卫星通信支撑下移动储能与多源孤岛协同配电网恢复方法

本技术涉及配电网灾后恢复，尤其涉及一种卫星通信支撑下移动储能与多源孤岛协同配电网恢复方法。

背景技术：

1、随着分布式光伏、风电、储能、电动汽车、柔性负荷以及配电自动化终端的大量接入，配电网逐步向有源化、数字化和信息物理深度融合方向发展。配电网运行过程中，控制中心需要依赖通信网络获取现场开关状态、分布式电源出力、负荷需求等运行信息，并向开关设备、分布式电源、储能设备和负荷控制终端下发控制指令，以实现故障隔离、网络重构、孤岛运行和负荷恢复等调控功能。因此，通信网络的可用性和可靠性直接决定了配电网故障后的感知能力和调控能力，是支撑配电网灾后快速恢复的重要基础设施。

2、现有配电网灾后恢复方法多以故障抢修为核心，即通过组织抢修队伍对故障线路和受损设备进行现场修复，待故障设备修复完毕后，再逐步恢复失电区域的供电。该类方法在抢修资源充足、道路通行条件较好、故障范围有限的场景下具有一定的适用性。此外，部分已有方法涉及利用分布式电源或移动储能进行临时供电，但通常将移动储能视为独立应急电源，采用点对点接入方式对单一失电节点供电，缺乏将移动储能纳入配电网整体网络重构和多源孤岛协同优化的调度框架。

3、然而，上述现有技术至少存在以下缺陷：首先，现有方法高度依赖地面通信基础设施的正常运行，当极端灾害导致光缆断裂、基站损毁、通信链路中断时，控制中心难以获取现场设备状态，也无法向远方终端下发调控指令，导致恢复过程无法有效实施；其次，现有以故障抢修为前提的恢复策略在灾害规模较大、故障修复时间较长的情况下，重要负荷往往需要等待数小时甚至数天才能恢复供电，难以满足医院、应急指挥、通信基站等重要用户的供电迫切需求；再次，现有方法未能充分挖掘移动储能的灵活调度潜力，缺乏将移动储能行驶路径、接入位置、充放电功率与配电网开关状态、孤岛边界进行协同优化的技术手段，限制了失电区域内重要负荷的恢复比例和恢复速度；此外，现有方法未能有效解决地面通信受损条件下通信恢复与供电恢复之间的协同问题，导致即使存在可用的分布式电源或移动储能资源，也无法在控制中心的统一协调下参与负荷恢复，降低了配电网灾后应急供电能力和运行韧性。

技术实现思路

1、基于上述问题，本技术实施例提供了一种卫星通信支撑下移动储能与多源孤岛协同配电网恢复方法，能在通信受损且故障未修复时实现重要负荷快速临时供电，提高配电网灾后应急供电能力。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种卫星通信支撑下移动储能与多源孤岛协同配电网恢复方法，该方法包括：

3、构建配电网灾后临时恢复对象模型，恢复对象模型包括配电网模型、电力通信网络模型、卫星通信网络模型、交通网络模型和移动储能系统模型；其中，配电网模型包括主网电源节点、分布式电源节点、负荷节点、开关设备、线路设备和移动储能候选接入节点；电力通信网络模型包括控制中心、通信链路和配电终端；卫星通信网络模型包括卫星通信终端、卫星链路和卫星覆盖关系；交通网络模型包括道路节点、道路边、道路通行状态和移动储能行驶时间；移动储能系统模型包括移动储能系统的位置、容量、荷电状态、最大充放电功率和接入状态；

4、响应于灾害发生信息，获取配电网故障集合、地面通信故障集合、道路通行状态、负荷需求、分布式电源出力预测值、移动储能初始位置和移动储能初始荷电状态，确定故障隔离后的失电区域、可操作开关集合、可恢复负荷集合和移动储能候选接入节点集合；

5、建立卫星通信支撑下的可观可控节点生成模型，在地面通信链路受损或不可用时，通过卫星通信链路临时恢复控制中心与关键开关节点、分布式电源节点、移动储能接入节点及重要负荷节点之间的信息传输能力，得到灾后可观可控节点集合；

6、建立故障隔离模型，将故障线路和故障通信节点在整个临时恢复周期内保持隔离状态，利用健康线路、可操作开关、分布式电源和移动储能系统进行临时供电恢复；

7、建立移动储能系统调度与接入模型，根据交通网络道路通行状态、移动储能当前位置、移动储能行驶时间、候选接入节点容量、负荷重要程度和卫星通信可控状态，确定移动储能系统的调度路径、目标接入节点、到达时刻和放电功率；

8、建立网络重构与多源孤岛生成协同模型，在满足故障隔离约束、卫星通信可控约束、径向拓扑约束、电压约束、线路容量约束、功率平衡约束、分布式电源出力约束和移动储能能量约束的条件下，优化配电网分段开关和联络开关状态，生成由主网电源、分布式电源和移动储能系统共同支撑的多源孤岛临时供电方案；

9、建立负荷临时恢复优化模型，以加权负荷临时恢复量最大、移动储能行驶调度代价最小、移动储能放电损耗最小和网络损耗最小为目标，确定各调度时段的负荷恢复状态、移动储能接入位置、移动储能放电功率、孤岛边界和网络重构方案；

10、采用滚动优化方式更新恢复方案，在每一调度时段根据负荷需求变化、分布式电源出力变化、移动储能位置变化、移动储能荷电状态变化和卫星通信可用状态变化，重新执行移动储能系统调度与接入模型、网络重构与多源孤岛生成协同模型和负荷临时恢复优化模型的求解，直至达到临时供电恢复结束条件。

11、在一种可能的实施方式中，可观可控节点生成模型中，节点i在时段t的最终可观可控状态由地面通信状态和卫星通信状态共同决定，满足：

12、

13、其中，表示节点i在时段t通过地面通信链路是否可达，表示节点i在时段t通过卫星通信链路是否可达；1表示节点i在时段t可观可控，0表示节点i在时段t不可观不可控；

14、若节点通过地面通信链路或卫星通信链路中的任意一种方式可达，则判定节点在时段t为可观可控节点。

15、在一种可能的实施方式中，卫星通信终端在同一时段内能够同时支撑的节点数量满足容量约束：

16、

17、其中，表示卫星通信终端p在时段t是否为节点i提供通信支撑，表示卫星通信终端p在同一时段能够同时支撑的最大节点数量，表示卫星通信终端集合，表示配电网节点集合。

18、在一种可能的实施方式中，多源孤岛临时供电方案中，孤岛类型包括主网转供孤岛、分布式电源孤岛、移动储能孤岛以及分布式电源与移动储能联合支撑孤岛；任一孤岛的有效供电能力由该孤岛内包含的电源类型共同决定，满足以下公式：

19、

20、且

21、

22、其中，表示孤岛k在时段t是否具备有效供电能力，、、分别表示孤岛k是否由主网电源、分布式电源和移动储能系统支撑，表示负荷节点i在时段t是否恢复供电，表示孤岛k在时段t的节点集合。

23、在一种可能的实施方式中，多源孤岛临时供电方案中，任一孤岛的有功功率平衡约束满足：

24、

25、其中，表示孤岛k内的分布式电源集合，表示孤岛k内接入的移动储能集合，表示主网向孤岛k提供的转供功率，表示孤岛k内的负荷集合，表示节点i在时段t的负荷功率，表示孤岛k在时段t的网络损耗。

26、在一种可能的实施方式中，移动储能系统调度与接入模型中，移动储能系统从当前位置调度至目标接入节点的行驶时间根据交通网络最短路径和道路通行状态确定，满足：

27、

28、

29、其中，表示移动储能系统ω在时段t前往节点i的可达路径，表示道路边e在时段t的有效通行长度或等效通行距离，表示移动储能系统ω到节点i的行驶距离，表示移动储能系统ω在时段t的平均行驶速度，表示调度时段长度，表示向上取整。

30、在一种可能的实施方式中，移动储能系统调度与接入模型中，移动储能系统的荷电状态在充放电过程中的能量递推关系满足：

31、

32、

33、其中，表示移动储能系统在时段t的剩余电量，和分别表示充电功率和放电功率，和分别表示充电效率和放电效率，和分别表示移动储能系统的应急备用电量下限和额定容量上限。

34、第二方面，本技术实施例提供了一种卫星通信支撑下移动储能与多源孤岛协同配电网恢复装置，该装置包括：构建模块、获取模块、第一建立模块、第二建立模块、第三建立模块、第四建立模块、第五建立模块、更新模块，其中：

35、构建模块，用于构建配电网灾后临时恢复对象模型，恢复对象模型包括配电网模型、电力通信网络模型、卫星通信网络模型、交通网络模型和移动储能系统模型；其中，配电网模型包括主网电源节点、分布式电源节点、负荷节点、开关设备、线路设备和移动储能候选接入节点；电力通信网络模型包括控制中心、通信链路和配电终端；卫星通信网络模型包括卫星通信终端、卫星链路和卫星覆盖关系；交通网络模型包括道路节点、道路边、道路通行状态和移动储能行驶时间；移动储能系统模型包括移动储能系统的位置、容量、荷电状态、最大充放电功率和接入状态；

36、获取模块，用于响应于灾害发生信息，获取配电网故障集合、地面通信故障集合、道路通行状态、负荷需求、分布式电源出力预测值、移动储能初始位置和移动储能初始荷电状态，确定故障隔离后的失电区域、可操作开关集合、可恢复负荷集合和移动储能候选接入节点集合；

37、第一建立模块，用于建立卫星通信支撑下的可观可控节点生成模型，在地面通信链路受损或不可用时，通过卫星通信链路临时恢复控制中心与关键开关节点、分布式电源节点、移动储能接入节点及重要负荷节点之间的信息传输能力，得到灾后可观可控节点集合；

38、第二建立模块，用于建立故障隔离模型，将故障线路和故障通信节点在整个临时恢复周期内保持隔离状态，利用健康线路、可操作开关、分布式电源和移动储能系统进行临时供电恢复；

39、第三建立模块，用于建立移动储能系统调度与接入模型，根据交通网络道路通行状态、移动储能当前位置、移动储能行驶时间、候选接入节点容量、负荷重要程度和卫星通信可控状态，确定移动储能系统的调度路径、目标接入节点、到达时刻和放电功率；

40、第四建立模块，用于建立网络重构与多源孤岛生成协同模型，在满足故障隔离约束、卫星通信可控约束、径向拓扑约束、电压约束、线路容量约束、功率平衡约束、分布式电源出力约束和移动储能能量约束的条件下，优化配电网分段开关和联络开关状态，生成由主网电源、分布式电源和移动储能系统共同支撑的多源孤岛临时供电方案；

41、第五建立模块，用于建立负荷临时恢复优化模型，以加权负荷临时恢复量最大、移动储能行驶调度代价最小、移动储能放电损耗最小和网络损耗最小为目标，确定各调度时段的负荷恢复状态、移动储能接入位置、移动储能放电功率、孤岛边界和网络重构方案；

42、更新模块，用于采用滚动优化方式更新恢复方案，在每一调度时段根据负荷需求变化、分布式电源出力变化、移动储能位置变化、移动储能荷电状态变化和卫星通信可用状态变化，重新执行移动储能系统调度与接入模型、网络重构与多源孤岛生成协同模型和负荷临时恢复优化模型的求解，直至达到临时供电恢复结束条件。

43、第三方面，本技术实施例提供一种计算机存储介质，计算机存储介质存储有多条指令，指令适于由处理器加载并执行上述的方法的步骤。

44、第四方面，本技术实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，计算机程序适于由处理器加载并执行上述的方法的步骤。

45、本技术一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：在极端灾害导致地面通信受损且故障尚未修复的条件下，利用卫星通信链路临时恢复控制中心与关键开关节点、分布式电源节点、移动储能接入节点及重要负荷节点之间的信息传输能力，构建“卫星通信支撑下的可观可控节点生成模型”，使控制中心能够在不依赖地面通信的前提下获取关键节点状态并下发调控指令，突破通信瓶颈对恢复过程的制约。在此基础上，采用临时供电恢复策略，通过建立移动储能系统调度与接入模型、网络重构与多源孤岛生成协同模型以及负荷临时恢复优化模型的联合求解框架，将移动储能的行驶路径、接入位置、充放电功率与配电网分段/联络开关状态、孤岛边界进行协同优化，生成由主网电源、分布式电源和移动储能系统共同支撑的多源孤岛临时供电方案，并通过滚动优化方式动态适应灾后状态变化，实现对重要负荷的快速临时供电恢复，提升配电网灾后应急供电能力和运行韧性。