基于节点状态优化的配电网故障恢复混合整数线性规划方法

为准确、快速地获取配电网故障恢复最优策略,提出基于节点状态优化的故障恢复混合整数线性规划方法。首先提出节点状态变量概念及其节点属性和电源属性,在此基础上建立节点状态变量-开关状态变量的线性函数关系,即开关状态线性模型;然后运用恒功率负荷线性化方法,建立基于基尔霍夫定律的电流及电压线性等式,等式中节点电压及支路电流等状态变量受节点状态变量及开关状态变量的约束;最后形成以切负荷及开关操作次数最少为目标的故障配电网最优潮流混合整数线性规划模型,即故障恢复模型。算例仿真验证了所提模型的合理性及有效性。     

考虑电池储能老化和需求侧响应的交直流混合配电网动态重构方法

现有的电池储能模型一方面认为电池的充放电功率和效率为固定不变的,另一方面有关电池储能的充放电过程对循环老化的影响缺少考虑,这与电池单元本体的非线性等效电路模型相违背。因此,考虑电池储能的循环老化成本、需求侧响应,提出了交直流混合配电网动态重构方法。通过对实际电池储能的充放电功率的运行区域进行采样,在凸包络的采样点集合中将非理想状态下的电池储能模型重构为线性模型。在此基础上,分别建立了基于累积吞吐电量和放电深度的循环老化成本模型,构建了综合成本最小化的交直流混合配电网动态重构模型。并采用混合整数二阶锥规划方法求解。在改进的33节点算例上仿真验证了所提基于放电深度的循环老化成本模型的经济性,分析了交直流混合配电网重构方法经济性的影响因素。     

考虑低碳和柔性负荷的有源配电网混合整数二阶锥规划

在配电网低碳化背景下,提出了考虑碳排放和柔性负荷的有源配电网混合整数二阶锥规划模型,目标是在满足网络运行约束和CO₂排放上限的前提下,给出总成本最小的投资策略。考虑新能源、负荷和能源价格的不确定性,提出了基于k均值的场景聚类方法。模型的决策变量为更换过载线路、投建新能源和储能装置,以及投建稳压器和电容器组等电压控制设备,并考虑了多项式形式的电压相关型的柔性负荷、网络重构以及碳排放额约束。针对规划模型的非凸非线性特征,采用虚拟需求法将网络重构建模为混合整数线性规划形式,并提出了一种基于泰勒展开的改进二阶锥松弛方法,以解决柔性负荷模型给传统二阶锥松弛带来的难题。通过69节点系统对该模型进行测试,结果表明,所提模型不仅总规划成本较低,而且有助于减少碳排放。     

配电网重构的凸模型

推导出了配电网重构的混合整数二次规划模型、二次规划二次约束模型和二阶锥规划模型,并提出有连续凸松弛的AC潮流问题。所提各模型可由标准商业软件可靠、有效地解决最优性问题。在推导各模型的过程中,得到了放射性网络潮流的近似原始二次约束模型和二阶锥规划模型。     

基于混合整数线性规划的配电网在线自愈方案

现有配电网自愈方案无法达到在线要求。为此,提出一种基于混合整数线性规划的配电网在线自愈方案。首先,构建一种集中式的5G通信网络架构,解决在线自愈方案实现的通信阻碍;其次,分别构建一种基于混合整数线性规划的故障定位模型和供电恢复模型,有效解决配电网规模较大时自愈计算时间过长问题;最后,将故障定位和供电恢复整合成一个自愈模型,故障发生后只需进行一次自愈运算,就可以同时发出故障隔离和供电恢复命令。配电网算例表明：基于混合整数线性规划的故障定位模型和供电恢复模型求解速度明显提高,在所提5G通信架构下,所提配电网自愈方案能够满足在线自愈要求。     

含混合移动储能的灾后配电网电冷负荷保障策略

现有的灾后配电网夏季应急调度策略普遍从最大化保电角度降低经济损失,未直接度量供冷价值,导致负荷保障成本过高。为此,提出了一种含混合移动储能的灾后配电网电冷负荷保障策略。构建了新型的负荷保障架构,旨在利用移动电储能异地充放电和移动冰储能转移冰蓄冷空调间的储冰,协同保障负荷用能。量化分析了移动电储能和移动冰储能的时空转移、能量变化特性,构建了简化的混合移动储能协同运行模型。在此基础上,以电负荷、冷负荷切除惩罚成本之和为目标,提出了计及潮流约束的配电网负荷保障模型。将优化模型转化为经典的混合整数二阶锥规划问题进行高效求解。算例仿真结果验证了所提策略的合理性与可行性。     

含分布式发电的改进混合整数差分算法的配电网重构

提出采用改进混合整数差分算法解决含分布式发电以降低网损为目标的配电网重构的新方法。该方法将网损最小作为目标函数,通过引入加速操作和迁移操作,克服了种群规模较小时传统差分算法易早熟的问题,而且提高了全局搜索能力。同时提出以环路为基础的整数编码方法,减少了编码长度,大大提高了可行解的比例,从而进一步提高其计算效率。最后讨论了减少计算量的措施。计算结果表明,在含有分布式发电的情况下,该方法不仅可以有效地降低网损,还能够达到提高供电电压质量的目的。以IEEE33节点为例,验证了该方法的可行性。     

基于整数规划的配电网重构算法

配电网重构是配电系统运行和控制的重要手段,具有非常重要的研究意义。在阐述了配电网重构的基本理论特征和各种流行算法及其优缺点后,建立了以网损最小为目标函数的配电网重构的整数规划数学模型。利用整数规划的方法,选取配电系统网损最小为目标函数来完成配电网络的重构。以IEEE3母线16节点系统为实例建模,采用LINGO软件编程,给出了该整数规划问题的解。结果表明基于整数规划的配电网重构方法可有效地降低配电系统的网损。     

考虑循环寿命折损的主动配电网仿射可调鲁棒优化方法

针对主动配电网在源荷储协同下的不确定性优化问题,提出了基于仿射可调鲁棒优化的主动配电网运行策略。首先,考虑分布式光伏的可控模型、循环寿命折损的电池储能模型和ZIP负荷模型,构建了主动配电网优化运行模型。然后,采用椭球集合来描述分布式光伏出力的不确定性,并结合仿射策略形成优化模型中决策变量与分布式光伏出力不确定性变量之间的线性决策机制。最后,通过对偶变换将主动配电网鲁棒优化模型转化为一个确定性的混合整数二阶锥规划模型进行求解。在改进的IEEE33节点算例系统中对比验证了所提出的仿射可调鲁棒优化方法的有效性和优点。     

基于混合整数二次锥规划方法的含分布式电源配电网优化重构方法

含分布式电源(DG)的配电网重构问题属于NP难问题,数学规划是寻求该类问题求解方法的一个良好途径。提出了一个种含DG配电网优化重构的混合整数二次锥规划模型,并使用具有多项式时间复杂性的内点算法进行求解。考虑了开关状态,不同类型DG的投切、出力状态,将其作为优化变量;使用线性加权和法将配电网运行费用、可再生能源损失统一为综合费用,作为规划的目标函数;将潮流约束进行变换并合理松弛为二次锥约束,最终建立了混合整数二次锥规划模型。最后通过算例证明了求解相同优化重构问题时该方法较已有方法得出结果更优,以综合费用最小为目标时得出的结果同时有利于可再生能源消纳、降低网损和减少费用。     

基于整数线性规划的配电网故障定位容错算法

为了提高配电网馈线故障定位的速度和容错能力,提出一种基于整数线性规划模型的配电网故障区段定位容错算法。将各馈线终端单元(Feeder Terminal Unit, FTU)的漏报、误报状况和馈线状态作为决策变量,基于最小故障诊断集理论,建立计及FTU漏报、误报信息的故障定位模型。针对逻辑运算在求解大规模配电网故障区段时建模复杂、算法受限的问题,构建基于代数关系运算的开关函数,并提出一种逻辑关系线性化策略将约束条件线性化。所建模型采用具有良好数值稳定性的常规优化方法进行决策,以保证解的全局最优性。仿真算例表明,所提方法定位准确高效、容错性强,在正确定位故障馈线区段的同时能获取具体节点的漏报、误报状况,适用于多节点过流信息发生畸变的大型配电网络。     

基于机会约束规划的含电动汽车主动配电网能量管理方法

针对含电动汽车(EV)和分布式光伏的主动配电网(ADN),提出了一种基于机会约束规划的能量管理方法。首先,基于EV用户的出行特性和需求,构建了基于分段线性化的EV智能充放电决策模型;其次,通过支路潮流模型与二阶锥松弛,构建了含EV与分布式光伏的ADN一体化数学模型,EV集群作为灵活可控单元主动参与ADN的能量管理;然后,为了充分考虑分布式光伏的不确定性,采用机会约束规划方法描述了含不确定性参数的数学模型,并对模型中的机会约束条件进行确定性转换;最后,考虑不同城市功能区内含EV与分布式光伏的ADN场景,进一步对比分析了不同的机会约束条件置信水平下EV对ADN经济安全运行的影响。仿真结果表明,适度降低机会约束条件的置信水平能在保证EV用户出行需求的同时充分地挖掘EV充放电行为的灵活性,进一步实现ADN的灵活运行。     

基于双层动态时段划分的配电网重构

动态网络重构能有效降低配电网的网络损耗以及分布式电源的弃风弃光量,为此提出了基于双层动态时段划分的配电网重构方法。上层优化中以网损成本与弃风弃光惩罚费用之和最小为优化目标,决策变量为主动管理元素的出力;下层优化中则以网损最小为目标函数来确定各时段开关状态量。为了减小模型的规模与复杂度,提出了将割集法作为辐射状约束的表示方法。同时,将该模型转化为混合整数二阶锥规划模型,并结合和声搜索算法对其进行求解。通过改进IEEE 33节点系统进行仿真,验证了所提方法的实用性和有效性。     

基于多周期性MILP模型的新型配电系统拓扑辨识方法

在新兴低成本、非接触式的电流传感器的基础上,本文提出了基于多周期性混合整数线性优化的拓扑辨识方法。首先基于支路电流绝对值误差建立了拓扑辨识的混合整数非线性优化(MINLP)模型,然后采用线性化方法将MINLP模型转化为混合整数线性优化(MILP)模型,并通过多周期性测量数据建立多周期性优化模型,从而减小伪测量误差的影响。此外,证明了支路电流传感器优化配置条件,以确保拓扑辨识的准确性。在IEEE-33节点系统的仿真测试结果表明,本文所提出的拓扑辨识方法拓扑辨识精度高,随多周期性场景的增加,拓扑辨识精度逐渐增加,且受伪测量误差的影响比受支路电流测量误差更大。     

基于整数线性规划模型的配电网故障指示器优化配置研究

为了提高配电网的供电可靠性,提出了基于整数线性规划模型的故障指示器优化配置方法。该方法以配电网小电流接地运行方式为背景,建立多分支配电线路上任意故障点所需巡线时间的数学模型,以故障指示器投资运维成本最少为目标,进而减少配电网的停电时间。该方法通过合理配置故障指示器在配电线路上的位置,确保任意故障点被精确定位的时间不大于系统允许带故障运行时间,最大限度地保证用户供电可靠性。最后,针对江苏某实际10 kV配电系统进行算例分析。测试结果表明,所提模型能够实现不同故障点在系统允许带故障运行时间内的精确定位,并有效降低故障指示器的投资运维成本。     

定制化求解机组组合混合整数线性规划模型的固定—推断法

为了突破机组组合算法的自主可控问题,基于开源混合整数线性规划求解器CBC,提出一种快速获取机组组合问题可行解的固定—推断法。首先将机组组合模型转换为推断标准模型,然后按重要性对所有整数变量进行排序。并利用约束违反函数依次确定整数变量的值,实现整数变量的固定,利用约束关系推断出与其相关的整数变量值。最后经过多轮的固定—推断可以实现所有整数变量的取值,从而求解一个线性规划问题即可得到各机组的出力。仿真结果表明,所述算法能有效求解大规模机组组合问题,可在更短时间内获取质量较好的可行解。与CBC求解器结合,能显著提升CBC求解器对于机组组合问题的求解效率。此外,所述算法还具备在其他求解器上进行定制的潜力。     

基于混合整数二阶锥的配电-气网联合规划

提出了一种考虑配电网重构及小时级潮流变化的配电-气网(EGDN)联合规划模型。一方面,融入配电网重构来优化系统的运行状态,两网协同规划能发挥不同能源间的互补共济作用,提升系统的可靠性和运行效率;另一方面,所提模型考虑小时级配电网和配气网的潮流方程,以精细化描述系统的运行状态。为了求解该非线性非凸模型,适当松弛原问题,将其转换为可直接求解的混合整数二阶锥规划(MISOCP)问题。仿真结果表明所提规划模型显著提升了系统的可靠性,降低了相关设备的配置容量,减少了能量传输损耗,降低了总体规划与运行费用,证明了MISOCP模型与简单的混合整数线性规划模型相比,更能获得满足实际工程需求的规划方案。     

基于二阶锥规划考虑主动管理的主动配电网故障恢复

故障恢复是未来智能配电系统实现自愈的关键环节,对满足用户供电需求和减少停电损失有重要作用。针对含分布式电源的主动配电网,提出了考虑主动管理措施的故障恢复方法。考虑分布式电源出力调节和电容器组无功补偿约束,首先,构建了主动配电网孤岛划分模型,利用深度优先搜索结合广度优先搜索的算法进行孤岛的划分。然后,建立了主动配电网故障重构模型,采用二阶锥松弛技术将其转化为混合整数二阶锥规划模型进行快速求解。最后,在改进的IEEE 33节点主动配电网算例上进行了仿真计算,算例结果验证了所述模型和方法的合理性和有效性。