[0001] 本发明属于技术领域，尤其涉及一种基于网络重构的配电网可开放容量评估方法。

[0002] “双碳”背景下新兴柔性负荷快速发展，其间歇性和季节性的负荷特点，对传统电网运行方式提出了挑战，而电网的可开放容量的准确评估对于保障系统运行安全、提高设备利用水平至关重要。近年来，随着分布式电源技术的迅速发展，在开展配电网可开放容量计算时，除满足主变容量约束、馈线容量约束、电压约束等条件外，还有必要将分布式电源、潮流分布等约束考虑进去，形成更为完备合理的计算评估模型。而二阶锥规划方法是一种通过构建二阶锥模型来对电力系统的潮流进行计算的数学优化技术，该方法可以对力系统的复杂约束条件进行处理，在配电网可开放容量评估过程中呈现出寻优稳定、计算高效的特点。

[0003] 现有技术方案

[0004] 现有技术如，一种基于IGDT‑机会约束的配电网DG可开放容量评估方法，该方法包括：基于历史数据和概率统计理论,提出DG不确定性建模方法，基于DG安装现状，以DG可开放容量最大为目标，并综合考虑DG出力不确定性和决策者有限的储能预期成本,提出基于IGDT‑机会约束的配电网DG可开放容量评估方法；基于最优化理论和概率分布函数性质分别对IGDT模型以及节点电压机会约束进行处理,接着利用Cplex求解器对转化后的线性规划模型进行求解，从而得到基于IGDT‑机会约束的配电网DG可开放容量评估结果，为DG以及储能的合理配置提供参考。

[0005] 传统计算方法仍与实际情形有所差距，后续有必要将潮流、电压等约束考虑进去，形成更为完备合理的可开放容量计算模型。

[0006] 随着分布式电源接入配网的比例逐步提高，其对可开放容量的影响不可忽视。

[0007] 现有技术评估方法对评估模型中非线性约束难以处理、评估结果过于乐观，并且还存在着优化效率低下等问题。

[0067] 为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0068] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

[0069] 下面参照图1‑图4描述本发明一些实施例的技术方案。

[0070] 实施例1

[0071] 本发明提供了一个实施例，是一种基于网络重构的配电网可开放容量评估方法，本发明在考虑分布式电源接入和基于网络重构技术的前提条件下，提出的一种配电网可开放容量评估方法。具体是在可开放容量评估模型中引入分布式电源，可以使模型更为贴近实际，提高评估结果的准确性。

[0072] 本发明研究了含分布式电源和网络重构的配电网可开放容量计算问题，建立了考虑潮流分布、节点电压、线路容量等约束条件的配电网最大供电能力模型，应用二阶锥松弛技术解决了评估模型中非线性约束难以处理、评估结果过于乐观以及优化效率低下等问题。

[0073] 随着分布式电源技术的迅速发展，在开展配电网可开放容量计算时，除满足主变容量约束、馈线容量约束、电压约束等条件外，还将分布式电源、潮流分布等约束考虑进去，形成了更为完备合理的计算评估模型。

[0074] 本发明首先利用二阶锥规划理论将支路潮流模型中的非线性非凸约束转化为线性凸优化问题，采用相角松弛的方法实现非凸约束的松弛，可获得松弛后的支路潮流方程。然后以配电网最大供电能力为目标函数，对支路电流、变压器容量、潮流分布、节点电压约束等进行处理，并将转化后的线性凸优化模型系统调用yalmip+cplex求解器进行求解，最终得到基于网络重构的配电网可开放容量评估结果。

[0075] 本发明一种基于网络重构的配电网可开放容量评估方法，具体包括以下步骤：

[0076] 步骤1.利用二阶锥规划理论将支路潮流模型中的非线性非凸约束转化为线性凸优化问题；如图1所示，图1是本发明二阶锥优化模型的求解流程示意图。

[0077] 如图2所示，图2是本发明支路潮流模型图。本发明具体采用相角松弛的方法实现非凸约束的松弛，可获得松弛后的支路潮流方程如下式所示：

[0078]

[0079] 上式中，vj表示j节点电压，vi表示i节点电压，rij表示i、j两节点间的电阻，Pij表示支路ij上的有功功率，xij表示i、j两节点间的电抗，Qij表示支路ij上的无功功率，这几个参数无实质意义，是在公式松弛的过程中各参数的平方，lij表示支路ij的长度，Pj表示节点j功率，qj表示节点q功率，k表示节点k，j表示节点j，i表示节点i，Pjk表示支路ij的有功功率，Qjk表示支路ij的无功功率；

[0080] 步骤2.以配电网最大供电能力为目标函数，对支路电流、变压器容量、潮流分布、节点电压约束等进行非凸转凸的优化过程处理，并将转化后的线性凸优化模型系统调用yalmip+cplex求解器进行求解。其中，约束条件包括：基尔霍夫电流定律‑‑支路电流，网络辐射运行约束‑‑网络重构约束，支路电流限值约束‑‑支路电流约束，变电站容量限值约束‑‑变压器容量约束，有功和无功潮流约束‑‑潮流约束，变压器供电约束‑‑变压器约束，节点电压幅值约束‑‑电压约束，线路潮流限值约束‑‑潮流约束。

[0081] 其中目标函数为：

[0082]

[0083] 式中：Si为负荷d的增长倍数，Pd∈i为节点i的有功负荷，N为支路节点数。

[0084] 其约束条件包括：

[0085] (1)基尔霍夫电流定律。

[0086]

[0087] 式中：k＝0，1，…，Nc；Nc为N‑1故障数，其中k＝0为正常运行状态，1‑Nc为故障状态；Ig∈i表示节点i的电源电流；Iwt∈i、Ipv∈i分别表示节点i处风机与光伏的电流；Id∈i表示节点i的负荷电流；Iij为支路ij电流， 为支路ij负荷电流，Si为负荷d的增长倍数。

[0088] (2)网络辐射运行约束。

[0089]

[0090] 式中：NB、NG分别为节点和变电站数；xij为开关ij开合状态二进制变量，其中0表示开断，1表示闭合；SL为支路集合；该式表示在任意状态k下，开关闭合的数目为一定值，即节点数与电源数之差，此时系统拓扑将保持为辐射状。

[0091] (3)支路电流限值约束。

[0092]

[0093] 式中： 为支路ij的最大载流量，Iij为其负值。

[0094] (4)变电站容量限值约束。

[0095]

[0096] 式中： 为变压器最大允许电流， 为节点电流。

[0097] (5)有功和无功潮流约束。

[0098]

[0099]

[0100] Pij＝‑UiUj(gij cosθij+bij sinθij)+Ui2(gsi+gij)              (9)[0101] Qij＝‑UiUj(gij sinθij‑bij cosθij)‑Ui2(bsi+bij)             (10)[0102] 式中：Pg、Qg分别为头结点处由大电网流入的功率；Pd、Qd分别表示负荷d的电阻性和电感(容)性分量；Pij、Qij为支路ij的有功和无功潮流；gij、gsi、bij、bsi为支路ij和对地支路的导纳；Ui和θi分别为节点i的电压幅值和相角，一起构成电压相量，θij＝θi‑θj；Pwt、Ppv分别为风机和光伏的有功出力；Qwt和Qpv分别为风机和光伏的无功出力；Uj为j点电压，SB为线路节点，Si为负荷d的增长倍数；

[0103] (6)变压器供电约束。

[0104]

[0105] 上式中，Pg为 的负值， 为变压器最大允许有功功率，SG为支路节点；

[0106]

[0107] 上式中，Qg为 的负值， 为变压器最大允许无功功率；

[0108] (7)节点电压幅值约束。

[0109]

[0110] 上式中，Ui为 的负值， 为节点i最高电压限值,Ui为节点i的电压幅值,SB为支路节点；

[0111] (8)线路潮流限值约束。

[0112]

[0113] 式中：xij为开关ij开合状态二进制变量，Sij为支路ij的视在功率，为支路ij的最大允许视在功率，SL为支路集合。

[0114] 步骤3.经过步骤2中上述8个约束条件求解，最终得到各节点负荷的增长倍数Si以及配电网最大供电能力。

[0115] 实施例2

[0116] 本发明又提供了一个实施例，是一种基于网络重构的配电网可开放容量评估方法。本实施例对33节点系统进行仿真优化计算，优化目标包括网损程度、可开放容量大小等。

[0117] 如图3所示，图3为33节点配电网系统的网络拓扑示意图，该系统中包含33个节点和37条支路。除首节点外，系统有32个负荷节点，其中虚线支路部分为联络开关支路，其余支路开关默认为分段开关，为常闭状态。系统的电压基准值UB＝12.66kV，容量基准值SB＝10MVA，总有功负荷P＝6.71MW，无功负荷Q＝4.16MVar，每条支路的电流限值均为250.0A，电压运行限值为0.94‑1.06pu。将IEEE‑33配电系统在考虑网络重构和网损降低的情形下开展可开放容量的计算测试，负荷容量取其80％为限值。

[0118] 如图4所示，图4给出了在配电网可开放容量最大的情形下配网重构后的网络拓扑结果，断开的支路分别为6‑7、8‑9、13‑14、27‑28、31‑32。

[0119] 实施例3

[0120] 本发明又提供了一个实施例，是一种基于网络重构的配电网可开放容量评估装置，包括：

[0121] 转化模块，用于利用二阶锥规划理论将支路潮流模型中的非线性非凸约束转化为线性凸优化问题；

[0122] 处理和求解模块，用于以配电网最大供电能力为目标函数，对支路电流、变压器容量、潮流分布、节点电压约束进行处理，并将转化后的线性凸优化模型系统调用yalmip+cplex求解器进行求解；

[0123] 配电网最大供电能力取得模块，用于通过求解,得到各节点负荷的方法倍数Si以及配电网最大供电能力。

[0124] 本发明一种基于网络重构的配电网可开放容量评估装置用于实现如实施例1‑2所述的任一一种基于网络重构的配电网可开放容量评估方法的步骤。

[0125] 实施例4

[0126] 基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储介质、处理器及存储在存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现实施例1或2所述的任一一种基于网络重构的配电网可开放容量评估方法的步骤。

[0127] 实施例5

[0128] 基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例1或2所述的任一一项一种基于网络重构的配电网可开放容量评估方法的步骤。

[0129] 本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD‑ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

[0130] 本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

[0131] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

[0132] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

[0133] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。