基于储能型柔性互联装置的配电网故障恢复方法与流程

1.本发明属于配电网故障恢复技术领域，尤其涉及基于储能型柔性互联装置的配电网故障恢复方法。


背景技术：

2.近年来，现代电力电子控制技术的不断发展加快了电力系统的电力电子化进程；柔性互联装置是一种基于电力电子技术的新型联络开关，改变了传统配电网“闭环设计、开环运行”的供电方式，使系统同时具备了开环网络和闭环网络的优点，在配电网故障工况下，非故障区域可以通过柔性互联装置为故障区域供电，在保障民生用电方面具备极大潜力。
3.当双端柔性配电网的变压器均发生故障后，柔性互联配电网中负荷无电源供电；目前，储能型柔性互联装置含有储能，储能型柔性互联装置不仅可以在稳态运行时改善电能质量，还能在发生变压器故障后为负荷供电，而已有的柔性互联装置的故障恢复方法未考虑其中储能对供电恢复的影响，因此需要研究基于储能型柔性互联装置的配电网故障恢复方法，提高柔性互联装置的供电可靠性。


技术实现要素：

4.本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：基于储能型柔性互联装置的配电网故障恢复方法，包括如下步骤：s1、获取储能型双端柔性互联配电网的拓扑结构及运行参数，并确定储能型柔性互联装置中储能和换流器的控制方式；s2、将柔性互联配电网中两端的两个配电网络分别命名为配电网络1和配电网络2，柔性互联装置中与配电网络1和配电网络2连接的换流器命名为换流器1和换流器2；t
dis1
和t
dis2
分别为配电网络1和配电网络2待恢复供电节点的集合，初始状态下t
dis1
和t
dis2
为空集；分别将配电网络1恢复供电的和配电网络2恢复供电的进行标识设为r1和r2，当r1、r2为1时，表示继续进行恢复负荷供电的操作，当r1、r2为0时，表示不继续进行恢复负荷供电的操作；分别将配电网络1和配电网络2中最靠近柔性互联装置的负荷节点作为配电网络1和配电网络2的当前待恢复供电的节点；s3、对配电网络1的恢复供电进行标识进行判断，若配电网络1进行恢复供电的标识r1为1，则进行该步骤，将配电网络1中当前待恢复供电的节点添加到t
dis1
中，并获取换流器1的功率裕度，当换流器1的功率裕度s
vsc1,mar
大于0，则进行储能为配电网络1节点供电时的功率裕度核算步骤；否则，说明此时换流器1为集合t
dis1
中的节点供电时会超过其传输功率约束，将当前待恢复供电节点从集合t
dis1
的中删除，并将进行标识r1设为0，不再进行配电网1的供电恢复；s4、对配电网络2的恢复供电进行标识进行判断，若配电网络2进行恢复供电的标识r2为1，则进行该步骤，将配电网络2中当前待恢复供电的节点添加到t
dis2
中，并获取换流
器2的功率裕度，当换流器2的功率裕度大于0，则进行储能为配电网络2节点供电时的功率裕度核算步骤；否则，说明此时换流器2为集合t
dis2
中的节点供电时会超过其传输功率约束，将当前待恢复供电节点从集合t
dis2
的中删除，并将进行标识r2设为0；s5、根据恢复供电负荷情况确定柔性互联装置交流侧电压幅值。
5.进一步的，所述步骤s5中根据恢复供电负荷情况确定柔性互联装置交流侧电压幅值的方法为：换流器1交流侧电压为：
6.式中：un为电压额定值；t
k,vsc1
为从节点k到换流器1的支路集合，r
i,line
和x
i,line
分别为线路i的电阻和电抗；p
k,load
和q
k,load
分别为节点k的负荷有功功率和无功功率；换流器2交流侧电压为：
7.式中：t
m,vsc2
为从节点m到换流器2的支路集合，r
j,line
和x
j,line
分别为首端节点为线路j的电阻和电抗；p
m,load
和q
m,load
分别为节点m的负荷有功功率和无功功率。
8.进一步的，储能型柔性互联装置中换流器采用定交流侧电压和交流侧频率控制，为故障侧负荷提供电压和频率支撑，储能采用定直流电压控制，实现故障后柔性互联配电网的功率平衡。
9.进一步的，所述储能为配电网络1节点供电时的功率裕度核算步骤包括：计算储能为节点供电时的功率裕度，当储能功率裕度大于0，说明此时储能为节点供电时不会超过其最大放电功率约束，可以对配电网络中的当前节点进行供电恢复，并将与当前节点相邻的下一个节点作为待恢复节点，转到步骤s3，直至所有节点都完成能否进行供电恢复的分析；当储能功率裕度小于0，说明此时储能为节点供电时会超过其最大放电功率约束，将当前节点从集合中去除，转到步骤s5。
10.进一步的，储能为配电网络2节点供电时的功率裕度核算步骤包括：计算储能为节点供电时的功率裕度，当储能功率裕度大于0，说明此时储能为节点供电时不会超过其最大放电功率约束，可以对配电网络中的当前节点进行供电恢复，并将与当前节点相邻的下一个节点作为待恢复节点，转到步骤s4，直至所有节点都完成能否进行供电恢复的分析；当储能功率裕度小于0，说明此时储能为节点供电时会超过其最大放电功率约束，将当前节点从集合中去除，转到步骤s5。
11.进一步的，获取换流器1的功率裕度的方法为：配电网络1中待恢复负荷的功率s
res,dis1
为：
12.式中，s
k,load
为节点k的功率值；柔性互联装置为集合t
dis1
的节点供电时，换流器1的功率裕度s
vsc1,mar
为：
13.式中，s
vsc1,max
为换流器1的传输功率上限。
14.进一步的，获取换流器2的功率裕度的方法为：配电网络2中待恢复负荷的功率s
res,dis2
为：
15.式中，s
m,load
为节点m的功率值；计算柔性互联装置为集合t
dis2
的节点供电时，换流器2的功率裕度s
vsc2,mar
为：
16.式中，s
vsc2,max
为换流器2的传输功率上限。
17.进一步的，计算储能为节点供电时的功率裕度时，功率裕度s
ess,mar
如下所示：
18.式中，s
ess,max
为储能的最大放电功率。
19.进一步的，所述步骤s3、s4中对配电网络的恢复供电进行标识进行判断时，若配电网络恢复供电的进行标识不为1，则跳过当前步骤。
20.进一步的，储能型双端柔性互联配电网的运行参数包括线路的阻抗参数、负荷参数以及储能的最大充放电功率。
21.本发明的优点和积极效果是：本发明充分考虑了储能型柔性互联装置中储能在变压器故障后的供电作用，提高了柔性互联配电网的供电可靠性；计算速度快，能有效满足在线故障恢复的需求。
附图说明
22.以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
23.图1为本发明实施例提供的基于储能型双端柔性互联装置的配电网故障恢复方法的流程示意图；图2为本发明实施例提供的储能型双端柔性互联配电网故障恢复示意图。
具体实施方式
24.首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征( 或其等同物) 之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的技术特征在同一附图中可能仅在一处进行标示。
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
26.如图1所示，本实施例提供的基于储能型双端柔性互联装置的配电网故障恢复方法，包括如下步骤：s1、如图1所示，双端柔性互联配电网两端的变压器均发生故障后，获取柔性互联配电网的拓扑结构及运行参数，例如线路的阻抗参数、负荷参数以及储能的最大充放电功率；s2、确定故障后储能型柔性互联装置中储能和换流器的控制方式，储能型柔性互联装置中换流器采用定交流侧电压和交流侧频率控制，为故障侧负荷提供电压和频率支撑，储能采用定直流电压控制，实现故障后柔性互联配电网的功率平衡；s3、如图2所示，将柔性互联配电网中两端的两个配电网络分别命名为配电网络1和配电网络2，柔性互联装置中与配电网络1和配电网络2连接的换流器命名为换流器1和换流器2；t
dis1
和t
dis2
分别为配电网络1和配电网络2待恢复供电节点的集合，初始状态下t
dis1
和t
dis2
为空集；分别将配电网络1恢复供电的和配电网络2恢复供电的进行标识设为r1和r2，当r1、r2为1时，表示继续进行恢复负荷供电的操作，当r1、r2为0时，表示不继续进行恢复负荷供电的操作，设置配电网络1恢复供电和配电网络2恢复供电的进行标识r1和r2为0，表示不继续进行恢复负荷供电的操作；分别将配电网络1和配电网络2中最靠近柔性互联装置的负荷节点作为配电网络1和配电网络2的当前待恢复供电的节点，以图2所示系统为例，配电网络1最近靠近换流器1的节点为n3，配电网络2最近靠近换流器2的节点为n4；s4、若配电网络1进行恢复供电的标识r1为0，则跳过该步骤；若配电网络1进行恢复供电的标识r1为1，则进行该步骤，将配电网络1中当前待恢复供电的节点添加到t
dis1
中，此时，配电网络1中待恢复负荷的功率s
res,dis1
为：
27.式中，s
k,load
为节点k的功率值；计算柔性互联装置为集合t
dis1
的节点供电时，换流器1的功率裕度s
vsc1,mar
为：
28.式中，s
vsc1，max
为换流器1的传输功率上限；当换流器1的功率裕度s
vsc1,mar
大于0，说明此时换流器1为集合t
dis1
中的节点供电时不会超过其传输功率约束，进入步骤s5；否则，说明此时换流器1为集合t
dis1
中的节点供电时会超过其传输功率约束，将当前待恢复供电节点从集合t
dis1
的中删除，并将进行标识
r1设为0，不再进行配电网1的供电恢复；s5、计算储能为集合t
dis1
和t
dis2
中的节点供电时的功率裕度s
ess,mar
：
29.式中，s
ess,max
为储能的最大放电功率；当储能功率裕度大于0，说明此时储能为集合t
dis1
和集合t
dis2
中的节点供电时不会超过其最大放电功率约束，可以对配电网络1中的当前节点进行供电恢复，并将与当前节点相邻的下一个节点作为待恢复节点，转到步骤s4，直至所有节点都完成能否进行供电恢复的分析；当储能功率裕度小于0，说明此时储能为集合t
dis1
和集合t
dis2
中的节点供电时会超过其最大放电功率约束，将当前节点从集合t
dis1
中去除，转到步骤s8；s6、若配电网络2进行恢复供电的标识r2为0，则跳过该步骤；若配电网络2进行恢复供电的标识r2为1，则进行该步骤，将配电网络2中当前待恢复供电的节点添加到t
dis2
中，此时，配电网络2中待恢复负荷的功率s
res,dis2
为：
30.计算柔性互联装置为集合t
dis2
的节点供电时，换流器2的功率裕度s
vsc2,mar
为：
31.式中，s
vsc2,max
为换流器2的传输功率上限；当换流器2的功率裕度s
vsc2,mar
大于0，说明此时换流器2为集合t
dis2
中的节点供电时不会超过其传输功率约束，进入步骤s7；否则，说明此时换流器2为集合t
dis2
中的节点供电时会超过其传输功率约束，将当前待恢复供电节点从集合t
dis2
的中删除，并将进行标识r2设为0；s7、计算储能为集合t
dis1
和t
dis2
中的节点供电时的功率裕度s
ess,mar
：
32.当储能功率裕度大于0，说明此时储能为集合t
dis1
和集合t
dis2
中的节点供电时不会超过其最大放电功率约束，可以对配电网络2中的当前节点进行供电恢复，并将与当前节点相邻的下一个节点作为待恢复节点，转到步骤s6，直至所有节点都完成能否进行供电恢复的分析；当储能功率裕度大于0，说明此时储能为集合t
dis1
和集合t
dis2
中的节点供电时会超过其最大放电功率约束，将当前节点从集合t
dis2
中去除，转到步骤s8；s8、根据恢复供电负荷情况确定柔性互联装置交流侧电压幅值；所述步骤s8中根据恢复供电负荷情况确定柔性互联装置交流侧电压幅值的方法为：换流器1交流侧电压为：
33.式中：un为电压额定值；t
k,vsc1
为从节点k到换流器1的支路集合，r
i,line
和x
i,line
分别为为线路i的电阻和电抗；p
k,load
和q
k,load
分别为节点k的负荷有功功率和无功功率。
34.以图2所示系统为例，假设配电网络1恢复节点为n2和n3，t
n2,vsc1
为从节点n2到换流器1的支路集合，包含支路l3和l4；换流器2交流侧电压为：
35.式中：t
m,vsc2
为从节点m到换流器2的支路集合，r
j,line
和x
j,line
分别为首端节点为线路j的电阻和电抗；p
m,load
和q
m,load
分别为节点m的负荷有功功率和无功功率；以图2所示系统为例，假设配电网络2恢复节点为n4和n5，t
n5,vsc2
为从节点n5到换流器2的支路集合，包含支路l5和l6。
36.以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

技术特征：
1.基于储能型柔性互联装置的配电网故障恢复方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、获取储能型双端柔性互联配电网的拓扑结构及运行参数，并确定储能型柔性互联装置中储能和换流器的控制方式；s2、将柔性互联配电网中两端的两个配电网络分别命名为配电网络1和配电网络2，柔性互联装置中与配电网络1和配电网络2连接的换流器命名为换流器1和换流器2；t
dis1
和t
dis2
分别为配电网络1和配电网络2待恢复供电节点的集合，初始状态下t
dis1
和t
dis2
为空集；分别将配电网络1恢复供电的和配电网络2恢复供电的进行标识设为r1和r2，当r1、r2为1时，表示继续进行恢复负荷供电的操作，当r1、r2为0时，表示不继续进行恢复负荷供电的操作；分别将配电网络1和配电网络2中最靠近柔性互联装置的负荷节点作为配电网络1和配电网络2的当前待恢复供电的节点；s3、对配电网络1的恢复供电进行标识进行判断，若配电网络1进行恢复供电的标识r1为1，则进行该步骤，将配电网络1中当前待恢复供电的节点添加到t
dis1
中，并获取换流器1的功率裕度，当换流器1的功率裕度s
vsc1,mar
大于0，则进行储能为配电网络1节点供电时的功率裕度核算步骤；否则，说明此时换流器1为集合t
dis1
中的节点供电时会超过其传输功率约束，将当前待恢复供电节点从集合t
dis1
的中删除，并将进行标识r1设为0，不再进行配电网1的供电恢复；s4、对配电网络2的恢复供电进行标识进行判断，若配电网络2进行恢复供电的标识r2为1，则进行该步骤，将配电网络2中当前待恢复供电的节点添加到t
dis2
中，并获取换流器2的功率裕度，当换流器2的功率裕度大于0，则进行储能为配电网络2节点供电时的功率裕度核算步骤；否则，说明此时换流器2为集合t
dis2
中的节点供电时会超过其传输功率约束，将当前待恢复供电节点从集合t
dis2
的中删除，并将进行标识r2设为0；s5、根据恢复供电负荷情况确定柔性互联装置交流侧电压幅值。2.根据权利要求1所述的基于储能型柔性互联装置的配电网故障恢复方法，其特征在于，所述步骤s5中根据恢复供电负荷情况确定柔性互联装置交流侧电压幅值的方法为：换流器1交流侧电压为：；式中：u
n
为电压额定值；t
k,vsc1
为从节点k到换流器1的支路集合，r
i,line
和x
i,line
分别为线路i的电阻和电抗；p
k,load
和q
k,load
分别为节点k的负荷有功功率和无功功率；换流器2交流侧电压为：；式中：t
m,vsc2
为从节点m到换流器2的支路集合，r
j,line
和x
j,line
分别为首端节点为线路j
的电阻和电抗；p
m,load
和q
m,load
分别为节点m的负荷有功功率和无功功率。3.根据权利要求1所述的基于储能型柔性互联装置的配电网故障恢复方法，其特征在于，储能型柔性互联装置中换流器采用定交流侧电压和交流侧频率控制，为故障侧负荷提供电压和频率支撑，储能采用定直流电压控制，实现故障后柔性互联配电网的功率平衡。4.根据权利要求1所述的基于储能型柔性互联装置的配电网故障恢复方法，其特征在于，所述储能为配电网络1节点供电时的功率裕度核算步骤包括：计算储能为节点供电时的功率裕度，当储能功率裕度大于0，说明此时储能为节点供电时不会超过其最大放电功率约束，可以对配电网络中的当前节点进行供电恢复，并将与当前节点相邻的下一个节点作为待恢复节点，转到步骤s3，直至所有节点都完成能否进行供电恢复的分析；当储能功率裕度小于0，说明此时储能为节点供电时会超过其最大放电功率约束，将当前节点从集合中去除，转到步骤s5。5.根据权利要求1所述的基于储能型柔性互联装置的配电网故障恢复方法，其特征在于，储能为配电网络2节点供电时的功率裕度核算步骤包括：计算储能为节点供电时的功率裕度，当储能功率裕度大于0，说明此时储能为节点供电时不会超过其最大放电功率约束，可以对配电网络中的当前节点进行供电恢复，并将与当前节点相邻的下一个节点作为待恢复节点，转到步骤s4，直至所有节点都完成能否进行供电恢复的分析；当储能功率裕度小于0，说明此时储能为节点供电时会超过其最大放电功率约束，将当前节点从集合中去除，转到步骤s5。6.根据权利要求1所述的基于储能型柔性互联装置的配电网故障恢复方法，其特征在于，获取换流器1的功率裕度的方法为：配电网络1中待恢复负荷的功率s
res,dis1
为：；式中，s
k,load
为节点k的功率值；柔性互联装置为集合t
dis1
的节点供电时，换流器1的功率裕度s
vsc1,mar
为：；式中，s
vsc1,max
为换流器1的传输功率上限。7.根据权利要求1所述的基于储能型柔性互联装置的配电网故障恢复方法，其特征在于，获取换流器2的功率裕度的方法为：配电网络2中待恢复负荷的功率s
res,dis2
为：；式中，s
m,load
为节点m的功率值；计算柔性互联装置为集合t
dis2
的节点供电时，换流器2的功率裕度s
vsc2,mar
为：；式中，s
vsc2,max
为换流器2的传输功率上限。
8.根据权利要求1所述的基于储能型柔性互联装置的配电网故障恢复方法，其特征在于，计算储能为节点供电时的功率裕度时，功率裕度s
ess,mar
如下所示：；式中，s
ess,max
为储能的最大放电功率。9.根据权利要求1所述的基于储能型柔性互联装置的配电网故障恢复方法，其特征在于，所述步骤s3、s4中对配电网络的恢复供电进行标识进行判断时，若配电网络恢复供电的进行标识不为1，则跳过当前步骤。10.根据权利要求1所述的基于储能型柔性互联装置的配电网故障恢复方法，其特征在于，储能型双端柔性互联配电网的运行参数包括线路的阻抗参数、负荷参数以及储能的最大充放电功率。

技术总结
本发明涉及基于储能型柔性互联装置的配电网故障恢复方法，双端柔性互联配电网的两台变压器均发生故障后，调整柔性互联装置中换流器和储能的控制方式，根据负荷功率情况，综合考虑功率平衡约束、柔性互联装置容量约束和电压约束，快速确定减负荷方案；本发明充分实现了储能型柔性互联装置中储能和换流器的配合，在柔性互联配电网中的变压器均发生故障时为负荷提高功率支撑，提高了提升供电可靠性；计算速度快，能有效满足在线运行控制的需求。能有效满足在线运行控制的需求。能有效满足在线运行控制的需求。


技术研发人员：胡益菲 闫龙 甄庆 于天一 卞海波 张恩杰 陆凌辉 刘爽 贾晓薇 袁霜晨 杜志敏 陈志华
受保护的技术使用者：国网天津市电力公司 国家电网有限公司
技术研发日：2023.08.09
技术公布日：2023/9/9