考虑闭环运行的短路约束配电网重构模型

文献发布时间：2023-06-19 19:30:30

技术领域

本发明涉及配电网重构的技术领域，更具体地说涉及短路约束配电网重构的技术领域。

背景技术

传统上，配电网络被规划为具有弱网状结构，但以径向拓扑结构运行。径向结构的采用响应了各种技术原因，包括保护系统协调的简化和短路电流值的降低。然而，近年来，由于操作优势，闭环操作被认为是径向拓扑的替代方案。例如，在正常状态下，弱网状配置减少了技术损失，提高了配电系统的可靠性，并增加了配电网络中可再生能源RES的托管容量。另一方面，在恢复状态期间创建回路，通过将更多断电负载重新布置到相邻馈线，改善了系统对永久故障的响应。

改善配电系统运行的最常见方法之一是执行网络重新配置。它包括通过切换操作，用于缓解拥塞、减少损耗和改善电压分布，同时通常保持系统的径向配置。

径向操作的替代方案是允许在网络中形成环路。在一种用于重构问题的混合整数非线性规划MINLP模型，允许在减少闭环数量的情况下显著减少损耗。然而，在故障计算中应考虑配电网络中回路的形成，因为这种类型的配置可能会影响故障电流水平。

配电网容易发生短路故障，这可能会给用户造成不良状况，并损坏公用事业设备。故障电流水平取决于许多因素，包括网络拓扑、接地布置和在用分布式发电机DG的数量。根据发电机组的技术，DG对故障电流的贡献不同。

一般来说，同步发电机和感应发电机对故障电流水平的贡献很高，但由于断开速度，基于逆变器的单元对故障的贡献可以忽略。在这项工作中考虑了短路约束，以避免可能出现高短路电流值的网络拓扑，例如当不同变电站SS互连时。

发明内容

本发明提出了一种考虑闭环运行的短路约束配电网重构模型，从建模的角度出发，提出了一种新的基于随机规划的模型，以确定最佳网络拓扑，从而在考虑网络资产短路限制的情况下改善配电系统的运行。

本发明为了解决上述技术问题而采用的技术解决方案如下：

考虑闭环运行的短路约束配电网重构模型，步骤如下：

一、建立模型的目标函数

(1)式中提出的目标函数使能量损失的总成本最小化

其中，Ω

二、建立配电网运行的潮流约束方程

配电系统的交流运行由潮流方程(2)-(8)式表示

其中p

其中

其中p

其中

约束条件(2)和(3)式分别是有功和无功功率平衡方程，表示基尔霍夫电流定律在系统中的应用；约束(4)–(8)式表示基尔霍夫电压定律在系统中的应用，其中(7)和(8)式用于根据开关的状态计算松弛变量

三、建立系统的物理和操作限制方程

分支机构的运行状态；/>

其中Ω

其中

SS注入的有功/无功/视在功率；Ω

约束(9)式表示根据开关状态的支路电流限制，而(10)–(11)式表示支路的有功和无功功率限制，也取决于开关状态，约束(12)式是节点的电压幅值限制，约束(13)式是SS的视在功率容量，

四、建立可再生DG操作限制方程

可再生DG的操作限制如(14)-(16)式所示

其中

约束(14)式表示DG的发电能力，约束(15)式根据可再生资源的可用性限制可再生DG的有功功率；约束(16)式限制了DG的功率因数，

五、建立拓扑约束方程

系统的连通性和允许形成的环路的最大数量由(17)–(20)式通过必须在所有节点上参与的人工需求控制

其中Ω

其中f

约束(17)式限制了允许在系统中形成的基本循环的最大数量，该约束与(18)–(20)式一起运行，通过要求从系统的每个节点到SS必须有一条路径来确保系统的连接性，对于负载节点(Ω

六、建立短路限制方程

考虑到(1)-(3)式的短路限制见(21)-(27)式

其中Ω

其中

短路情况下支路上压降的实部/虚部的松弛变量；/>

在(21)–(27)式中Ω

本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：

本模型在配电网重构问题中重点考虑了短路约束，所提出的公式由一个新的基于场景的随机混合整数二阶锥规划MISOCP模型组成。模型考虑潮流约束、可再生分布式发电机的限制、拓扑限制和短路限制。

配电网重构问题中提出考虑短路约束的数学优化模型。考虑了网络重构，以减少RES配电系统的技术损失。所提出的方法考虑了断开分段开关，从而为网络操作提供更大的灵活性。不确定参数，如可再生能源发电可用性、能源价格和负荷，通过随机场景表示。此外，在问题中考虑了短路约束，从而可以在不损害设备隔离水平的情况下形成最终的配置。

具体实施方式