欢迎来到本博客❤️❤️博主优势博客内容尽量做到思维缜密逻辑清晰为了方便读者。⛳️座右铭行百里者半于九十。1 概述文献来源主动配电网( active distribution networkADN) 网络结构灵活可变。在发生故障后可通过改变线路上开关状态以调整网络结构进而改变潮流分布实现对非故障区域供电的快速恢复1。随着智能电网的发展越来越多的分布式能源( distributed generationDG)接入配电网后可以在故障发生后对周围区域进行独立供电形成孤岛运行状态。网络重构与孤岛运行都是故障后负荷恢复供电的有效手段但二者的配合仍然值得深入研究。文献2-3针对含 DG 的配网中孤岛运行与划分作了研究但忽略联络开关的存在仅考虑了孤岛对负荷的恢复作用而并未考虑重构作用。文献4对孤岛运行与重构恢复进行了独立考虑先划分孤岛再进行重构优化而这种策略中孤岛一旦被确定则无法被重构操作改变状态与规模显然无法达到最佳状态。文献5-6考虑上述 2 种恢复方式的组合优化虽然能够在孤岛中最大限度利用 DG 出力但多线路故障状况下故障下游的非故障区多转入孤岛运行而无法再并网仅对孤岛外的非故障区采用优化算恢复供电因此该策略也难以实现最少的切负荷量。由于综合 2 种故障恢复方法要考虑到开关状态、负荷恢复量、负荷等级、网络潮流约束等因素因此该问题是一个多目标、多约束组合的混合整数非线性规划( mixed integer none linear programmingMINLP) 问题。多数文献5-8采用智能算法求解但无法克服 智能算法本身迭代次数较多与计算时间较长的缺陷。 文献9-10采用多种智能算法混合求解有效减少了 算法迭代次数但仍不能保证迭代次数最少与结果的 全局最优。文献11采用数学规划算法求解该问 题由于只考虑了网络中的有功直流潮流可降次成 为混合整数线性规划 ( mixed integer linear programmingMILP)问题大幅降低了求解难度但其显然无法代表实际的交流电网。对于重构问题早有文献12-14提出采用二阶锥松弛技术将 MINLP 问题转换为混合整数二阶锥(mixed integer second order cone programmingMISOCP)问题以便通过成熟的数学求解工具进行求解。MISOCP 问题经单次计算即可达到最优解但并未有文献将其应用到孤岛运行与重构同时考虑的电网故障恢复问题中。详细文章见第4部分。复现同时考虑孤岛与重构的配电网故障恢复运行策略研究一、研究背景与意义随着分布式电源DG和储能系统ESS在配电网中的广泛应用配电网的结构和运行方式发生了深刻变化。传统的配电网故障恢复方法主要依赖于网络重构即通过调整开关状态来改变网络拓扑将非故障区域的负荷转移到有电源的馈线供电。然而当故障发生在主干路或没有联络开关的网络时网络重构无法恢复供电此时可以利用DG划分孤岛在一定范围内对负荷单独供电。因此综合考虑孤岛划分与网络重构的故障恢复策略对于提高配电网的供电可靠性和韧性具有重要意义。二、研究内容与方法本研究提出了一种同时考虑孤岛划分与网络重构的配电网故障恢复运行策略。该策略的核心思想是通过修改传统网络重构问题中的约束条件允许切负荷操作与产生孤岛并使孤岛运行与网络重构操作协同进行。具体研究内容包括以下几个方面模型构建建立包含多类型分布式电源、柔性负荷和储能的多时间段故障动态恢复模型。考虑分布式电源和储能的黑启动能力并计及故障恢复时间和检修次序。优化目标分为两部分甩负荷成本考虑负荷的权重等级保证重要负荷的持续供电和开关操作成本以及分布式电源和变电站的出力成本保证操作的经济性并对出力进行合理的调配。约束条件负荷约束主要分为可控负荷和不可控负荷对应可控甩负荷量和不可控负荷量。检修策略约束优化故障检修策略的方法是对网络重构与孤岛划分时的开关状态变量新增一系列约束并融合在重构与孤岛划分统一故障恢复的模型中。在故障依然存在时保证线路的断开在同一时间最多只能恢复h条故障线路。潮流约束使用适用于辐射状网络的DistFlow潮流约束加入表示线路开断的0-1变量使得DistFlow潮流约束对于拓扑结构灵活变换的故障恢复策略适用性更强。对于线路压降平衡方程利用大M法使其适用于拓扑多变的复杂配电网。辐射状与连通性约束在传统虚拟潮流的基础上做出改进使约束条件在保证线性的前提下能够优化出分割区域数目并考虑孤岛融合。求解方法采用二阶锥松弛技术将非线性模型转化为标准混合整数二阶锥规划MISOCP模型降低模型求解难度。利用改进迪杰斯特拉算法进行孤岛划分然后进行网络重构确认负荷恢复量。通过迭代求解判断配电网系统是否满足潮流约束输出多时段故障恢复运行结果。三、算例分析以IEEE33节点配电网为例对所提策略进行验证。算例中配电网中接有分布式电源通过修改传统重构问题中的约束允许切负荷操作与产生孤岛并使孤岛运行与重构操作相配合。仿真结果表明负荷恢复效果所提策略能够最大化恢复负荷供电尤其是优先恢复重要负荷有效提高了配电网的供电可靠性。经济性通过优化开关操作次数和分布式电源出力降低了故障恢复过程中的操作成本和能耗成本。适应性所提策略能够适应不同故障场景如单一故障、多重故障等通过调整孤岛划分和网络重构方案实现最优故障恢复。四、创新点与优势综合考虑孤岛划分与网络重构传统方法往往将孤岛划分与网络重构单独考虑导致决策次优。本研究将两者纳入统一优化框架实现了拓扑协同和功率平衡。引入检修策略约束考虑了配电网发生多线故障时电网对检修时间和次序的优化提高了故障恢复的效率和可靠性。考虑人工运维和物资限制约束使仿真工程性更强更贴近实际配电网运行情况。采用二阶锥松弛技术将非线性模型转化为标准混合整数二阶锥规划模型降低了求解难度提高了计算效率。五、应用前景与展望随着分布式电源和储能系统的不断发展配电网的故障恢复将面临更多挑战和机遇。本研究提出的综合考虑孤岛划分与网络重构的故障恢复策略为提高配电网的供电可靠性和韧性提供了新的思路和方法。未来研究可进一步考虑以下方面可再生能源出力不确定性考虑风电、光伏等可再生能源出力的不确定性对故障恢复策略的影响提高策略的鲁棒性。环状配电网的适用性目前研究主要适用于辐射状配电网未来可探索适用于环状配电网的主动预防调度策略。多智能体协同优化利用多智能体技术实现配电网中多个分布式电源和储能系统的协同优化提高故障恢复的效率和可靠性。2 运行结果2.1三个区域划分情况2.2 不同区域节点的电压情况2.3 不同节点的DG消纳情况2.4 把18节点纳入到负荷供应节点中这个时候网络分为4部分因为18节点重要性的变动使得32节点DG更倾向于向18节点供电由于自身出力的有限性只能牺牲30及左侧的部分二类和三类节点负荷。还可以通过其他方式如修改可控节点、约束和目标等获取更多不同方案下的运行结果.3参考文献文章中一些内容引自网络会注明出处或引用为参考文献难免有未尽之处如有不妥请随时联系删除。[1]马晨霄,刘洋,许立雄,等.同时考虑孤岛与重构的配电网故障恢复运行策略[J].电力建设,2018,39(08):128-136.4 Matlab代码、数据、文章
【复现】同时考虑考虑孤岛与重构的配电网故障恢复运行策略（Matlab代码实现）
欢迎来到本博客❤️❤️博主优势博客内容尽量做到思维缜密逻辑清晰为了方便读者。⛳️座右铭行百里者半于九十。1 概述文献来源主动配电网( active distribution networkADN) 网络结构灵活可变。在发生故障后可通过改变线路上开关状态以调整网络结构进而改变潮流分布实现对非故障区域供电的快速恢复1。随着智能电网的发展越来越多的分布式能源( distributed generationDG)接入配电网后可以在故障发生后对周围区域进行独立供电形成孤岛运行状态。网络重构与孤岛运行都是故障后负荷恢复供电的有效手段但二者的配合仍然值得深入研究。文献2-3针对含 DG 的配网中孤岛运行与划分作了研究但忽略联络开关的存在仅考虑了孤岛对负荷的恢复作用而并未考虑重构作用。文献4对孤岛运行与重构恢复进行了独立考虑先划分孤岛再进行重构优化而这种策略中孤岛一旦被确定则无法被重构操作改变状态与规模显然无法达到最佳状态。文献5-6考虑上述 2 种恢复方式的组合优化虽然能够在孤岛中最大限度利用 DG 出力但多线路故障状况下故障下游的非故障区多转入孤岛运行而无法再并网仅对孤岛外的非故障区采用优化算恢复供电因此该策略也难以实现最少的切负荷量。由于综合 2 种故障恢复方法要考虑到开关状态、负荷恢复量、负荷等级、网络潮流约束等因素因此该问题是一个多目标、多约束组合的混合整数非线性规划( mixed integer none linear programmingMINLP) 问题。多数文献5-8采用智能算法求解但无法克服 智能算法本身迭代次数较多与计算时间较长的缺陷。 文献9-10采用多种智能算法混合求解有效减少了 算法迭代次数但仍不能保证迭代次数最少与结果的 全局最优。文献11采用数学规划算法求解该问 题由于只考虑了网络中的有功直流潮流可降次成 为混合整数线性规划 ( mixed integer linear programmingMILP)问题大幅降低了求解难度但其显然无法代表实际的交流电网。对于重构问题早有文献12-14提出采用二阶锥松弛技术将 MINLP 问题转换为混合整数二阶锥(mixed integer second order cone programmingMISOCP)问题以便通过成熟的数学求解工具进行求解。MISOCP 问题经单次计算即可达到最优解但并未有文献将其应用到孤岛运行与重构同时考虑的电网故障恢复问题中。详细文章见第4部分。复现同时考虑孤岛与重构的配电网故障恢复运行策略研究一、研究背景与意义随着分布式电源DG和储能系统ESS在配电网中的广泛应用配电网的结构和运行方式发生了深刻变化。传统的配电网故障恢复方法主要依赖于网络重构即通过调整开关状态来改变网络拓扑将非故障区域的负荷转移到有电源的馈线供电。然而当故障发生在主干路或没有联络开关的网络时网络重构无法恢复供电此时可以利用DG划分孤岛在一定范围内对负荷单独供电。因此综合考虑孤岛划分与网络重构的故障恢复策略对于提高配电网的供电可靠性和韧性具有重要意义。二、研究内容与方法本研究提出了一种同时考虑孤岛划分与网络重构的配电网故障恢复运行策略。该策略的核心思想是通过修改传统网络重构问题中的约束条件允许切负荷操作与产生孤岛并使孤岛运行与网络重构操作协同进行。具体研究内容包括以下几个方面模型构建建立包含多类型分布式电源、柔性负荷和储能的多时间段故障动态恢复模型。考虑分布式电源和储能的黑启动能力并计及故障恢复时间和检修次序。优化目标分为两部分甩负荷成本考虑负荷的权重等级保证重要负荷的持续供电和开关操作成本以及分布式电源和变电站的出力成本保证操作的经济性并对出力进行合理的调配。约束条件负荷约束主要分为可控负荷和不可控负荷对应可控甩负荷量和不可控负荷量。检修策略约束优化故障检修策略的方法是对网络重构与孤岛划分时的开关状态变量新增一系列约束并融合在重构与孤岛划分统一故障恢复的模型中。在故障依然存在时保证线路的断开在同一时间最多只能恢复h条故障线路。潮流约束使用适用于辐射状网络的DistFlow潮流约束加入表示线路开断的0-1变量使得DistFlow潮流约束对于拓扑结构灵活变换的故障恢复策略适用性更强。对于线路压降平衡方程利用大M法使其适用于拓扑多变的复杂配电网。辐射状与连通性约束在传统虚拟潮流的基础上做出改进使约束条件在保证线性的前提下能够优化出分割区域数目并考虑孤岛融合。求解方法采用二阶锥松弛技术将非线性模型转化为标准混合整数二阶锥规划MISOCP模型降低模型求解难度。利用改进迪杰斯特拉算法进行孤岛划分然后进行网络重构确认负荷恢复量。通过迭代求解判断配电网系统是否满足潮流约束输出多时段故障恢复运行结果。三、算例分析以IEEE33节点配电网为例对所提策略进行验证。算例中配电网中接有分布式电源通过修改传统重构问题中的约束允许切负荷操作与产生孤岛并使孤岛运行与重构操作相配合。仿真结果表明负荷恢复效果所提策略能够最大化恢复负荷供电尤其是优先恢复重要负荷有效提高了配电网的供电可靠性。经济性通过优化开关操作次数和分布式电源出力降低了故障恢复过程中的操作成本和能耗成本。适应性所提策略能够适应不同故障场景如单一故障、多重故障等通过调整孤岛划分和网络重构方案实现最优故障恢复。四、创新点与优势综合考虑孤岛划分与网络重构传统方法往往将孤岛划分与网络重构单独考虑导致决策次优。本研究将两者纳入统一优化框架实现了拓扑协同和功率平衡。引入检修策略约束考虑了配电网发生多线故障时电网对检修时间和次序的优化提高了故障恢复的效率和可靠性。考虑人工运维和物资限制约束使仿真工程性更强更贴近实际配电网运行情况。采用二阶锥松弛技术将非线性模型转化为标准混合整数二阶锥规划模型降低了求解难度提高了计算效率。五、应用前景与展望随着分布式电源和储能系统的不断发展配电网的故障恢复将面临更多挑战和机遇。本研究提出的综合考虑孤岛划分与网络重构的故障恢复策略为提高配电网的供电可靠性和韧性提供了新的思路和方法。未来研究可进一步考虑以下方面可再生能源出力不确定性考虑风电、光伏等可再生能源出力的不确定性对故障恢复策略的影响提高策略的鲁棒性。环状配电网的适用性目前研究主要适用于辐射状配电网未来可探索适用于环状配电网的主动预防调度策略。多智能体协同优化利用多智能体技术实现配电网中多个分布式电源和储能系统的协同优化提高故障恢复的效率和可靠性。2 运行结果2.1三个区域划分情况2.2 不同区域节点的电压情况2.3 不同节点的DG消纳情况2.4 把18节点纳入到负荷供应节点中这个时候网络分为4部分因为18节点重要性的变动使得32节点DG更倾向于向18节点供电由于自身出力的有限性只能牺牲30及左侧的部分二类和三类节点负荷。还可以通过其他方式如修改可控节点、约束和目标等获取更多不同方案下的运行结果.3参考文献文章中一些内容引自网络会注明出处或引用为参考文献难免有未尽之处如有不妥请随时联系删除。[1]马晨霄,刘洋,许立雄,等.同时考虑孤岛与重构的配电网故障恢复运行策略[J].电力建设,2018,39(08):128-136.4 Matlab代码、数据、文章
