一种残膜回收机防缠绕挑膜装置的制 一种秧草收获机用电力驱动行走机构

一种基于Floyd-MPSO算法的岛礁电网应急重构方法与流程

2022-12-02 23:05:07 来源:中国专利 TAG:
一种基于floyd-mpso算法的岛礁电网应急重构方法
技术领域
:1.本发明涉及电网系统故障处理领域,尤其涉及一种基于floyd-mpso算法的岛礁电网应急重构方法。
背景技术
::2.由于对电力需求总量和可靠性均有较高的要求,且若利用海缆与大陆联网的话,由于最大负荷有限、输送距离较远、岛屿面积狭窄,铺设海缆在技术与经济方面将付出更大代价,因此需要围绕可再生能源为核心,开发清洁可靠的海岛泛能结合微电网。由于海岛气象不稳定,冲击负荷等因素影响,大面积故障停电的风险增加,在地理位置重要的岛礁上随之引起的问题更为严重,因此,对黑启动的研究意义重大。目前,输电网的黑启动技术研究比较成熟,而微电网黑启动技术的研究相对较少。3.在海岛电力网中,当出现电力故障发生停电事故时,电网中现存的分布式电源(distributedgeneration,简称“dg”)发电量并不能满足所有负荷的恢复,因此,在这种情况下,需要以功率平衡为原则,依据dg的启动和运行特性以及重要负荷的分布情况,对配电网进行优化重构。分布式电源对配电网故障恢复的影响体现在以下两个方面:4.1)分布式电源为孤岛运行提高配电系统供电可靠性,ieee出台了解决孤岛问题的标准ieee1547-2003。在该标准中不再禁止有意识的孤岛存在,而是鼓励供电方和用户尽可能通过技术手段实现孤岛运行,并在经济方面达成共识。因此,在进行配电网故障恢复时,若主网无法完全恢复失电负荷,应尽量利用可控型dg(controllabledg,cdg)中的黑启动dg(black-startdg,bdg)机组进行孤岛运行,以最大程度地恢复失电负荷。5.2)最大程度地利用可再生能源。在进行配电网故障恢复时,应最大程度地保证稳定输出功率式dg(stabledg,sdg)中的可再生能源机组dg(renewableenergy-dg,rdg)上网发电。技术实现要素:6.本专利重点以恢复重要负荷为主目标,最小网络损耗为次目标,通过运用最短路算法将dg间最短路径提前搜索储存,再利用智能算法优化参与路径优化,使运行难度和时间大大降低和缩短,在实际运用中可依据实际微电网架构提前进行计划重构,获得最优恢复方案。7.本发明提供一种基于floyd-mpso算法的岛礁电网应急重构方法,方法包括以下步骤:8.s1、对岛礁配电网进行划分,得到不同重要级别的负荷和所有分布式电源dg;9.s2、根据分布式电源dg的预设启动顺序,基于floyd算法构建分布式电源dg的最小启动路径模型,生成多个dg启动路径;10.s3、采用基于改进粒子群算法mpso从多个dg启动序列中筛选,得到分布式电源dg的最小启动路径;11.s4、根据分布式电源dg的最小启动路径完成岛礁配电网自愈重构。12.本发明提供的有益效果是:在岛礁电网故障后,该方法可迅速找到最优启动顺序得到最佳恢复路径。附图说明13.图1是本发明方法流程示意图;14.图2是配电网划分的一个简单示意图;15.图3是局部供电网络示意图;16.图4是mpso算法的流程图;17.图5是ieee33节点改进示意图;18.图6是算法适应度收敛曲线示意图。具体实施方式19.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。20.在正式阐述前,先对本专利的目的进行简要说明。21.在本专利中,岛礁应急电网故障恢复的主要目的是尽可能恢复更多的重要负荷,并在保证重要负荷恢复供电的前提下,考虑电网故障恢复成本。其中,本专利故障恢复得到的微网内的负荷容量不得超过发电容量且充分发挥微网内dg的供电能力。22.请参考图1,图1是本发明方法流程示意图;一种基于floyd-mpso算法的岛礁电网应急重构方法,方法包括以下步骤:23.s1、对岛礁配电网进行划分,得到不同重要级别的负荷和所有分布式电源dg;24.请参考图2,图2是配电网划分的一个简单示意图。以图2为例简要说明。以满足微网内负荷容量与发电容量平衡且至少有一个具有可以黑启动运行能力的dg为条件,最大限度恢复重要负荷为目的,对配电网进行深度优先搜索,得到图2所示的划分方案;25.其中图2中,对各级负荷进行了重要程度的划分,同时也获取了配电网中所有的分布式电源dg(为方便交代,后文均以dg阐述);26.需要说明的是,对配电网划分完成之后,下一步解决的问题就是合理规划dg的启动顺序。27.通过分析不同种类的dg对岛礁配电网故障恢复的影响,本专利在规划dg启动顺序时应遵循的原则有:28.(1)满足bdg、sdg的dg优先启动。考虑节省黑启动初始阶段的发电功率,应最后安排nbdg启动。29.(2)满足容量大的dg优先启动。初始阶段可为系统提供更多的启动功率,利于系统建立和稳定恢复。30.(3)在物理距离上距重要负荷近的dg尽量优先启动。31.(4)在故障发生后,配电网恢复的过程中要根据系统中负荷的重要程度将其分为1级负荷、2级负荷、3级负荷。32.(5)具有较好的调频调压能力的dg优先启动。33.(6)dg需要有一定的调频调压能力才能带负荷孤岛运行,保持系统的电压和频率稳定。34.(7)机组路径短的方案优先实施。机组的路径指数以外界给机组提供能量的路径开关数目为准。35.s2、根据分布式电源dg的预设启动顺序,基于floyd算法构建分布式电源dg的最小启动路径模型,生成多个dg启动路径;36.需要说明的是,为保证岛礁配电网的安全稳定运行,采用的是环网设计辐射状运行,在电力网中,任意两个dg间的恢复路径可能存在一条或多条,因此需要对此进行求解。37.本专利采用的是最短路算法中的floyd算法,对任意两个dg进行最短路径的确定。38.为了方便解释,请参考图3,图3是局部供电网络示意图;39.图3中,节点1、2、5、6、7、9为重要负荷,可以看出dg的恢复顺序有6种方案,每2个dg之间又有多种恢复路径。40.任意选2种方案说明:41.当da={dg1,dg2,dg3},恢复路径为:dg1-1-9-dg2-10-5-6-dg3,所恢复的重要负荷为1、5、6、9;42.当db={dg1,dg2,dg3}恢复路径为:dg2-9-dg1-1-2-3-4-5-6-dg3,所恢复的重要负荷为1、2、5、6、9。可见dg启动顺序直接影响到最后所要恢复的重要负荷;由此可见dg启动顺序直接影响到最后所要恢复的重要负荷。43.而本技术中,则需要得到最小启动路径(顺序);44.假设发生故障后,所有的dg为且均可正常工作。45.在启动初期,恢复目标是在最短时间内以尽可能小的路径代价恢复更多的重要负荷。[0046][0047]式中:ωj为第j条启动路径的权重值;cm为路径边数;sni表示第i个负荷的投入状态,取值为0或1,0表示未投入,1表示投入;fni为负荷权重,本专利中1级负荷取1,2级负荷取0.1,3级负荷取0.01;cn为负荷数;cn为负荷数。[0048]s3、采用基于改进粒子群算法mpso从多个dg启动序列中筛选,得到分布式电源dg的最小启动路径;[0049]dg的启动顺序决定了最终的恢复方案,本专利采用自适应调整粒子群算法对其进行优化。[0050]改进粒子群算法(modifiedparticleswarmoptimization,mpso)描述如下:传统的粒子群算法(particleswarmoptimization,pso)可以对连续问题做较好的优化。在利用改进粒子群算法求解过程中,粒子的位置即表示dg启动顺序方案,设粒子为粒子位置的索引值代表各dg的编号,对xi(i∈[1,ng])进行递增排序,其结果即设为该方案下的dg启动顺序,而后经迭代寻优结束后得到全局最优粒子即最优恢复路径方案。[0051]其中gj表示最大迭代次数,g表示为当前迭代次数,则惯性因子w=(wini-wend)(gj-g)/gj wend,[0052]本专利确定的适应值函数为[0053][0054]式中:x为bdg的数量;y为nbdg的数量;θ1和θ2表示bdg和nbdg的顺序区间状态量。θ1为1表示bdg启动顺序在1~x之间,0表示bdg启动顺序在x~x y;θ2为1表示nbdg启动顺序在x~x y之间,0表示nbdg启动顺序在1~x;inf为无穷大的正数。[0055]因此,适应值最小的粒子,就是dg最优启动顺序,得到的路径即所求的最优恢复方案。[0056]请参考图4,图4是mpso算法的流程图,求解的具体步骤如下:[0057]步骤1:通过简化后的配电网架构调用floyd算法对含有的dg和负荷节点搜索最短恢复路径,并保存为路径矩阵(即步骤s2中的多个启动路径)等待调用。[0058]步骤2:初始化mpso算法各参数,包括迭代次数,种群数量,初始位置,初速度等。其中,在生成初始粒子时,将dg1作为第一个dg启动,因为相较于其他dg来讲,dg1的抗干扰能力强,同时具备容量大、通信可控性高、可稳定带载、能够自行黑启动的能力,这样设置可缩短初始种群中的粒子和全局最优解的位置,便于更快的得到最优解。[0059]步骤3:得到粒子后,进行递增排序处理,继而得到dg的启动序列。[0060]步骤4:将得到的dg启动序列代入步骤1中的结果,得到该启动序列下的恢复路径方案。[0061]步骤5:判断是否满足约束条件,若满足则计算种群中的粒子适应值,更新粒子的速度,位置。[0062]步骤6:判断是否达到设定的迭代次数,是则搜索结束,输出最优路径方案。[0063]其中步骤5中的约束条件如下:[0064][0065][0066][0067]vimin≤vi≤vimax,i∈nd[0068]式中:i∈cnng为dg的数量;为启动的dg容量;和表示第k个dg发出的有功功率下限和上限;和qgkmax为第k个dg发出的无功功率下限和上限;vimax、vimin为节点电压的最大值与最小值;nd为节点个数;pbi为第i条支路的功率;为支路i的最大允许功率。[0069]s4、根据分布式电源dg的最小启动路径完成岛礁配电网自愈重构。[0070]作为一种实施例而言,本专利对ieee33节点进行改进,并假设已完成了划分,在部分节点上接入dg,如图5所示,dg参数见表1。图5中,左侧为修改前的ieee33节点图,右侧为本技术修改后的ieee33节点图。在改进后,本专利中最短路径算法利用的是连通图的边权值,因此需要对配电网的无向图的边进行赋权。[0071]以各节点间的阻抗为线路的路径指数。[0072]在进行了配电网的权值整定后,对简化后的电力网中的所有节点和边进行统计编号,并使用弗洛伊德(floyd)算法对含有环网结构的复杂配电网进行搜索,得到各dg间的最短路径数值矩阵。[0073]图5中将系统中的负荷按重要程度分类:一级负荷节点为2、4、6、8、9、13、14、16、18、19、20、21、31、32、33;[0074]二级负荷节点为3、5、7、10、11、12、15、17、22、23、24、25、27、28、30;[0075]三级负荷为26、29。[0076]表1各dg参数[0077][0078]本专利采用ieee33节点系统进行验证,利用mpso算法生成最优dg启动顺序,设定学习因子c1,c2为1.49445,最大迭代次数maxgen=20,种群数量sizepop=5,速度v∈[-4,4],初始惯性权值wini=0.9,迭代至最大次数时的惯性权值wend=0.4,其中,在恢复初期,负荷功率比机组发出功率要小得多,所以在潮流计算中令dg1为平衡节点,其他为pq节点,且计算过程中,取其最大出力的50%。[0079]算法适应度收敛曲线如图6所示。[0080]由图可知,在迭代6次左右基本可以取到全局最优解,适应值为-0.7625。调用步骤1中的结果可搜索到最优恢复路径如表2所示。[0081]表2最优恢复路径列表[0082][0083]对获得的最优路径进行分析可发现:dg5容量最大,同时具备抗干扰能力,可以作为第2个启动机组。由先bdg、再nbdg启动的原则,dg2和dg3得到恢复,在考虑路径权值最小的条件下恢复更多的重要负荷,dg2优于dg3启动,最后dg4的容量比dg6的容量大,更利于稳定配电网的运行,因此dg4先于dg6启动。经潮流计算校验后,未发生功率越限,得到最优恢复路径。[0084]本专利通过dg黑启动对微电网故障后的计划孤岛运行进行了最优恢复,通过dg的启动和运行特性比较,在以尽可能恢复更多的重要负荷的目标下,满足功率平衡、最小路径代价的条件,合理安排dg的启动顺序和恢复路径。本专利采用floyd和mpso算法结合对其优化,首先利用floyd算法将各dg间的最短路径进行搜索并储存为路径矩阵,其次利用mpso进行dg启动顺序优化,其中将标准pso算法中的惯性因子进行自适应调整,使权重随着迭代次数变化而变化,避免求解过程中粒子陷入局部最优,通过算例证明了该方法可迅速找到最优启动顺序得到最佳恢复路径。[0085]本发明的有益效果是:在岛礁电网故障后,该方法可迅速找到最优启动顺序得到最佳恢复路径。[0086]以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12当前第1页12
再多了解一些

本文用于创业者技术爱好者查询,仅供学习研究,如用于商业用途,请联系技术所有人。

发表评论 共有条评论
用户名: 密码:
验证码: 匿名发表

相关文献