提高分布式电源(DG)接纳能力的配电网动态重构模型

提高分布式电源（DG）接纳能力的配电网动态重构模型
一．整体思路
（1）重构。

首先根据一天中24个时刻的负荷进行各个时刻的配电网重构，重构模型如下所述。

重构完成后会得到24时刻的网架结构（配网重构结果）及对应的最
大DG出力值；（认为初始时段为24个）
（2）时段合并。

A、首先，查看有没有网架相同的相邻时段，如果有，那么将他们合并在一个时
段内（如，3:00和4:00的重构网架是一样的，那么就确定他们要合并在一个时
段，此时认为24个时段变成了23个时段，因为3:00和4:00合并在一起了），
然后进行B步骤；（注意24:00和0:00也是相邻时段）
B、进一步寻找相似度最高的网架。

（B1）根据24个时段的重构网架（24是说没有网架相同的相邻时段，如果有，那么可能变成23/22
或者更少个时段），比较相邻时段的支路开关状态。

然后挑选出支路开关状态差异最
小的两个时段作为将要合并的时段。

如果只有一个相邻时段的支路开关状态差异最小，那么直接进行步骤（3）；
如果存在好几个相邻时段的开关状态差异相同的情况（例如，7:00和8:00、22:00和23:00
是所有相邻时刻对比后，支路开关差异最少的。

如7:00和8:00的支路状态对比之后，仅存在4条支路开关状
态不同。

22:00和23:00也是这样），那么要进一步衡量网架相似性选出到底要合并哪个相
邻时段。

进行B2步骤；
（B2）计算相邻时段网架的节点介数差异，最终选取差异最小的一对作为要合
并的时段。

（计算7:00时网架的69个节点的节点介数值，计算8:00时网架的69个节点的节点介数值，比
较对应节点的节点介数差异，求和；同理22:00和23:00也是这样。

最终选择差异最小的时刻合并在一个时段
内），然后进行步骤（3）；节点介数、差异计算如下所述。

（3）网架选择。

（网架选择是来减少开关动作次数的，也就是保证一个时段内只有一个网架，。

这一步就是网架优化选择）
如果确定要合并的时段为7:00和8:00，假设在之前的重构结果里，7:00和8:00
时网架分别为N1和N2。

此时要进一步确定合并时段中的网架到底选择N1还是
N2。

将N1作为恒定网架，计算在此网架下，DG在时刻5:00和6:00的出力值P1（5:00）、
P1（6:00）；同理，将N2作为恒定网架，计算在此网架下，DG在时刻5:00和
6:00的出力P2（5:00）、P2（6:00）。

令P1= P1（5:00）+P1（6:00）；P2= P2（5:00）+P2（6:00）；比较P1和P2，选取大的最为最终网架（即选取能使新能源在这个时段内消纳能源最多的网架为时段网架）。

（4） 更新24时刻的网架结构（配网重构结果）、最大的DG 出力值、时段划分结果； （5） 依据更新后的结果，返回步骤（B ）。

直到24时刻分成了5个时段。

时段划分的越少，就越可能出现计算量大的问题。

如时段1有时刻3:00-6:00，网架N1；时刻2有7:00-9:00，网架N2。

如果要合并他俩，那么时段合并方法不变，毕竟时段合并只是网架比较，网架只有两个；在网架选择时，就是计算麻烦，但是方法依旧不变。

二．具体内容 （1）重构模型
目标函数：
,1
max n
j DGi j i F P ==∑ 1,2,3....24j =
式中：j F 表示所有分布式电源在第j 个时刻的出力；DGi j P ，表示第i 个分布式电源在第j 个时刻的有功功率；n 表示接入分布式电源的个数。

关于DG 接入配电网，作为负的负荷接入电网，其模型为：
DGi
DGi P P Q Q =-⎧⎨
=-⎩
约束条件： （1） 潮流约束
（2） 电压约束 0.9-1.1（标幺值）
（3） 支路容量约束 支路1-20传输功率为9MW ，其余为6MW. （4） DG 出力约束
,,min max
,DGi j DGi j
DGi j P P P ≤≤ ,DGi j P 表示第i 个分布式电源在第j 个时刻的有功功率，每个时刻DG 出力有上下限。

（2）时段合并
A 、开关变动：
100%SIM c
S a b
=
⨯+ 式中，c 表示状态未发生改变的开关数量，,a b 分别表示网络中的分段开关支路数和联络开关支路数。

本文a+b=73（73条支路，73个开关）。

B 、节点介数
传统负荷介数编程，网上可查找。

我的做了一点改动，在原来的基础上加了权重。

节点介数定义:
()()()()
()()
()
112211,,22,,G L G L i jk jk j V k V j k r R jk i
jk jk
j V k V j k r R jk w r n r J i w r n
r ∈∈≠∈∈∈≠∈=
∑∑
∑∑
式中，G V 表示所有发电节点集合；L V 表示所有负荷节点集合；()1R jk 为连接发电–负荷节点对jk 且经过节点i 的供电路径集合；()
1jk w r 为连接发电-负荷节点对jk 且经过节点i 的第1r 条供电路径的上的电阻倒数；()1i jk n r 为连接发电-负荷节点对jk 且经过节点i 的第
1r 条供电路径的存在标记，存在为1，不存在为0。

与上述类似的定义还有()2R jk 、()2jk w r 、
()2i jk n r ，只是考虑范围为连接发电-负荷节点对jk 的所有供电路径。

重构网络N1、N2都有69个节点，将各个节点介数变成矢量，则}{1269,,
,E e e e =，
}{1269,,,F f f f =，i e 为节点i 在网络N1中的节点介数。

i f 表示节点i 在网络N2中的节点介
数。

节点介数差异衡量：
()1n
i i i E e f ==-∑
E 是n 个节点介数差异的总贡献。

时段合并得到最后结果，其应满足：
（1） 开关动作次数约束 一天中要求单条支路的动作次数不超过3次。

,,,max 1
N
i j
i j i j k
k k =-≤∑
式中，,max i k 为支路i 动作次数上限，本文为3；,i j k 为支路i 在时段j 的状态，1为闭合，0为断开；N 为划分时段数，本文划分5段。

（2） 时段长度约束
16j M ≤≤
式中，j M 为时段j 包含的时刻。

三．计算流程
算例数据
两图一样，只是下面的图标出了环网。

系统首端基准电压为12.66kV。

该系统共有支路73条，其中有68条分段开关支路，支路11-66、13-20（图中为13-21）、15-69、27-54、39-48为联络开关支路（5个）。

配电网的节点电压允许范围在0.9-1.1之间（标幺值）。

支路1-20传输功率为9MW，其余为6MW。

最终希望将一天的24个小时划成5个时段，每个时段内最多有6个小时，最少1个小时。

一天中单条支路的开断动作次数限制为3次。

一、DG参数
在节点11/38/50处接入DG。

具体参数为表1。

表1 接入配电网的DG参数
24时刻中，风电及光伏出力范围有所不同，如excel1。

DG出力在此范围内。

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