电网时序运行模拟的精确度。

2、按照本发明的第一个方面，提供了一种面向时序运行模拟不可行场景的配电网重构方法，包括：

3、第一步：根据配电网中的支路及开关分布构建配电网重构优化模型，所述配电网为辐射状配电网，所述支路包含物理线路以及开关支路，所述开关支路为将开关等效为连接其两端节点的零阻抗虚拟支路：

4、所述配电网重构优化模型中定义为支路k的状态变量，其取值为0、1分别表示支路断开、闭合；定义和为支路k的电流方向变量，其上标表示从支路首端节点到末端节点的方向，上标表示从支路末端节点到首端节点的方向，电流方向变量取值为0、1分别表示其对应方向上无电流通过、有电流通过；定义为零阻抗虚拟支路k的开关动作变量，其取值为0、1分别表示开关未切换状态和开关切换状态；

5、所述配电网重构优化模型的重构目标为最小化重构运行成本；

6、所述配电网重构优化模型的重构约束条件包括：支路状态与供电方向约束、开关动作约束、多源辐射约束、支路潮流约束、支路首末两端电压降关系约束、节点功率平衡约束、节点电压上下限约束和切负荷约束；

7、所述支路状态与供电方向约束包含：；

8、所述开关动作约束包含：，；为重构前支路k的原始状态；

9、所述多源辐射约束针对支路k引入两个不同方向的虚拟连通流变量和，包含：

10、；

11、；

12、；

13、；

14、；

15、式中，i为节点索引，k为支路索引，为配电网节点集合，为源节点集合，为配电网节点集合去除源节点集合所剩下的非源节点集合，为配电网支路集合， m为预设的正数，分别表示支路k的首端节点和末端节点，表示支路k的首端节点为节点i，表示支路k的末端节点为节点i。

16、第二步：对所述配电网重构优化模型进行求解，得到配电网重构拓扑及其对应的运行模拟结果。

17、按照本发明的第二个方面，提供了一种嵌入网络重构机制的配电网中长期时序运行模拟方法，其包括：

18、s1、将待模拟的全时段划分为子时段，每个子时段为一个时间窗口，以第一个时间窗口为当前时间窗口跳至s2；

19、s2、针对当前时间窗口，先判断电网原始拓扑在当前时间窗口是否存在越限风险，若当前时间窗口存在越限风险，跳至s3，否则，按电网原始拓扑得到当前时间窗口的运行模拟结果并跳至s4；

20、s3、执行如上面向时序运行模拟不可行场景的配电网重构方法，实现网络重构并输出配电网重构拓扑在当前时间窗口下的运行模拟结果；

21、s4、判断是否为最后一个时间窗口，若否，则进入下一个时间窗口作为当前时间窗口并跳至s2，否则，结束模拟，汇总得到全时段的运行模拟结果。

22、按照本发明的第三个方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权上面向时序运行模拟不可行场景的配电网重构方法的步骤，或，实现如上嵌入网络重构机制的配电网中长期时序运行模拟方法的步骤。

23、按照本发明的第四个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如上面向时序运行模拟不可行场景的配电网重构方法的步骤，或，实现如上嵌入网络重构机制的配电网中长期时序运行模拟方法的步骤。

24、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明主要具有以下有益效果。

25、1. 本发明提出的面向时序运行模拟不可行场景的配电网重构方法，根据配电网中的支路及开关分布构建配电网重构优化模型，该模型中，引入支路的状态变量、支路的电流方向变量和开关动作变量共同作为配电网重构的相关变量，并基于以上变量构建约束条件，除了构建支路潮流约束、支路首末两端电压降关系约束、节点功率平衡约束、节点电压上下限约束和切负荷约束等电网运行相关的约束条件外，还构建了支路状态与供电方向约束、开关动作约束、多源辐射约束，支路状态与供电方向约束保证支路闭合时只能选择一个供电方向，支路断开时两个方向均无效，开关动作约束建立了开关动作变量与支路的状态变量之间的关联，多源辐射约束是电网重构非常关键的一个约束，其一方面保证每个非源节点必须能够通过闭合支路从某一个源节点获得供电，从而避免孤岛，另一方面还排除闭环，从而使重构后的网络保持多源辐射状结构，满足配电网重构要求。基于以上构建的配电网重构优化模型，以最小化重构运行成本为目标进行优化求解，便能够针对时序运行模拟不可行场景实现配电网重构以提升配电网时序运行模拟的精确度并实现成本最小化。

26、2. 本发明提出的嵌入网络重构机制的配电网中长期时序运行模拟系统，首先识别越限窗口，随后针对越限窗口执行网络拓扑重构并生成对应窗口的模拟运行结果，当前窗口结束后进入下一窗口，并重新对原始网络拓扑进行风险判定，依次逐窗口执行模拟直至完成所有时序的模拟；以上方法形成原始拓扑优先运行、异常窗口自动触发重构、风险缓解后恢复正常拓扑的闭环模拟机制，从而提高全年运行模拟的真实性，并为后续储能规划、新能源消纳评估和配电网运行安全分析提供更准确的运行基础。