一种考虑用户停电损失动态特性的灾后负荷供电策略的制作方法

1.本发明涉及弹性电力系统研究领域，尤其是指一种考虑用户停电损失动态特性的灾后负荷供电策略。


背景技术：

2.配电网系统在恶劣自然灾害发生之后通过其自身配备的分布式能源及继电保护设备的动作，调整系统的拓扑结构，从而将整个配电网解列为多个负荷孤岛运行。负荷孤岛往往通过其中配备的分布式能源(如：光伏发电、储能系统等)维持区域内的负荷供电。
3.自然灾害发生并造成配电网线路出现故障时，会削弱配电网对系统内负荷的支撑能力，直到线路故障被修复、电网全面复电为止。在事故发生到全面复电的过程中，系统中与主网断开联系的负荷节点仅能依靠配电网中的分布式能源进行供电，而配电网中的分布式能源出力往往并不能够完全满足所有负荷的需求。因此需要制定灾后负荷供电策略。
4.目前的针对灾后恢复的供电策略主要包含以总切负荷量最少和以每个负荷带固定权重的总切负荷量最少两种策略。它们并没有考虑到实际电力系统中负荷的停电损失具有涉及范围广、不确定因素多，不同类型的电力用户有着不同的负荷特性、停电特性以及生产工艺流程。因此，传统的不考虑不同负荷用户重要性区别和仅仅将负荷重要性考虑成固定权重的负荷供电策略并不能够达到停电损失最小的目的。
5.对于实际的电力用户而言，停电损失会随着停电时间的变化而发生改变。同时，对于特殊的电力用户(如：铝工业、石油加工业等)，突然的停电会造成设备的损坏和大量残次品的出现，大大增加其停电的成本，有提前预知的停电可以大大减少该类用户的停电损失。因此在配电网线路故障过程中，不同时段各类型的负荷停电损失会发生不同的变化，与之对应的各时段的负荷供电策略也应不同。


技术实现要素：

6.本发明的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种考虑用户停电损失动态特性的灾后负荷供电策略。
7.本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：一种考虑用户停电损失动态特性的灾后负荷供电策略，包括以下步骤：步骤1，获取典型负荷停电损失模型，对于系统中各节点的类型，寻找出对应的停电损失模型，并使用增量线性化的方法将模型线性化得到负荷停电损失线性化模型；步骤2，使用直流潮流算法作为配电网的潮流约束，配电网直流潮流约束包括功率约束、相角约束、线路传输容量约束、切负荷功率编约束、电源出力约束5个线性约束，建立直流潮流线性化模型；步骤3，根据用户的属性制定在灾后发生设定时间内的停电策略；步骤4，以设定时间最小的负荷停电损失为目标，建立最小负荷停电损失函数；步骤5，结合步骤1中的负荷停电损失线性化模型、步骤2中的直流潮流线性化模
型、步骤3 中停电策略中的参数设置、步骤4中的最小负荷停电损失函数，建立考虑动态负荷损失的灾后负荷供电策略的整数规划模型，并通过软件求解得出最优灾后负荷供电策略。
8.作为优选，所述的步骤1中，负荷停电损失线性化模型具体为：其中，x为自变量；y为函数值；[a,b]为函数的定义域；n为分段数；xi为第i段起点x 的取值；yi为第i段起点y的取值；δi为第i段取值介于0和1之间的中间变量。
[0009]
作为优选，所述的步骤2中，功率约束具体为：每一个的节点的注入功率为该节点实际的发电机功率减去实际的负荷功率，如下式所示；其中，p
ij,t
为节点i到节点j的有功功率；q
ij,t
为节点i到节点j的有功功率；pg
i,t
为节点i有功出力；qg
i,t
为节点i无功出力；p
shed,i,t
为节点i切除的有功功率；q
shed,i,t
为节点i切除的无功功率； pl
i,t
为节点i的有功负荷；ql
i,t
为节点i无功负荷。
[0010]
作为优选，所述的步骤2中，相角约束具体为：在直流潮流中由于各节点电压变化可以忽略不计，因此线路上的有功功率仅与线路电抗和节点相角有关，其关系如下式所示；路电抗和节点相角有关，其关系如下式所示；其中，m为大数；c
ij
的取值如果i节点与j节点相连则为1，否则为0；θ
i,t
为i节点电压相角；x
ij
为线路ij的电抗参数。
[0011]
作为优选，所述的步骤2中，线路传输容量约束具体为：其中，s
ij,max
为线路ij的传输功率上限；s
ij,min
为线路ij的传输功率下限。
[0012]
作为优选，所述的步骤2中，切负荷功率约束具体为：
[0013]
作为优选，所述的步骤2中，电源出力约束具体为：其中，为节点i有功出力下限；为节点i有功出力上限；为节点i无功出力下限；为节点i无功出力上限。
[0014]
作为优选，所述的步骤4中，最小负荷停电损失函数具体为：obj:其中，c
i,t
为i节点负荷停电损失。
[0015]
作为优选，所述的步骤5中软件为cplex或gurobi。
[0016]
本发明的有益效果是：本发明根据负荷的实际运行特性、停电特性以及生产工艺流程制定出各个负荷分时段的重要性指标，对每个时间段进行以最小停电损失为目标的负荷供电策略的制定，从而保证系统总停电损失最小。
附图说明
[0017]
图1是本发明的一种流程图；图2是典型行业负荷停电损失表；图3是典型行业停电负荷表；图4是改进的ieee 37节点系统示意图。
具体实施方式
[0018]
下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。
[0019]
实施例：一种考虑用户停电损失动态特性的灾后负荷供电策略，如图1说是，包括以下步骤：步骤1，获取典型负荷停电损失模型，对于系统中各节点的类型，结合图2和图3，寻找出对应的停电损失模型，并使用增量线性化的方法将模型线性化得到负荷停电损失线性化模型；步骤2，对于配电网，由于配电网的电网规模较小，线路上的电压损失可以忽略不计，因此使用直流潮流算法作为配电网的潮流约束，配电网直流潮流约束包括功率约束、相角约束、线路传输容量约束、切负荷功率编约束、电源出力约束5个线性约束，建立直流潮流线性化模型；步骤3，根据用户的属性制定在灾后发生设定时间内的停电策略；电力用户具有惯性，即停电损失与通知停电和实际停电之间的时间间隔成反相
关，特别是第二产业电力用户(如：石油加工产业、铝工业等)而言。同时，系统的调度安排也需要时间来执行与通知。因此以半小时为一个调度周期。
[0020]
由于频繁启停会对电力设备造成较大的损伤，同时设备对启停频率不敏感的服务行业也不可能频繁的开业和歇业。因此在制定负荷供电策略时，所有用户在24小时的时间内仅进行一次复电或停电操作。
[0021]
步骤4，以设定时间最小的负荷停电损失为目标，建立最小负荷停电损失函数；步骤5，结合步骤1中的负荷停电损失线性化模型、步骤2中的直流潮流线性化模型、步骤3 中停电策略中的参数设置、步骤4中的最小负荷停电损失函数，建立考虑动态负荷损失的灾后负荷供电策略的整数规划模型，并通过软件求解得出最优灾后负荷供电策略。
[0022]
所述的步骤1中，负荷停电损失线性化模型具体为：其中，x为自变量；y为函数值；[a,b]为函数的定义域；n为分段数；xi为第i段起点x 的取值；yi为第i段起点y的取值；δi为第i段取值介于0和1之间的中间变量。
[0023]
所述的步骤2中，功率约束具体为：每一个的节点的注入功率为该节点实际的发电机功率减去实际的负荷功率，如下式所示；其中，p
ij,t
为节点i到节点j的有功功率；q
ij,t
为节点i到节点j的有功功率；pg
i,t
为节点i有功出力；qg
i,t
为节点i无功出力；p
shed,i,t
为节点i切除的有功功率；q
shed,i,t
为节点i切除的无功功率； pl
i,t
为节点i的有功负荷；ql
i,t
为节点i无功负荷。
[0024]
所述的步骤2中，相角约束具体为：在直流潮流中由于各节点电压变化可以忽略不计，因此线路上的有功功率仅与线路电抗和节点相角有关，其关系如下式所示；路电抗和节点相角有关，其关系如下式所示；其中，m为大数；c
ij
的取值如果i节点与j节点相连则为1，否则为0；θ
i,t
为i节点电压
相角；x
ij
为线路ij的电抗参数。
[0025]
所述的步骤2中，线路传输容量约束具体为：其中，s
ij,max
为线路ij的传输功率上限；s
ij,min
为线路ij的传输功率下限。
[0026]
所述的步骤2中，切负荷功率约束具体为：
[0027]
所述的步骤2中，电源出力约束具体为：其中，为节点i有功出力下限；为节点i有功出力上限；为节点i无功出力下限；为节点i无功出力上限。
[0028]
所述的步骤4中，最小负荷停电损失函数具体为：obj:其中，c
i,t
为i节点负荷停电损失。
[0029]
所述的步骤5中软件为cplex或gurobi。
[0030]
使用改进的ieee 37节点系统进行方法的实例验证。图4中的系统即为改进的ieee 37 节点系统。系统电压等级为10kv，取电压基准值为10kv，功率基准值为100mva，系统中的分布式能源g1、g2、g3最大出力为0.5mw，母线1与大电网相连接。系统中节点的负荷类型以及有功功率如表1所示。
[0031]
将负荷分为第一产业、第二产业、第三产业三大类，负荷与产业类型的对应关系如表 2所示。不同的产业类型的功率因数要求如下表所示：如图4所示，在给定的自然灾害下，系统中线路3-4和线路18-23出现故障。配电系统在调度和继电保护的作用下解列运行，变成了三个互相鼓励的部分：与母线1相连的负荷、由g1 供电的孤岛1、由g2、g3供电的孤岛2。由于母线1与大电网相连，供电容量充足，因此与母线1相连的负荷可以得到持续充足的供电。对于孤岛1和孤岛2，由于分布式能源出力有限，无法满足孤岛区域内所有负荷的需求，需要进行负荷供电决策。利用本发明提出来的方法，对孤岛1和孤岛2分别进行考虑动态停电损失的灾后负荷供电策略的制定。同时与传统的仅考虑停电负荷最小的供电策略进行对比。数据如表3如示。从表中我们可以看出相比于传统的以最小切负荷为目标的供电策略，本发明的供电策略可大大减少自然灾害带来的停电损失，同时总体的供电功率还更小，有利于提高分布式能源的供电能力。对于孤岛1和孤岛 2的结果可以看出，孤岛的规模越大，本发明的节省的停电损失越大。
[0032]
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。