一种中压配网不停电检修动态平衡优化方法及系统与流程

本发明属于电力系统配电网不停电作业与分布式光伏消纳，具体涉及一种中压配电网计划检修过程中移动发电车的动态优化控制方法及系统。

背景技术：

1、中压配电网是面向终端用户供电的重要环节。传统计划检修通常需要将检修线路停电，影响供电可靠性和用户用电体验。为降低检修停电影响，现场常采用中压发电车通过柔性电缆接入架空线路、环网柜、开闭所备用间隔或其他接入点，经同期并网后将后端负荷无感转移至发电车供电，随后隔离检修区段并使发电车以孤岛方式支撑后端负荷；检修完成后再与电网侧同期并列，将负荷切回电网。

2、随着大量分布式光伏接入中低压配电网，不停电检修场景中的功率平衡问题发生明显变化。光伏出力受辐照度、云层移动和逆变器运行状态影响，可在数分钟内出现大幅波动；用户负荷又会因工业生产、居民空调和工作日类型变化而波动。因此，检修孤岛内发电车实际需要承担的净负荷并非固定值，而是用户负荷、光伏出力、线路损耗和电压约束共同作用下的动态量。

3、公开号为cn121727094a，名称为“移动发电车自动并网解列控制方法、系统、设备及介质”的发明专利涉及移动发电车自动并网解列控制方法，基于实时相位差、频率差和电压差控制并网开关启闭，实现发电车接入配电网及检修完成后的解列。公告授权号为cn120879716b，名称为“发电车并网解列不停电作业装置、不停电作业系统及方法”的中国发明专利提出了发电车并网解列不停电作业装置及系统，通过储能单元向负载放电，在供电切换时先同步当前电源参数再同步目标电源参数，以实现不停电作业。公开号为cn118801558a，名称为“一种不停电作业的检修保电方法及一体化装置”的发明专利公开了不停电作业的检修保电方法，对低压台区电网与发电车进行准同期和非并网同步切换。但这些方案主要关注发电车如何接入配电网、如何实现并网与解列的操作逻辑，属于作业流程和切换控制层面的技术方案，其核心在于解决“如何接入”“如何切换”的操作问题，并未涉及接入后如何根据光伏和负荷的动态变化、在保证安全的前提下滚动优化发电车出力的能量管理问题。

技术实现思路

1、发明目的：为了克服上述现有技术的不足，本发明在光伏出力与负荷预测不确定、检修接入点和隔离范围随每次作业变化、发电车具有爬坡速率限制且检修结束后需平滑切回电网的条件下，解决了如何通过统一优化框架滚动生成兼具经济性、安全性和现场可执行性的发电车出力指令的问题，从而实现含分布式光伏的中压配网不停电检修全过程动态平衡优化，此外本发明还提供一种中压配网不停电检修动态平衡优化系统。

2、技术方案：第一方面，本发明提供中压配网不停电检修动态平衡优化方法，包括：

3、读取中压发电车不停电检修工单，确定中压发电车接入点、检修隔离开关状态向量；

4、根据所述接入点和检修隔离开关状态向量，构建临时供电岛模型，并基于所述临时供电岛模型计算接入点自适应安全参数；

5、基于检修作业的实际进度状态建立包括检修准备阶段、孤岛供电阶段、切回预调阶段和复电并列阶段的检修阶段状态机；

6、按照所述检修阶段状态机激活不同阶段的目标函数和约束条件，根据检修动态状态向量动态调整目标函数中的各项惩罚权重，并利用所述接入点自适应安全参数中的短路容量权重对电压越限惩罚项进行差异化放大，进而在当前滚动窗口内求解各发电车的有功出力和光伏利用量；

7、将所述光伏利用量以功率设定值形式下发至光伏逆变器，并执行对应限发量；若光伏指令无法执行则保持上一周期值并将偏差信息回灌至优化参数库；对发电车指令，若与当前实际出力的差值超出爬坡能力则分解为满足爬坡速率约束的斜坡子指令分步下发，光伏指令与发电车指令独立下发；在每一执行周期结束时，根据预测偏差和执行偏差分别进入正常滚动修正、预测偏差修正或应急优化三条路径之一，实现闭环修正。

8、进一步的，包括：

9、所述不同阶段的目标函数，表示为：其中，是滚动窗口h内的时间步序号，表示为窗口内所有时段对应的成本之和，为第 个场景的发生概率，为风险场景的编号，为第

t时刻的燃油成本，为第

t时刻发电车偏离经济负载率区间的惩罚项，为光伏弃电惩罚项，为逆功率风险惩罚项，为电压及支路电流裕度惩罚项，为发电车指令跟踪惩罚项，为并机负载分担惩罚项，为预测可信度降低引起的备用裕度惩罚项，为复电切回终端偏差惩罚项；和均对应在孤岛供电阶段，对应切回预调阶段。

10、所述约束条件包括：功率平衡约束、节点电压约束、支路电流约束、逆功率约束、发电车出力上下限约束、发电车爬坡速率约束和光伏消纳约束。

11、进一步的，包括：所述节点电压约束和支路电流约束基于所述接入点自适应安全参数中的灵敏度构建，包括：

12、采用发电车有功出力对节点电压的灵敏度、发电车无功出力对节点电压的灵敏度构建线性化估算值，表示为：；

13、其中，为节点

k的基准电压，为发电车

g 相对基准值的计划有功调整量，为发电车

g 相对基准值的计划无功调整量；

14、基于所述线性化估算值确定节点电压约束，表示为：；

15、其中，和分别为节点电压的最小和最大值；

16、采用发电车有功出力对支路电流的灵敏度确定支路电流的线性化估算值，表示为：；

17、其中，为第

e支路的基准电流；

18、基于所述支路电流的线性化估算值确定支路电流约束，表示为：；其中，为支路电流安全限制。

19、进一步的，包括：所述根据检修动态状态向量动态调整目标函数中的各项惩罚权重，包括：

20、构建检修动态状态向量，包括：当前优化时刻的实时净负荷、当前优化时刻的预测误差标准差、当前优化时刻的预测可信度、当前优化时刻的节点

k 的电压裕度、当前优化时刻的支路 e 的电流裕度、当前优化时刻的接入点逆功率裕度、当前优化时刻的第

i辆发电车的负载率、当前优化时刻的第

i辆发电车的跟踪裕度、当前优化时刻的并机负载分担偏差和未来切回时刻 t 的综合同期偏差；

21、所述预测可信度用于驱动预测可信度备用惩罚项，当预测可信度越低时备用惩罚越大，促使优化器预留更多旋转备用；节点电压裕度用于驱动电压及支路电流裕度惩罚项中的电压部分，当电压裕度低于预设安全阈值时施加惩罚，其中，薄弱节点的惩罚系数由所述短路容量权重放大；支路电流裕度用于驱动电压及支路电流裕度惩罚项中的电流部分，当电流裕度低于预设安全阈值时施加惩罚；发电车跟踪裕度用于驱动发电车指令跟踪惩罚项，当跟踪裕度小于零时施加平方惩罚；同步切回偏差用于驱动复电切回终端偏差惩罚项，偏差越大惩罚越大。

22、进一步的，包括：所述薄弱节点的惩罚系数由短路容量权重放大，包括：

23、采用短路容量权重表示电压及支路电流裕度惩罚项，为：其中，和分别是电压裕度和电流裕度惩罚的基础权重系数，为电压裕度的预设安全阈值，为电流裕度的预设安全阈值，当实际裕度低于该阈值时触发惩罚，为短路容量权重比值，表示为：；其中，为供电岛内最小的短路容量权重值，为短路容量权重值，当表征薄弱节点获得更高的电压越限惩罚系数。

24、进一步的，包括：所述驱动复电切回终端偏差惩罚项，表示为：；

25、其中，为复电切回终端偏差惩罚项的权重系数；所述同步切回偏差，表示为：；

26、其中，t 为预定的切回时刻；分别为孤岛侧在 t 时刻的电压、频率和相角；分别为电网侧同期点的电压、频率和相角；为系统标称电压，为系统额定频率，为切回时刻孤岛与电网之间的净交换功率，为切回时刻孤岛内的总负荷预测值；为各项偏差的归一化权重系数，满足；

27、当检修阶段状态机为切回预调阶段时，将写入目标函数并提高权重，使孤岛侧状态提前逼近电网侧同期并列条件。

28、进一步的，包括：对发电车指令，若与当前实际出力的差值超出爬坡能力则分解为满足爬坡速率约束的斜坡子指令分步下发，包括：

29、当待下发指令与发电车当前实际出力之间的差值不超过时允许直接下发，其中，当前的所述待下发指令为上一周期的发电车的有功出力，发电车

i的有功功率最大爬坡速率，表示单位时间内出力能够增加的最大幅度，为发电车

i完成一次指令跟踪所允许的最大时间，两者相乘表示最大允许时间内，发电车能够完成的最大功率调节量；

30、当待下发指令与发电车当前实际出力之间的差值超过时，将指令分解为个满足爬坡速率约束的斜坡子指令，其中，为优化执行周期，即相邻两次指令下发的时间间隔，为向上取整函数，当时，无需下发任何子指令；

31、分解以后，第

k 个子指令为：。

32、进一步的，包括：

33、所述在下一执行周期根据预测偏差和执行偏差进行滚动修正，包括：

34、在每一执行周期

t 结束时，采集预测偏差和执行偏差，这两类偏差将作为下一执行周期的修正依据，分类进入不同处理路径；

35、若预测偏差和执行偏差均未超过对应阈值时，进入正常滚动修正；所述预测偏差对应的预测偏差阈值表示为：；其中，为

t时刻净负荷预测误差的标准差，为

t 时刻实测总负荷；

36、若预测偏差超过预测偏差阈值，但执行偏差没超过预测偏差阈值3%，当前实测值作为最新样本，更新预测校正系数，使下一轮光伏出力和负荷预测值向实测值方向修正；同时提高预测可信度备用惩罚项的权重，在下一轮优化中强制预留更多发电车旋转备用，以补偿预测不确定性带来的安全风险；最后以修正后的预测模型和更新后的状态向量重新进入下一轮优化；

37、当发电车执行偏差超过预测偏差阈值3%并持续两个采样周期时，无论预测偏差是否超阈值，立即触发应急优化，直至重新进入正常滚动修正流程。

38、进一步的，包括：所述预测偏差表示为：；

39、其中，为

t时刻实测净负荷，为

t时刻预测净负荷，为

t 时刻实测总负荷，为防止分母为零的小正数；

40、执行偏差表示为：；

41、其中，为

t时刻发电车

i的实际出力，为发电车

i的额定功率，为

t时刻下发给发电车

i 的目标指令。

42、进一步的，包括：所述当前实测值作为最新样本，更新预测校正系数，使下一轮光伏出力和负荷预测值向实测值方向修正，包括：

43、采用上一执行周期光伏出力和负荷的实测值更新光伏出力和负荷预测值，表示为：；

44、进一步的，包括：所述正常滚动修正过程包括以下步骤：

45、将本周期实测值与预测值的偏差纳入历史误差统计窗口，更新预测误差标准差和预测可信度；

46、所述预测误差标准差表示为：；

47、其中，m为用于统计误差的历史采样点个数；为第

t-m 个采样时刻的实测净负荷，为第

t-m 个采样时刻的预测净负荷；

48、所述预测可信度表示为：；

49、其中，为功率基准值；

50、基于最新实测数据更新状态向量中的各裕度参数；以更新后的状态向量作为下一轮优化输入，重新求解发电车出力指令。

51、第二方面，本发明还提供一种中压配网不停电检修动态平衡优化系统，包括：

52、检修工单解析模块，用于读取中压发电车不停电检修工单，确定中压发电车接入点、检修隔离开关状态向量；

53、接入点自适应供电岛建模模块，用于根据所述接入点和检修隔离开关状态向量，构建临时供电岛模型，并基于所述临时供电岛模型计算接入点自适应安全参数；

54、检修阶段状态机模块，用于基于检修作业的实际进度状态建立并维护检修准备阶段、孤岛供电阶段、切回预调阶段和复电并列阶段的检修阶段状态机；

55、滚动优化模块，用于按照所述检修阶段状态机激活不同阶段的目标函数和约束条件，根据检修动态状态向量动态调整目标函数中的各项惩罚权重，并利用所述接入点自适应安全参数中的短路容量权重对电压越限惩罚项进行差异化放大，进而在当前滚动窗口内求解各发电车的有功出力和光伏利用量；

56、指令执行与反馈模块，用于将所述光伏利用量以功率设定值形式下发至光伏逆变器，并执行对应限发量；若光伏指令无法执行则保持上一周期值并将偏差信息回灌至优化参数库；对发电车指令，若与当前实际出力的差值超出爬坡能力则分解为满足爬坡速率约束的斜坡子指令分步下发，光伏指令与发电车指令独立下发；在每一执行周期结束时，根据预测偏差和执行偏差分别进入正常滚动修正、预测偏差修正或应急优化三条路径之一，实现闭环修正。

57、第三方面，本发明还提供一种计算机设备，包括：一个或多个处理器；

58、所述处理器，用于存储一个或多个程序；

59、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如第一方面所述的中压配网不停电检修动态平衡优化方法的步骤。

60、第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如第一方面所述的中压配网不停电检修动态平衡优化方法的步骤。

61、有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

62、（1）本发明通过光伏出力预测与负荷研判的滚动更新，将净负荷的实时变化量作为输入，驱动优化器在每个执行周期重新求解发电车出力指令，使发电车出力不再是固定值或分段固定值，而是随光伏出力波动和负荷变化动态调整。实施例数据表明，本发明策略相比固定出力策略燃油消耗降低约26.7%，由176l降至129l，相比普通滚动优化策略进一步降低约12.8%，验证了动态跟踪净负荷变化对燃油经济性的改善效果。

63、（2）本发明通过将光伏弃电惩罚项纳入目标函数，使优化器在实际求解中倾向于在满足逆功率约束的前提下最大化光伏利用量，当光伏可用功率超出负荷需求时，优化器并非直接全额限发，而是在弃电惩罚与逆功率惩罚之间进行权衡，选择在安全边界内尽可能减少弃光，从而提升光伏消纳率。

64、（3）本发明将逆功率裕度指标实时监测接入点的功率流向和剩余允许容量，当逆功率裕度低于预设阈值时，通过激活逆功率裕度约束，在优化模型中限制发电车出力的上限或调整光伏利用量，确保接入点功率始终维持在允许定值以内，逆功率保护装置不会动作跳闸，从而保障不停电检修作业的连续性，且通过节点电压裕度和支路电流裕度指标实时监测各节点和支路的安全余量，当任一裕度低于预设阈值时，自动提高对应越限惩罚项的权重并收紧潮流约束的边界，使优化器在安全边界收缩时主动将运行点拉回安全区域，确保电压和电流始终控制在允许范围内。

65、（4）本发明通过发电车跟踪裕度指标判断目标指令是否超出物理执行能力，当跟踪裕度小于零时禁止直接下发指令，转而将目标指令分解为多个满足爬坡速率约束的斜坡子指令分步下发，使发电车在每个执行周期内均有足够时间完成跟踪，避免优化器给出超出爬坡能力的出力跳变指令，确保优化结果在物理上可执行。