一种配电网孤岛划分方法及装置

技术领域

本发明涉及电力系统调控的技术领域，尤其涉及一种配电网孤岛划分方法及装置。

背景技术

目前，煤炭引发的环境问题日益恶化；与此同时，煤炭等传统不可再生能源面临枯竭。能源转型是人类与自然友好发展的唯一之路，将煤炭、石油不可再生能源为主转向风电、光伏可再生能源为主、煤炭为辅是世界各国常见的发展路径。

配电网作为电力系统关键一环，起着分配电能作用，稳定高效运行直接影响到社会正常运转，然而配电网拓扑结构复杂、设备类型多样、大量间歇性和不确定新能源并网导致易发生故障。在保证电力系统安全稳定情况下，新能源可继续并网运行。新能源出力不稳定，易受天气影响，无法保证持续供电，微电网的提出解决了此缺陷，微电网指将不同分布式能源与负荷、组合成一个独立小控制系统，具有并网和离网运行两种状态，可保证重要负荷持续供电。微电网为配电网发生故障时提供了一种全新解决方案。

针对含新能源的有源配电网故障，专家作了大量研究，基本上通过建立故障恢复数学模型，结合智能优化算法实现孤岛划分，从而保证非故障区域内的负荷不间断供电。但大多研究将故障状态的配电网视为静态，分布式电源出力和用户负荷恒为定值，实际上分布式电源和负荷是一个持续变化的动态量，现有研究的适用性大大降低。因此，基于新能源和负荷波动性特性，研究多时间尺度下的配电网动态供电恢复方案，保障用户负荷不间断供电，具有重要的经济意义和现实意义。

因此，为了保障配电网的安全可靠运行，解决目前存在的因新能源出力不稳定而易受天气影响导致配电网无法保证持续供电的技术问题，亟需构建一种配电网孤岛划分方法。

发明内容

本发明提供了一种配电网孤岛划分方法及装置，解决了目前存在的因新能源出力不稳定而易受天气影响导致配电网无法保证持续供电的技术问题。

第一方面，本发明提供了一种配电网孤岛划分方法，包括：

获取待测配电网的基础数据、配电网数据库的训练样本以及电网调度部门预测的新能源出力数据和用户负荷曲线；

根据所述新能源出力数据和所述用户负荷曲线，划分所述待测配电网的运行时段；

基于所述训练样本和所述运行时段，结合预设的约束条件，建立多时间动态孤岛划分模型；

将所述基础数据中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息输入所述多时间动态孤岛划分模型，得到所述待测配电网不同运行时段的孤岛划分方案。

可选地，所述预设的约束条件包括孤岛功率平衡约束条件、节点电压约束条件和支路容量约束条件；

所述孤岛功率平衡约束条件具体为：

所述节点电压约束条件具体为：

所述支路容量约束条件具体为：

S

其中，

可选地，基于所述训练样本和所述运行时段，结合预设的约束条件，建立多时间动态孤岛划分模型，包括：

根据所述训练样本和所述运行时段，结合所述预设的约束条件，建立多时间动态孤岛划分初步模型；

基于所述训练样本中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息及对应的样本类别标签，对所述多时间动态孤岛划分初步模型进行训练，得到训练后的多时间动态孤岛划分初步模型；

基于所述训练样本，验证所述训练后的多时间动态孤岛划分初步模型，得到所述多时间动态孤岛划分模型。

可选地，基于所述训练样本中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息及对应的样本类别标签，对所述多时间动态孤岛划分初步模型进行训练，得到训练后的多时间动态孤岛划分初步模型，包括：

将所述训练样本中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息输入到所述多时间动态孤岛划分初步模型，生成对应的样本类别；

根据所述训练样本中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息及对应的样本类别标签和所述样本类别，确定训练误差；

基于所述训练误差，对所述多时间动态孤岛划分初步模型进行调整，得到最优参数，并采用所述最优参数，优化所述多时间动态孤岛划分初步模型，得到所述训练后的多时间动态孤岛划分初步模型。

可选地，将所述训练样本中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息输入到所述多时间动态孤岛划分初步模型，生成对应的样本类别之前，还包括：

通过熵权法，确定所述多时间动态孤岛划分初步模型中目标函数的指标权重值。

第二方面，本发明提供了一种配电网孤岛划分装置，包括：

获取模块，用于获取待测配电网的基础数据、配电网数据库的训练样本以及电网调度部门预测的新能源出力数据和用户负荷曲线；

划分模块，用于根据所述新能源出力数据和所述用户负荷曲线，划分所述待测配电网的运行时段；

建立模块，用于基于所述训练样本和所述运行时段，结合预设的约束条件，建立多时间动态孤岛划分模型；

方案模块，用于将所述基础数据中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息输入所述多时间动态孤岛划分模型，得到所述待测配电网不同运行时段的孤岛划分方案。

可选地，所述预设的约束条件包括孤岛功率平衡约束条件、节点电压约束条件和支路容量约束条件；

所述孤岛功率平衡约束条件具体为：

所述节点电压约束条件具体为：

所述支路容量约束条件具体为：

S

其中，

可选地，所述建立模块包括：

建立子模块，用于根据所述训练样本和所述运行时段，结合所述预设的约束条件，建立多时间动态孤岛划分初步模型；

训练子模块，用于基于所述训练样本中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息及对应的样本类别标签，对所述多时间动态孤岛划分初步模型进行训练，得到训练后的多时间动态孤岛划分初步模型；

验证子模块，用于基于所述训练样本，验证所述训练后的多时间动态孤岛划分初步模型，得到所述多时间动态孤岛划分模型。

可选地，所述训练子模块包括：

生成单元，用于将所述训练样本中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息输入到所述多时间动态孤岛划分初步模型，生成对应的样本类别；

误差单元，用于根据所述训练样本中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息及对应的样本类别标签和所述样本类别，确定训练误差；

优化单元，用于基于所述训练误差，对所述多时间动态孤岛划分初步模型进行调整，得到最优参数，并采用所述最优参数，优化所述多时间动态孤岛划分初步模型，得到所述训练后的多时间动态孤岛划分初步模型。

可选地，所述训练子模块还包括：

确定单元，用于通过熵权法，确定所述多时间动态孤岛划分初步模型中目标函数的指标权重值。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：本发明提供了一种配电网孤岛划分方法，通过获取待测配电网的基础数据、配电网数据库的训练样本以及电网调度部门预测的新能源出力数据和用户负荷曲线，根据所述新能源出力数据和所述用户负荷曲线，划分所述待测配电网的运行时段，基于所述训练样本和所述运行时段，结合预设的约束条件，建立多时间动态孤岛划分模型，将所述基础数据中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息输入所述多时间动态孤岛划分模型，得到所述待测配电网不同运行时段的孤岛划分方案，通过一种配电网孤岛划分方法，解决了目前存在的因新能源出力不稳定而易受天气影响导致配电网无法保证持续供电的技术问题，保障了配电网的安全可靠运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明的一种配电网孤岛划分方法实施例一的流程步骤图；

图2为本发明的一种配电网孤岛划分方法实施例二的流程步骤图；

图3为本发明的一种配电网孤岛划分装置实施例的结构框图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种配电网孤岛划分方法及装置，用于解决目前存在的因新能源出力不稳定而易受天气影响导致配电网无法保证持续供电的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一，请参阅图1，图1为本发明的一种配电网孤岛划分方法实施例一的流程步骤图，包括：

步骤S101，获取待测配电网的基础数据、配电网数据库的训练样本以及电网调度部门预测的新能源出力数据和用户负荷曲线；

需要说明的是，配电网的基础数据包括配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息。

在本发明实施例中，获取获取配电网的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息、配电网数据库的训练样本以及电网调度部门预测的新能源出力数据和用户负荷曲线。

步骤S102，根据所述新能源出力数据和所述用户负荷曲线，划分所述待测配电网的运行时段；

步骤S103，基于所述训练样本和所述运行时段，结合预设的约束条件，建立多时间动态孤岛划分模型；

需要说明的是，所述预设的约束条件包括孤岛功率平衡约束条件、节点电压约束条件和支路容量约束条件。

在本发明实施例中，根据所述训练样本和所述运行时段，结合所述预设的约束条件，建立多时间动态孤岛划分初步模型，基于所述训练样本中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息及对应的样本类别标签，对所述多时间动态孤岛划分初步模型进行训练，得到训练后的多时间动态孤岛划分初步模型，基于所述训练样本，验证所述训练后的多时间动态孤岛划分初步模型，得到所述多时间动态孤岛划分模。

步骤S104，将所述基础数据中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息输入所述多时间动态孤岛划分模型，得到所述待测配电网不同运行时段的孤岛划分方案；

在本发明实施例所提供的一种配电网孤岛划分方法，通过获取待测配电网的基础数据、配电网数据库的训练样本以及电网调度部门预测的新能源出力数据和用户负荷曲线，根据所述新能源出力数据和所述用户负荷曲线，划分所述待测配电网的运行时段，基于所述训练样本和所述运行时段，结合预设的约束条件，建立多时间动态孤岛划分模型，将所述基础数据中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息输入所述多时间动态孤岛划分模型，得到所述待测配电网不同运行时段的孤岛划分方案，通过一种配电网孤岛划分方法，解决了目前存在的因新能源出力不稳定而易受天气影响导致配电网无法保证持续供电的技术问题，保障了配电网的安全可靠运行。

实施例二，请参阅图2，图2为本发明的一种配电网孤岛划分方法的流程步骤图，包括：

步骤S201，获取待测配电网的基础数据、配电网数据库的训练样本以及电网调度部门预测的新能源出力数据和用户负荷曲线；

在本发明实施例中，获取待测配电网的基础数据、配电网数据库的训练样本以及电网调度部门预测的新能源出力数据和用户负荷曲线，训练样本包括配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息及其训练样本类别标签。

在具体实现中，获取含微电网的配电网网络结构数据，每个节点重要程度和可控性，并根据负荷重要程度和可控性将负荷分为一类负荷M1＝{1，2，…，m1}、二类负荷M2＝{1，2，…，m2}、三类负荷M3＝{1，2，…，m3}和可控负荷M4＝{1，2，…，m4}，各支路阻抗信息，微电网、分布式电源及储能接入点位置信息。

步骤S202，根据所述新能源出力数据和所述用户负荷曲线，划分所述待测配电网的运行时段；

在本发明实施例中，根据新能源出力数据和用户负荷曲线进行划分，得到配电网的运行时段。

在具体实现中，电网调度部门会预测接下来几天的新能源出力和用户负荷。根据新能源出力和用户曲线进行时段划分，区间过小，开关开闭过于频繁；区间过大，区间内新能源出力和用户负荷存在较大波动，影响功率平衡。因此，基于新能源出力和用户曲线，给出时段间隔为h，保证在时段区间内，新能源出力和用户负荷波动不大，较平稳，24小时被划分为n个时段T＝{t

步骤S203，根据所述训练样本和所述运行时段，结合预设的约束条件，建立多时间动态孤岛划分初步模型；

在本发明实施例中，根据训练样本、运行时段和预设的约束条件，建立多时间动态孤岛划分初步模型。

在具体实现中，动态孤岛划分模型需保证各时段重要负荷持续供电的同时尽可能恢复更多负荷，无法满足非故障区域全部负荷供电时，可充分利用配网可控负荷，保证其他负荷的供电；与此同时，孤岛划分方案尽可能便于故障恢复后，重新接入大电网。

预设的约束条件包括孤岛功率平衡约束条件、节点电压约束条件和支路容量约束条件；

配电网进行孤岛划分时线路损耗不可忽略，孤岛功率平衡约束条件具体为：

所述节点电压约束条件具体为：

节点电压需在电压运行范围内，不能越限。

所述支路容量约束条件具体为：

S

各支路容量不能超过支路的最大允许值。

其中，

步骤S204，基于所述训练样本中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息及对应的样本类别标签，对所述多时间动态孤岛划分初步模型进行训练，得到训练后的多时间动态孤岛划分初步模型；

在一个可选实施例中，基于所述训练样本中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息及对应的样本类别标签，对所述多时间动态孤岛划分初步模型进行训练，得到训练后的多时间动态孤岛划分初步模型，包括：

通过熵权法，确定所述多时间动态孤岛划分初步模型中目标函数的指标权重值；

将所述训练样本中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息输入到所述多时间动态孤岛划分初步模型，生成对应的样本类别；

根据所述训练样本中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息及对应的样本类别标签和所述样本类别，确定训练误差；

基于所述训练误差，对所述多时间动态孤岛划分初步模型进行调整，得到最优参数，并采用所述最优参数，优化所述多时间动态孤岛划分初步模型，得到所述训练后的多时间动态孤岛划分初步模型。

在本发明实施例中，通过熵权法，确定所述多时间动态孤岛划分初步模型中目标函数的指标权重值，将所述训练样本中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息输入到所述多时间动态孤岛划分初步模型，生成对应的样本类别，根据所述训练样本中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息及对应的样本类别标签和所述样本类别，确定训练误差，基于所述训练误差，对所述多时间动态孤岛划分初步模型进行调整，得到最优参数，并采用所述最优参数，优化所述多时间动态孤岛划分初步模型，得到所述训练后的多时间动态孤岛划分初步模型。

在具体实现中，动态孤岛划分目标函数可设为：

其中，

多时间动态孤岛划分模型目标函数中各指标权重以往研究大多通过人为设定某一值，主观性较大。通过熵权法确定各指标权重值，具体步骤如下：

1)首先各专家对动态孤岛划分模型中的参考指标进行评分，A

2)针对专家评分进行标准化操作，各专家对于一/二/三类负荷、可控负荷和开关动作次数打分可能存在量纲差异性。因此，对评分进行归一化处理，计算过程如式下所示，归一后的评分结果如下表所示,表中每个元素处于0～1之间。评分结果计算公式具体为：

3)计算比重，通过公式计算各专家针对同样指标打分的权重，P

4)计算指标冗余度，根据公式计算动态孤岛划分模型目标函数中一/二/三负荷、可控负荷和开关闭合的冗余度。冗余度计算公式具体为：

5)确定各指标的权重，通过公式最终可确定多时间尺度动态孤岛划分模型的各指标权重值，并且ω

步骤S205，基于所述训练样本，验证所述训练后的多时间动态孤岛划分初步模型，得到多时间动态孤岛划分模型；

在本发明实施例中，以所述训练样本中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息及对应的样本类别标签为依据，验证所述训练后的多时间动态孤岛划分初步模型，得到多时间动态孤岛划分模型。

步骤S206，将所述基础数据中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息输入所述多时间动态孤岛划分模型，得到所述待测配电网不同运行时段的孤岛划分方案；

在本发明实施例中，将所述基础数据中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息输入所述多时间动态孤岛划分模型，得到所述待测配电网不同运行时段的孤岛划分方案，选择合适的优化算法求解多时间尺度动态孤岛划分模型，给出不同时段所对应的孤岛划分方案，保证微电网支撑配电网负荷供电持续性。

在本发明实施例所提供的一种配电网孤岛划分方法，通过获取待测配电网的基础数据、配电网数据库的训练样本以及电网调度部门预测的新能源出力数据和用户负荷曲线，根据所述新能源出力数据和所述用户负荷曲线，划分所述待测配电网的运行时段，基于所述训练样本和所述运行时段，结合预设的约束条件，建立多时间动态孤岛划分模型，将所述基础数据中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息输入所述多时间动态孤岛划分模型，得到所述待测配电网不同运行时段的孤岛划分方案，通过一种配电网孤岛划分方法，解决了目前存在的因新能源出力不稳定而易受天气影响导致配电网无法保证持续供电的技术问题，保障了配电网的安全可靠运行。

请参阅图3，图3为本发明的一种配电网孤岛划分装置实施例的结构框图，包括：

获取模块301，用于获取待测配电网的基础数据、配电网数据库的训练样本以及电网调度部门预测的新能源出力数据和用户负荷曲线；

划分模块302，用于根据所述新能源出力数据和所述用户负荷曲线，划分所述待测配电网的运行时段；

建立模块303，用于基于所述训练样本和所述运行时段，结合预设的约束条件，建立多时间动态孤岛划分模型；

方案模块304，用于将所述基础数据中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息输入所述多时间动态孤岛划分模型，得到所述待测配电网不同运行时段的孤岛划分方案。

在一个可选实施例中，所述预设的约束条件包括孤岛功率平衡约束条件、节点电压约束条件和支路容量约束条件；

所述孤岛功率平衡约束条件具体为：

所述节点电压约束条件具体为：

所述支路容量约束条件具体为：

S

其中，

在一个可选实施例中，所述建立模块303包括：

建立子模块，用于根据所述训练样本和所述运行时段，结合所述预设的约束条件，建立多时间动态孤岛划分初步模型；

训练子模块，用于基于所述训练样本中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息及对应的样本类别标签，对所述多时间动态孤岛划分初步模型进行训练，得到训练后的多时间动态孤岛划分初步模型；

验证子模块，用于基于所述训练样本，验证所述训练后的多时间动态孤岛划分初步模型，得到所述多时间动态孤岛划分模型。

在一个可选实施例中，所述训练子模块包括：

生成单元，用于将所述训练样本中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息输入到所述多时间动态孤岛划分初步模型，生成对应的样本类别；

误差单元，用于根据所述训练样本中的配电网恢复区域网络结构数据和配电网故障信息及对应的样本类别标签和所述样本类别，确定训练误差；

优化单元，用于基于所述训练误差，对所述多时间动态孤岛划分初步模型进行调整，得到最优参数，并采用所述最优参数，优化所述多时间动态孤岛划分初步模型，得到所述训练后的多时间动态孤岛划分初步模型。

在一个可选实施例中，所述训练子模块还包括：

确定单元，用于通过熵权法，确定所述多时间动态孤岛划分初步模型中目标函数的指标权重值。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，本发明所揭露的方法及装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取可读存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个可读存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的可读存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。