一种基于嵌套构造的配电网孤岛模式自愈方法与流程

1.本发明涉及配电网发电技术领域，尤其涉及一种基于嵌套构造的配电网孤岛模式自愈方法。


背景技术：

2.全球对能源的需求急剧上升，同时大数据和信息爆炸对各产业发展带来较大冲击，促使电力市场的交易化进程也随之发生变化，电网发展更稳定、更安全、更经济的需求迫在眉睫，这就意味着更高的可靠性和更佳优质的电能质量成为当前发展的必然选择。
3.分布式电源(dg)具有经济、绿色、安装范围小等明显优势，因此应用技术也产生了规模性的发展，含dg的配电网对电网运行带来可能的多样性，同时多端的工作电源网络在配电网的全面保护设置方面成为了新的难题。如何更好的提升电网运行中的电能综合质量，实现配电网故障自愈从而提高电网的运行能力？答案指向分布式电源装置在配电网络中的配置与运用。
4.显然，不能独立于整个电力系统单独研究配电网络的故障自愈，综合整个电力系统考虑，故障自愈应用模块非常广泛，涵盖保护装置、故障监测定位装置、数据的监控分析设备、电力分布监测评估、智能设备、通讯设备、备用电源等，要使电网获得从故障中尽可能快的恢复正常运行或较大范围的维持供电的自愈控制能力，必须基于以上各模块与电力系统形成和谐的配合，电力系统所配置的故障自愈系统，需要确保电网运行时可以完成尽可能快的发现故障、快速且准确的定位故障、较小范围的隔离故障。故障产生的时候，不需要或仅仅要求少数人力干涉下，迅速隔绝故障地区、并且展开自我恢复，规避大型的停电意外突发事故的产生。配电网络在电力系统中起到电能再次分配的作用，因为配电网连接着输电端、变压点、用电户。
5.在发生电力系统故障造成的用户“失电”事件中，配电网故障引发的停电事件超过总数的八成以上(实际生产中数据分析表明)，因此，要提高电力系统供电稳定性及可靠度，首先要瞄准提升配电网络发生故障时的自愈控制能力。过去15年左右，国内多个城市都在先后开展电网改造工程，大范围的改造使得城市配电网在信息化和智能化方面发生了较大的变化，因此对配电网的运行模式和保护配置带来了新的要求。综上可知，研究考配电网在故障后的智能自愈方法是亟需解决的关键问题。


技术实现要素：

6.本发明提出了一种基于嵌套构造的配电网孤岛模式自愈方法，其目的是：最大限度地减少分布式发电的未使用容量，以恢复孤岛阶段的应急服务并提高配电网在孤岛模式下的弹性。
7.本发明技术方案如下：
8.一种基于嵌套构造的配电网孤岛模式自愈方法，包括如下步骤：
9.s1：构造适用于由n个微电网组成的大型配电网的嵌套系统；
10.s2：构造包含两阶段的嵌套恢复决策系统以实现电网自愈，其中第一阶段针对连网模式，第二阶段针对孤岛模式；
11.s3：对构建的嵌套恢复决策系统进行求解，评估解决方案，若满足约束条件则计算结束，否则重复执行本步骤，直至重新得到的解决方案满足约束条件，得到最终的解。
12.进一步地，所述步骤s1构造的适用于由n个微电网组成的大型配电网的嵌套系统中，相邻的微电网以嵌套的形式相互共享电力，最外层的微电网与电网相连，从外层到内层的微电网提供电力共享支持；每个微电网由风电场和储能系统组成，在交流微电网中考虑了住宅负荷；通过电压源变换器连接在每个微电网处以控制电压和频率。
13.进一步地，所述步骤s2中，第一阶段在连网模式下运行，第一阶段作为所述嵌套恢复决策系统的起点，嵌套系统中外层的微电网控制实体可以访问其自身的数据实体以及包含在其内部的微电网的数据实体，在第一阶段通过分配来自多个微电网的所有实体，促进控制器嵌套形成。
14.进一步地，所述嵌套恢复决策系统的目标函数为：
15.min:
16.max:
17.其中，是微电网单个发电机的最大容量，是微电网单个发电机的瞬时提取功率，表示第i个微电网中每台发电机的未使用容量，ω
mg
表示网络中的微网集合；表示第i个微电网中每台发电机的有功发电量，表示第i个微电网中储能系统的有功发电量。
18.进一步地，步骤s3所述对构建的嵌套恢复决策系统进行求解的方法为：
19.a.所述嵌套恢复决策系统旨在计算一个解使所有事件下最大化发电机的瞬时提取功率，该解被分为两个阶段：连网状态阶段t
k-1
和孤岛阶段tk，所述目标函数表示为：
[0020][0021]
其中，t
k-1
表示网络中连网状态的时刻，tk表示网络中孤岛状态的时刻，表示第一阶段连网模式下第i个微电网中每台发电机的有功功率，表示第一阶段连网模式下第i个微电网中储能系统的有功功率，表示第二阶段孤岛模式期间第i个微电网中每台发电机的有功功率，表示第二阶段孤岛模式期间第i个微电网中储能的有功功率；
[0022]
b.基于第一阶段的解，通过如下方程简化目标函数：
[0023][0024]
其中，tr表示网络中重新连接状态的时刻，表示第i个微电网第二阶段所需
功率增量，当t≥tr或t＜tk时，函数设置为零；否则，函数设置为第i个微电网第二阶段所需功率增量；
[0025]
c.第一阶段的目标是每组发电机和储能的发电量最大化，嵌套的概念是建立在不同微电网之间的亏量表述上的，如下式所示：
[0026][0027]
并且第一阶段的解是通过线路计算矩阵形成的，如下式所示：
[0028][0029]
其中和是(i+n)级的负载变化和vsc功率，亏量是由前(i+n-1)微电网计算出来的；
[0030]
d.第二阶段引入第一阶段的计算结果作为初始值为算法建立一个参考，第二阶段的目标函数为：
[0031][0032]
其中，initialization表示第一阶段的计算结果，作为第二阶段的初始值，表示第i个微电网中每台发电机的未使用容量，ωk表示偶发事件集合，表示第i个微电网第二阶段所需功率增量；
[0033]
对于可行的解它与(i+n-1)微电网的亏量有关，如下式所示：
[0034][0035]
指数矩阵b
xy
是指第x个微电网上的第y个位置，决定了第(i+1)个微电网上可用的分布式发电额外提取的功率量；第(i+1)个微电网与它的前一个微电网i是相互联系的，基于此确定指数矩阵b
xy
的取值，得到整个网络的索引矩阵，表示为
[0036][0037]
从而得到可行的解
[0038]
进一步地，步骤s3所述约束条件包括运行约束，所述运行约束包括功率平衡约束、发电机运行约束、储能运行约束、负载运行约束、vsc运行约束和发电机视在功率约束；
[0039]
功率平衡约束：
[0040][0041][0042]
其中，表示第i个微电网中每台发电机的有功发电量，表示第i个微电网中储能系统的有功发电量，表示第i个微电网中每个负载的有功功率，表示第i个微电网中每个vsc的有功功率，表示从第(i-1)个微电网到第j个微电网的交互有功功率，表示第i个微电网中每台发电机的无功发电量，表示第i个微电网中储能系统的无功发电量，表示第i个微电网中每个负载的无功功率，表示第i个微电网中每个vsc的无功功率，表示从第(i-1)个微电网到第j个微电网的交互无功功率，ω
mg
表示网络中的微网集合，ωi表示与第j个微网共享电力的微网集合，ω
gen
表示发电机集合，ω
ess
表示电池储能系统的集合，ω
l
表示负载的集合，ω
vsc
表示电压源变换器的集合；
[0043]
发电机运行约束：
[0044][0045]
其中，和分别表示每台发电机的有功功率输出的上限和下限，ωg表示风场发电机组集合；
[0046]
储能运行约束：
[0047][0048]
其中，和分别表示每台发电机的有功功率输出的上限和下限；
[0049]
负载运行约束：
[0050][0051]
其中，和分别表示每个负载消耗有功功率的上限和下限；
[0052]
vsc运行约束：
[0053][0054]
其中，和分别表示通过电压源变换器电流的上限和下限；
[0055]
发电机视在功率约束：
[0056][0057][0058]
其中，和分别表示第i个和第j个微电网之间传输的视在功率的上限和下限，表示第i个和第j个微电网之间传输的视在功率，表示第i个和第j个微电网之间传输的有功功率，表示第i个和第j个微电网之间传输的无功功率。
[0059]
进一步地，步骤s3所述约束条件还包括解的指数约束：
[0060][0061]
其中，b
ij
表示第i个和第j个微电网之间的解指数系数，和b
ij
分别表示第i个和第j个微电网之间的解指数系数的上限和下限。
[0062]
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：首先构造适用于由n个微电网组成的大型配电网的嵌套系统，其中网络控制方案被构建在分层结构上，网络中相邻微电网之间的电力共享策略是从外到内的微电网负载，最外层的微电网只与公用电网交换电力；进一步构造包含两阶段的嵌套恢复决策系统：第一阶段是指故障前场景，它为联网的微电网分布式发电找到一个解作为初始设置；第二阶段根据各自微电网的缺陷，使用解指数矩阵计算额外的再分配要求。本方法可以在孤岛事件发生后立即启动快速控制参考估计，然后根据整个系统的亏量计算提供解，并促进相邻微电网之间的协调，以确保适当的电力共享，同时促进孤岛模式下改进的频率和电压恢复。本方法实现了最大限度地减少分布式发电的未使用容量以恢复孤岛阶段的应急服务，并提高了配电网在孤岛模式下的弹性。
[0063]
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
[0064]
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
[0065]
图1为本发明的流程图；
[0066]
图2为典型的包含n个微电网的配电网系统示意图；
[0067]
图3为配电网控制系统的典型结构：(a)集中式，(b)分散式，(c)嵌套式；
[0068]
图4为本发明所述嵌套恢复决策系统的结构示意图；
[0069]
图5为45节点的网状配电网测试系统示意图；
[0070]
图6为通过本发明在网络中进行功率共享：(a)公用电网功率和从微电网-2到微电网-1的功率共享，(b)分布式发电机功率，(c)通过电压源转换器的功率；
[0071]
图7为通过传统方法在网络中进行功率共享：(a)公用电网电力和从微电网-2到微电网-1的电力共享，(b)分布式发电机功率，(c)通过电压源转换器的功率。
具体实施方式
[0072]
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0073]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
[0074]
如图1，一种基于嵌套构造的配电网孤岛模式自愈方法，包括如下步骤：
[0075]
s1：构造适用于由n个微电网组成的大型配电网的嵌套系统。
[0076]
如图2，嵌套系统是针对由n个微电网组成的大型配电网而制定的。相邻的微电网以嵌套的形式相互共享电力，最外层的微电网与电网相连，从外层到内层的微电网提供电力共享支持，共享电力从外部微电网转移到内部微电网，到达各自微电网负载的末端。该方法是在考虑n个微电网的情况下形成的。每个微电网由风电场和储能系统(dg)组成，这两个系统统称为分布式发电。在交流微电网中考虑了住宅负荷。此外，通过电压源变换器(vsc)连接在每个微电网处以控制电压和频率。
[0077]
如图3(a)，集中式控制器采用单个控制实体的原理向单个微电网实体提供信息。微电网-2和微电网-1具有控制实体，其包含各自数据实体的测量数据的信息。向微电网馈电的控制实体是集中调节的，它完全依赖于通信链路，这与系统中的延迟有关。
[0078]
相比之下，分散式方法根据图3(b)独立调节每个微电网控制器。微电网-2和微电网-1都有单独的控制实体馈送到微电网，其中包含来自测量数据实体的信息，控制实体的独立性使得操作快速高效。
[0079]
嵌套形式在图3(c)中显示，其中控制实体知道相邻状态。由于控制器的虚拟嵌套形式，该方案从内部网络到外部网络考虑微电网。例如，在嵌套形式中，微电网-1具有相同的结构化控制实体，微电网-2控制实体实际上将微电网-1和微电网-2的控制状态包括在一起。为了理解从外圈到内圈策略的形成，突出显示了代表两个控制实体状态边界的内部矩形和外部矩形。微电网-1控制实体控制的数据实体位于内部矩形内。在微电网-2控制馈送实体下，来自微电网-2和微电网-1的两个数据实体都被合并并表示在外部矩形内，这最终表明微电网-2控制实体知道所有实体。此外，当微电网-2控制实体运行时，它会考虑自己的微电网以及物理相邻微电网的状态。
[0080]
s2：构造包含两阶段的嵌套恢复决策系统以实现电网自愈，其中第一阶段针对连
网模式，第二阶段针对孤岛模式。
[0081]
如图4所示，嵌套恢复决策系统包含两个阶段，第一阶段在连网模式下运行，第一阶段作为所述嵌套恢复决策系统的起点，嵌套系统中外层的微电网控制实体可以访问其自身的数据实体以及包含在其内部的微电网的数据实体，在第一阶段通过分配来自多个微电网的所有实体，在嵌套恢复决策系统的算法中促进了嵌套形成。例如：n个微电网为具有嵌套恢复决策系统的控制实体：微电网-1具有嵌套恢复决策系统-1，微电网-2具有嵌套恢复决策系统-2，并且微电网-n具有控制实体嵌套恢复决策系统-n。在每个嵌套恢复决策系统控制实体下，显示了本地数据实体，它们携带自己微电网的信息。嵌套恢复决策系统-1可以访问三个数据实体。然而，嵌套恢复决策系统-2可以访问六个实体，包括它自己的微电网(微电网-2)以及内部微电网(微电网-1)。基于从实体访问信息的设计，控制器实际上形成了嵌套的形式。最外部的微电网控制，嵌套恢复决策系统-n可以访问内部微电网的所有数据实体，该设计使得整个算法能够以嵌套的方式运行功率共享。
[0082]
s3：对构建的嵌套恢复决策系统进行求解，评估解决方案，若满足约束条件则计算结束，否则重复执行本步骤，直至重新得到的解决方案满足约束条件，得到最终的解。
[0083]
具体地，所述嵌套恢复决策系统的目标函数按如下方法确定：
[0084]
首先，嵌套恢复决策系统旨在提高大型配电网中不同微电网之间的协调性，目的是通过外部相邻微电网来补偿内部微电网的任何亏量。随着嵌套的形成，通过控制最小化微电网的未使用容量来实现：
[0085][0086]
其中，是微电网单个发电机的最大容量，是微电网单个发电机的瞬时提取功率，表示第i个微电网中每台发电机的未使用容量，ω
mg
表示网络中的微网集合。
[0087]
其次，任何微电网的最大发电量是固定的，为了最大限度地减少未使用的容量，控制器应能最大限度地减少最大发电量和当前发电状态之间的差异。为了最小化未使用容量，关键是最大限度地提高瞬时发电量：
[0088][0089]
其中，表示第i个微电网中每台发电机的有功发电量，表示第i个微电网中储能系统的有功发电量。
[0090]
所述嵌套恢复决策系统的约束条件包括运行约束，在多个微电网系统中，所有的发电和负载都应满足运行约束以平衡电力。所述运行约束包括功率平衡约束、发电机运行约束、储能运行约束、负载运行约束、vsc运行约束和发电机视在功率约束。
[0091]
σp
i-1.j
表示两个嵌套的微电网之间的交换功率以补偿来自下级微电网的亏量，考虑到第i层和i-1到j层之间的交换功率传输，有功和无功功率平衡约束：
[0092]
[0093][0094]
其中，表示第i个微电网中每台发电机的有功发电量，表示第i个微电网中储能系统的有功发电量，表示第i个微电网中每个负载的有功功率，表示第i个微电网中每个vsc的有功功率，表示从第(i-1)个微电网到第j个微电网的交互有功功率以补偿来自下级微电网的亏量，表示第i个微电网中每台发电机的无功发电量，表示第i个微电网中储能系统的无功发电量，表示第i个微电网中每个负载的无功功率，表示第i个微电网中每个vsc的无功功率，表示从第(i-1)个微电网到第j个微电网的交互无功功率，ω
mg
表示网络中的微网集合，ωi表示与第j个微网共享电力的微网集合，ω
gen
表示发电机集合，ω
ess
表示电池储能系统的集合，ω
l
表示负载的集合，ω
vsc
表示电压源变换器的集合。
[0095]
发电机运行约束：
[0096][0097]
其中，和分别表示每台发电机的有功功率输出的上限和下限，ωg表示风场发电机组集合。
[0098]
储能运行约束：
[0099][0100]
其中，和分别表示每台发电机的有功功率输出的上限和下限。
[0101]
负载运行约束：
[0102][0103]
其中，和分别表示每个负载消耗有功功率的上限和下限。
[0104]
vsc运行约束：
[0105][0106]
其中，和分别表示通过电压源变换器电流的上限和下限。
[0107]
发电机视在功率约束：
[0108][0109][0110]
其中，和分别表示第i个和第j个微电网之间传输的视在功率的上限和下限，表示第i个和第j个微电网之间传输的视在功率，表示第i个和第j个微电网之间传输的有功功率，表示第i个和第j个微电网之间传输的无功功率。
[0111]
所述约束条件还包括解的指数约束，第二阶段解的指数矩阵b
xy
决定了交换的亏量程度，由每个嵌套的微电网的重新调度单元进行补偿，边界条件被推导为：
[0112][0113]
其中，b
ij
表示第i个和第j个微电网之间的解指数系数，和b
ij
分别表示第i个和第j个微电网之间的解指数系数的上限和下限。
[0114]
进一步地，对构建的嵌套恢复决策系统进行求解的方法为：
[0115]
a.所述嵌套恢复决策系统旨在计算一个解使所有事件下最大化发电机的瞬时提取功率，假设分布式发电包括发电机和储能，即等于和的总和。该解被分为两个阶段：连网状态阶段t
k-1
和孤岛阶段tk，所述目标函数表示为：
[0116]
max:
[0117]
其中，t
k-1
表示网络中连网状态的时刻，tk表示网络中孤岛状态的时刻，表示第一阶段连网模式下第i个微电网中每台发电机的有功功率，表示第一阶段连网模式下第i个微电网中储能系统的有功功率，表示第二阶段孤岛模式期间第i个微电网中每台发电机的有功功率，表示第二阶段孤岛模式期间第i个微电网中储能的有功功率。
[0118]
b.基于第一阶段的解，通过如下方程简化目标函数：
[0119][0120]
其中，tr表示网络中重新连接状态的时刻，表示第i个微电网第二阶段所需功率增量，当t≥tr或t＜tk时，函数设置为零；否则，函数设置为第i个微电网第二阶段所需功率增量，第二阶段可能受到任何形式的干扰，即孤岛、故障条件、负载变化等。
[0121]
c.第一阶段解：第一阶段的目标是每组发电机和储能的发电量最大化，嵌套的概念是建立在不同微电网之间的亏量表述上的，如下式所示：
[0122][0123]
并且第一阶段的解是通过线路计算矩阵形成的，如下式所示：
[0124][0125]
其中和是(i+n)级的负载变化和vsc功率，亏量是由前(i+n-1)微电网计算出来的。
[0126]
d.第二阶段解：假设任何微电网发电机出现故障，被跳闸的发电机和储能不能再向相应的微电网注入功率。嵌套恢复决策系统算法引入第一阶段的计算结果作为初始值为算法建立一个参考，通过制定一个解决方案索引矩阵，它包含了每个微电网之间的关系。第二阶段的目标函数为：
[0127][0128]
其中，initialization表示第一阶段的计算结果，作为第二阶段的初始值，表示第i个微电网中每台发电机的未使用容量，ωk表示偶发事件集合，表示第i个微电网第二阶段所需功率增量。
[0129]
一旦第一阶段提供一个可行的解以保持电压和频率的统一控制，第二阶段的问题就得到解决，由于所有的控制都是平行和嵌套进行的，因此解要求将所有的微电网连接起来以获得可行的解。公式(1)有助于解决这些问题，对于可行的解它与(i+n-1)微电网的亏量有关，如下式所示：
[0130][0131]
指数矩阵b
xy
是指第x个微电网上的第y个位置，决定了第(i+1)个微电网上可用的分布式发电额外提取的功率量。显然，第(i+1)个微电网与它的前一个微电网i是相互联系的。因此，b
11
指数被用作相应亏量的决策变量。然而，其他级别{(i+1)，(i+2)，...(i+n-1)}的指数，指数矩阵必须为零。
[0132][0133]
对于(i+2)级，b
21
和b
22
指数是与两级亏量共同相关的函数：
[0134][0135]
对于最高级别(i+n)，这个层次包括系数{b(
i+n-1)1
，b
(i+n-1)2
，b
(i+n-1)3
，
…
，b
(i+n-1)(i+n-1)
}，表示为：
[0136][0137]
最后得到整个网络的索引矩阵，表示为
[0138][0139]
从而得到可行的解
[0140]
下一步评估解决方案，若满足所述约束条件则计算结束，否则重复执行对所述嵌套恢复决策系统进行求解的步骤，直至重新得到的解决方案满足约束条件，得到最终的解。
[0141]
如图5，对本方法在45节点微电网测试系统上进行了验证，包括两个微电网来验证嵌套自愈控制策略，已跳闸的发电机组在阴影区域显示为微电网-i停电。
[0142]
如图6-7，为了评估嵌套恢复决策系统的应用，系统中考虑了由微电网-2和微电网-1组成的网状微电网。公用电网在10秒内断开连接，并发生孤岛事件。在20秒处，微电网-1在节点31处丢失其分布式发电。
[0143]
图6和图7表示了使用本方法和传统方法的网络中的功率流。在这两张图中，通过公用电网的电力流(pg)和从微电网-2到微电网-1的电力共享(p
ex
)如子图(a)所示，两个微电网的分布式发电功率(p
r2
和p
r1
)如子图(b)所示，通过电压源转换器(p
vsc2
和p
vscl
)的功率流如子图(c)所示。在图6(a)中可以观察到孤岛状态，其中pg达到零。由于公用电网的断开，微电网出现了一定的亏量。作为第一阶段的嵌套恢复决策系统，功率共享策略已经在连网模式下工作。在10秒内，一旦公用电网处于孤岛状态，控制开始第二阶段，并将第一阶段设定的初始化输入算法。使用确定的解矩阵有助于重新分配微电网-2的发电量。在图6中可以看到在10秒时的过渡情况，这显示了明显的平滑过渡和改进的功率共享。
[0144]
传统方法的性能在图7中展示，从电网模式到孤岛模式的过渡出现了变化，这影响了功率分配和电压源变换器。此外，在20秒时，微电网-1分布式发电机跳闸，这导致了零发电。所提出的控制器在孤岛模式的第二阶段运作，观察系统的进一步变化并重复同样的过程。从这个角度来看，在20s时，本方法使用来自孤岛模式的解作为初始化，并使用解索引矩阵找到解决方案。
[0145]
图6描述了应用本方法进行控制的过渡情况。可以看出，微电网-2向微电网-1负载转移电力并进行平滑过渡，配电网具有自我修复能力。另一方面，在图7中可以看到变化，传
统方法能从微电网-2启动功率共享，然而由于过渡不平滑，最终处于较高的振荡状态。此外，20秒的过冲导致终端电压的振荡。在孤岛模式和突发事件(10s和20s)期间，本方法参与功率共享以实现平稳过渡。在传统的方法中，系统在过渡期间会出现过冲和欠冲的情况，图7(b)中过渡期间的电压波动引发了更高的振荡，这种振荡是不可取的。
[0146]
综合上述仿真分析可知，本方法提出的配电网的嵌套恢复决策系统可以帮助配电网在孤岛状态下实现有效的自愈恢复，有助于提高配电网的运行弹性。
[0147]
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于嵌套构造的配电网孤岛模式自愈方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：构造适用于由n个微电网组成的大型配电网的嵌套系统；s2：构造包含两阶段的嵌套恢复决策系统以实现电网自愈，其中第一阶段针对连网模式，第二阶段针对孤岛模式；s3：对构建的嵌套恢复决策系统进行求解，评估解决方案，若满足约束条件则计算结束，否则重复执行本步骤，直至重新得到的解决方案满足约束条件，得到最终的解。2.如权利要求1所述的基于嵌套构造的配电网孤岛模式自愈方法，其特征在于：所述步骤s1构造的适用于由n个微电网组成的大型配电网的嵌套系统中，相邻的微电网以嵌套的形式相互共享电力，最外层的微电网与电网相连，从外层到内层的微电网提供电力共享支持；每个微电网由风电场和储能系统组成，在交流微电网中考虑了住宅负荷；通过电压源变换器连接在每个微电网处以控制电压和频率。3.如权利要求1所述的基于嵌套构造的配电网孤岛模式自愈方法，其特征在于：所述步骤s2中，第一阶段在连网模式下运行，第一阶段作为所述嵌套恢复决策系统的起点，嵌套系统中外层的微电网控制实体可以访问其自身的数据实体以及包含在其内部的微电网的数据实体，在第一阶段通过分配来自多个微电网的所有实体，促进控制器嵌套形成。4.如权利要求1所述的基于嵌套构造的配电网孤岛模式自愈方法，其特征在于，所述嵌套恢复决策系统的目标函数为：min:max:其中，是微电网单个发电机的最大容量，是微电网单个发电机的瞬时提取功率，表示第i个微电网中每台发电机的未使用容量，ω
mg
表示网络中的微网集合；表示第i个微电网中每台发电机的有功发电量，表示第i个微电网中储能系统的有功发电量。5.如权利要求4所述的基于嵌套构造的配电网孤岛模式自愈方法，其特征在于，步骤s3所述对构建的嵌套恢复决策系统进行求解的方法为：a.所述嵌套恢复决策系统旨在计算一个解使所有事件下最大化发电机的瞬时提取功率，该解被分为两个阶段：连网状态阶段t
k-1
和孤岛阶段t
k
，所述目标函数表示为：max:其中，t
k-1
表示网络中连网状态的时刻，t
k
表示网络中孤岛状态的时刻，表示第一阶段连网模式下第i个微电网中每台发电机的有功功率，表示第一阶段连网模式下第i个微电网中储能系统的有功功率，表示第二阶段孤岛模式期间第i个微电网中每台发电机的有功功率，表示第二阶段孤岛模式期间第i个微电网中储能的有功功率；b.基于第一阶段的解，通过如下方程简化目标函数：
max:其中，t
r
表示网络中重新连接状态的时刻，表示第i个微电网第二阶段所需功率增量，当t≥t
r
或t＜t
k
时，函数设置为零；否则，函数设置为第i个微电网第二阶段所需功率增量；c.第一阶段的目标是每组发电机和储能的发电量最大化，嵌套的概念是建立在不同微电网之间的亏量表述上的，如下式所示：并且第一阶段的解是通过线路计算矩阵形成的，如下式所示：其中和是(i+n)级的负载变化和vsc功率，亏量是由前(i+n-1)微电网计算出来的；d.第二阶段引入第一阶段的计算结果作为初始值为算法建立一个参考，第二阶段的目标函数为：min:其中，initialization表示第一阶段的计算结果，作为第二阶段的初始值，表示第i个微电网中每台发电机的未使用容量，ω
k
表示偶发事件集合，表示第i个微电网第二阶段所需功率增量；对于可行的解它与(i+n-1)微电网的亏量有关，如下式所示：指数矩阵b
xy
是指第x个微电网上的第y个位置，决定了第(i+1)个微电网上可用的分布式发电额外提取的功率量；第(i+1)个微电网与它的前一个微电网i是相互联系的，基于此确定指数矩阵b
xy
的取值，得到整个网络的索引矩阵，表示为
从而得到可行的解6.如权利要求1所述的基于嵌套构造的配电网孤岛模式自愈方法，其特征在于:步骤s3所述约束条件包括运行约束，所述运行约束包括功率平衡约束、发电机运行约束、储能运行约束、负载运行约束、vsc运行约束和发电机视在功率约束；功率平衡约束：其中，表示第i个微电网中每台发电机的有功发电量，表示第i个微电网中储能系统的有功发电量，表示第i个微电网中每个负载的有功功率，表示第i个微电网中每个vsc的有功功率，表示从第(i-1)个微电网到第j个微电网的交互有功功率，表示第i个微电网中每台发电机的无功发电量，表示第i个微电网中储能系统的无功发电量，表示第i个微电网中每个负载的无功功率，表示第i个微电网中每个vsc的无功功率，表示从第(i-1)个微电网到第j个微电网的交互无功功率，ω
mg
表示网络中的微网集合，ω
i
表示与第j个微网共享电力的微网集合，ω
gen
表示发电机集合，ω
ess
表示电池储能系统的集合，ω
l
表示负载的集合，ω
vsc
表示电压源变换器的集合；发电机运行约束：其中，和分别表示每台发电机的有功功率输出的上限和下限，ω
g
表示风场发电机组集合；储能运行约束：其中，和分别表示每台发电机的有功功率输出的上限和下限；负载运行约束：
其中，和分别表示每个负载消耗有功功率的上限和下限；vsc运行约束：其中，和分别表示通过电压源变换器电流的上限和下限；发电机视在功率约束：束：其中，和分别表示第i个和第j个微电网之间传输的视在功率的上限和下限，表示第i个和第j个微电网之间传输的视在功率，表示第i个和第j个微电网之间传输的有功功率，表示第i个和第j个微电网之间传输的无功功率。7.如权利要求6所述的基于嵌套构造的配电网孤岛模式自愈方法，其特征在于，步骤s3所述约束条件还包括解的指数约束：其中，b
ij
表示第i个和第j个微电网之间的解指数系数，和b
ij
分别表示第i个和第j个微电网之间的解指数系数的上限和下限。

技术总结
本发明公开了一种基于嵌套构造的配电网孤岛模式自愈方法，包括：构造适用于由n个微电网组成的大型配电网的嵌套系统；构造包含两阶段的嵌套恢复决策系统以实现电网自愈，其中第一阶段针对连网模式，第二阶段针对孤岛模式；对构建的嵌套恢复决策系统进行求解，评估解决方案，若满足约束条件则计算结束，否则重复执行本步骤，直至重新得到的解决方案满足约束条件，得到最终的解。本方法使配电网在孤岛状态下实现了有效的自愈恢复，提高了配电网的运行弹性。弹性。弹性。


技术研发人员：余志文 卢建刚 刘海信 阮光宗 赵瑞峰 赵洪睿 潘凯岩 张峻诚
受保护的技术使用者：东方电子股份有限公司
技术研发日：2023.05.23
技术公布日：2023/9/23