CN115411735A - 一种配电网预期未供应电量计算方法、***及设备 - Google Patents

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CN115411735A CN202211119436.3A CN202211119436A CN115411735A CN 115411735 A CN115411735 A CN 115411735A CN 202211119436 A CN202211119436 A CN 202211119436A CN 115411735 A CN115411735 A CN 115411735A
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徐敏
袁智勇
谈赢杰
叶琳浩
喻磊
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Abstract

本申请涉及一种配电网预期未供应电量计算方法、***及设备，该方法包括获取含有分布式电源的配电网的网络拓扑模型并对其拓扑连接关系构成节点关联矩阵；获取网络拓扑模型中各个母线节点的负荷需求和各个分布式发电装置的安装容量并构建虚拟潮流平衡模型；根据故障条件和虚拟潮流平衡模型构建配电网的实际缺供电负荷模型以及计算实际缺供电负荷；获取配电网中电气元件的故障参数，根据实际缺供电负荷和故障参数构建预期未供应电量计算模型；根据虚拟潮流平衡模型、实际缺供电负荷模型和预期未供应电量计算模型构建线性规划优化模型并对其计算配电网的预期未供应电量。该方法计算配电网的预期未供应电量的速度快、计算准确，效率高。

Description

一种配电网预期未供应电量计算方法、***及设备
技术领域
本申请涉及配电网技术领域，尤其涉及一种配电网预期未供应电量计算方法、***及设备。
背景技术
配电网作为电力***中和用户直接相连的一部分，其供电可靠性直接影响着用户的用电体验。针对配电网的可靠性通常通过使用量化的可靠性指标进行定量评估。根据可靠性评估结果不仅能够找出配电网中的存在的隐患，并有针对性地排除隐患提高***可靠性，还能够对评估***进行可靠性的成本效益分析。配电网可靠性指标包括各负荷点、变电站以及配电网的缺电时间期望值、电量不足期望值、配电网的平均***断电频率、年均断电时间、用户平均断电频率、平均供电可用率和平均电量不足等。
现有对配电网的可靠性评估算法大多是像解析法或蒙特卡洛算法这类传统的可靠性评估算法，通常包含复杂的拓扑搜索和逻辑判断，难以运用数学解析式显式表达，因此求解效率不高，也难以与数学规划模型进行有效结合。
发明内容
本申请实施例提供了一种配电网预期未供应电量计算方法、***及设备，用于解决现有对配电网可靠性指标求解方式难以与数学规划模型结合，存在效率不高的技术问题。
为了实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：
一种配电网预期未供应电量计算方法，包括以下步骤：
获取含有分布式电源的配电网的网络拓扑模型，根据所述网络拓扑模型的拓扑连接关系构成节点关联矩阵；
获取所述网络拓扑模型中各个母线节点的负荷需求和各个分布式发电装置的安装容量，根据所有的所述负荷需求和所述安装容量构建虚拟潮流平衡模型；
根据故障条件和所述虚拟潮流平衡模型，构建配电网发生线路元件故障时各支路下游的实际缺供电负荷模型，基于所述实际缺供电负荷模型获得配电网发生线路元件故障时各支路下游的实际缺供电负荷；
获取配电网中电气元件的故障参数，根据所述实际缺供电负荷和所述故障参数构建预期未供应电量计算模型；
根据所述虚拟潮流平衡模型、所述实际缺供电负荷模型和所述预期未供应电量计算模型构建线性规划优化模型，对所述线性规划优化模型进行优化求解，得到配电网的预期未供应电量。
优选地，对所述线性规划优化模型进行优化求解，得到配电网的预期未供应电量包括：采用Gurobi自带的分支定界法和目标条件对所述线性规划优化模型进行优化求解，得到配电网的预期未供应电量；其中，所述目标条件为选取所述实际缺供电负荷的最小值和Gurobi中松弛解与收敛解之间的距离为0.1％。
优选地，所述虚拟潮流平衡模型包括：负荷需求虚拟潮流平衡方程和容量虚拟潮流平衡方程，所述负荷需求虚拟潮流平衡方程为：
Figure BDA0003845645330000021
Figure BDA0003845645330000022
Figure BDA0003845645330000023
所述容量虚拟潮流平衡方程为：
Figure BDA0003845645330000024
Figure BDA0003845645330000025
Figure BDA0003845645330000026
式中，Ω为配电网的支路集合，Db为支路b下游的总最大负荷需求，
Figure BDA0003845645330000027
为支路b在正方向上的虚拟负荷需求潮流，
Figure BDA0003845645330000031
为支路b在负方向上的虚拟负荷需求潮流，MD为负荷需求虚拟潮流平衡方程取足够大的正整数，
Figure BDA0003845645330000032
为第一辅助二值变量，Ai,b为节点关联矩阵中第i行第b列对应的元素数值，ψ为配电网的节点i集合，Di为负荷节点i的负荷需求；Ds为电源节点s的负荷需求；Gs为电源节点s下游的总负荷需求，CDGb为支路b下游的所有分布式发电装置计及换流效率的供电容量，
Figure BDA0003845645330000033
为支路b在正方向上的虚拟负荷安装容量潮流，
Figure BDA0003845645330000034
为支路b在负方向上的虚拟负荷安装容量潮流，
Figure BDA0003845645330000035
为第二辅助二值变量，MDG为容量虚拟潮流平衡方程取足够大的正整数；
Figure BDA0003845645330000036
为负荷节点i所安装分布式发电装置的交流安装容量，
Figure BDA0003845645330000037
为负荷节点i所安装分布式发电装置的直流安装容量，
Figure BDA0003845645330000038
为电源节点i所安装分布式发电装置的交流安装容量，
Figure BDA0003845645330000039
为电源节点i所安装分布式发电装置的直流安装容量，ηivt为配电网中逆变器的换流效率，
Figure BDA00038456453300000310
为电源节点s下游的计及换流效率分布式发电装置的安装总容量。
优选地，所述实际缺供电负荷模型采用损失负荷量方程表示，所述损失负荷量方程为：
Figure BDA00038456453300000311
式中，Ω为配电网的支路集合，Db为支路b下游的总最大负荷需求，CDGb为支路b下游的所有分布式发电装置计及换流效率的供电容量，Hb为配电网支路b故障而导致的下游负荷功率缺失量，MCP为损失负荷量方程取的足够大的正整数，
Figure BDA00038456453300000312
为第三辅助二值变量。
优选地，所述预期未供应电量计算模型包括：用于计算配电网预期未供应电量的电量计算方程，所述电量计算方程为：
Figure BDA00038456453300000313
Figure BDA00038456453300000314
式中，EEENS为配电网的预期未供应电量，λb、λivt、λDCB分别为配电网支路b上线路、逆变器和直流断路器的故障率，τline、τivt、τDCB分别为配电网支路b上线路、逆变器和直流断路器的故障修复时间，Ω为配电网的支路集合，
Figure BDA0003845645330000041
为负荷节点i所安装分布式发电装置的直流安装容量，Hb为配电网支路b故障而导致的下游负荷功率缺失量，ψ为配电网的节点i集合。
本申请还提供一种配电网预期未供应电量计算***，包括矩阵构建模块、潮流模型构建模块、供电负荷计算模块、电量模型构建模块和供应量计算模块；
所述矩阵构建模块，用于获取含有分布式电源的配电网的网络拓扑模型，根据所述网络拓扑模型的拓扑连接关系构成节点关联矩阵；
所述潮流模型构建模块，用于获取所述网络拓扑模型中各个母线节点的负荷需求和各个分布式发电装置的安装容量，根据所有的所述负荷需求和所述安装容量构建虚拟潮流平衡模型；
所述供电负荷计算模块，用于根据故障条件和所述虚拟潮流平衡模型，构建配电网发生线路元件故障时各支路下游的实际缺供电负荷模型，基于所述实际缺供电负荷模型获得配电网发生线路元件故障时各支路下游的实际缺供电负荷；
所述电量模型构建模块，用于获取配电网中电气元件的故障参数，根据所述实际缺供电负荷和所述故障参数构建预期未供应电量计算模型；
所述供应量计算模块，用于根据所述虚拟潮流平衡模型、所述实际缺供电负荷模型和所述预期未供应电量计算模型构建线性规划优化模型，对所述线性规划优化模型进行优化求解，得到配电网的预期未供应电量。
优选地，所述供应量计算模块还用于采用Gurobi自带的分支定界法和目标条件对所述线性规划优化模型进行优化求解，得到配电网的预期未供应电量；其中，所述目标条件为选取所述实际缺供电负荷的最小值和Gurobi中松弛解与收敛解之间的距离为0.1％。
优选地，所述虚拟潮流平衡模型包括：负荷需求虚拟潮流平衡方程和容量虚拟潮流平衡方程，所述负荷需求虚拟潮流平衡方程为：
Figure BDA0003845645330000042
Figure BDA0003845645330000043
Figure BDA0003845645330000051
所述容量虚拟潮流平衡方程为：
Figure BDA0003845645330000052
Figure BDA0003845645330000053
Figure BDA0003845645330000054
式中，Ω为配电网的支路集合，Db为支路b下游的总最大负荷需求，
Figure BDA0003845645330000055
为支路b在正方向上的虚拟负荷需求潮流，
Figure BDA0003845645330000056
为支路b在负方向上的虚拟负荷需求潮流，MD为负荷需求虚拟潮流平衡方程取足够大的正整数，
Figure BDA0003845645330000057
为第一辅助二值变量，Ai,b为节点关联矩阵中第i行第b列对应的元素数值，ψ为配电网的节点i集合，Di为负荷节点i的负荷需求；Ds为电源节点s的负荷需求；Gs为电源节点s下游的总负荷需求，CDGb为支路b下游的所有分布式发电装置计及换流效率的供电容量，
Figure BDA0003845645330000058
为支路b在正方向上的虚拟负荷安装容量潮流，
Figure BDA0003845645330000059
为支路b在负方向上的虚拟负荷安装容量潮流，
Figure BDA00038456453300000510
为第二辅助二值变量，MDG为容量虚拟潮流平衡方程取足够大的正整数；
Figure BDA00038456453300000511
为负荷节点i所安装分布式发电装置的交流安装容量，
Figure BDA00038456453300000512
为负荷节点i所安装分布式发电装置的直流安装容量，
Figure BDA00038456453300000513
为电源节点i所安装分布式发电装置的交流安装容量，
Figure BDA00038456453300000514
为电源节点i所安装分布式发电装置的直流安装容量，ηivt为配电网中逆变器的换流效率，
Figure BDA00038456453300000515
为电源节点s下游的计及换流效率分布式发电装置的安装总容量。
优选地，所述实际缺供电负荷模型采用损失负荷量方程表示，所述损失负荷量方程为：
Figure BDA00038456453300000516
式中，Ω为配电网的支路集合，Db为支路b下游的总最大负荷需求，CDGb为支路b下游的所有分布式发电装置计及换流效率的供电容量，Hb为配电网支路b故障而导致的下游负荷功率缺失量，MCP为损失负荷量方程取的足够大的正整数，
Figure BDA0003845645330000061
为第三辅助二值变量；
所述预期未供应电量计算模型包括：用于计算配电网预期未供应电量的电量计算方程，所述电量计算方程为：
Figure BDA0003845645330000062
Figure BDA0003845645330000063
式中，EEENS为配电网的预期未供应电量，λb、λivt、λDCB分别为配电网支路b上线路、逆变器和直流断路器的故障率，τline、τivt、τDCB分别为配电网支路b上线路、逆变器和直流断路器的故障修复时间，Ω为配电网的支路集合，
Figure BDA0003845645330000064
为负荷节点i所安装分布式发电装置的直流安装容量，Hb为配电网支路b故障而导致的下游负荷功率缺失量，ψ为配电网的节点i集合。
本申请还提供一种终端设备，包括处理器和存储器；
所述存储器，用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器，用于根据所述程序代码中的指令执行上述所述的配电网预期未供应电量计算方法。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：该配电网预期未供应电量计算方法、***及设备，该方法包括获取含有分布式电源的配电网的网络拓扑模型，根据网络拓扑模型的拓扑连接关系构成节点关联矩阵；获取网络拓扑模型中各个母线节点的负荷需求和各个分布式发电装置的安装容量，根据所有的负荷需求和安装容量构建虚拟潮流平衡模型；根据故障条件和虚拟潮流平衡模型，构建配电网发生线路元件故障时各支路下游的实际缺供电负荷模型，基于实际缺供电负荷模型获得配电网发生线路元件故障时各支路下游的实际缺供电负荷；获取配电网中电气元件的故障参数，根据实际缺供电负荷和故障参数构建预期未供应电量计算模型；根据虚拟潮流平衡模型、实际缺供电负荷模型和预期未供应电量计算模型构建线性规划优化模型，对线性规划优化模型进行优化求解，得到配电网的预期未供应电量。该配电网预期未供应电量计算方法构建的线性规划优化模型考虑了分布式电源上游发生故障孤岛供电情况且该线性规划优化模型是由数学表达式组成的，便于配电网的预期未供应电量的计算，让该配电网预期未供应电量计算方法实现与数学规划模块相融合，使得计算配电网的预期未供应电量的速度快、计算准确，效率高，解决了现有对配电网可靠性指标求解方式难以与数学规划模型结合，存在效率不高的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请实施例所述的配电网预期未供应电量计算方法的步骤流程图；
图2为本申请实施例所述的配电网预期未供应电量计算***的框架图。
具体实施方式
为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请提出一种配电网预期未供应电量计算方法、***及设备，用于解决了现有对配电网可靠性指标求解方式难以与数学规划模型结合，存在效率不高的技术问题。
实施例一：
图1为本申请实施例所述的配电网预期未供应电量计算方法的步骤流程图。
如图1所示，本申请提供一种配电网预期未供应电量计算方法，包括以下步骤：
S10.获取含有分布式电源的配电网的网络拓扑模型，根据网络拓扑模型的拓扑连接关系构成节点关联矩阵。
需要说明的是，在步骤S10中，主要是根据配电网的网络拓扑模型中拓扑连接关系构建节点关联矩阵A。在本实施例中，节点关联矩阵A中第i行第b列对应的元素记为Ai,b，Ai,b为节点i与支路b的连接关系，Ai,b的数值取值规则为：支路远离节点时取1，支路朝向节点时取-1，支路与节点无连接关系时取0。
S20.获取网络拓扑模型中各个母线节点的负荷需求和各个分布式发电装置的安装容量，根据所有的负荷需求和安装容量构建虚拟潮流平衡模型。
需要说明的是，在步骤S20中，先获取配电网的网络拓扑模型中各个母线节点的负荷需求以及安装在各个节点上的分布式发电装置的安装容量；之后对获取的各个节点的负荷需求和各个安装容量分别构建虚拟潮流平衡方程。
进一步地，虚拟潮流平衡模型包括负荷需求虚拟潮流平衡方程和容量虚拟潮流平衡方程，负荷需求虚拟潮流平衡方程为：
Figure BDA0003845645330000081
Figure BDA0003845645330000082
Figure BDA0003845645330000083
容量虚拟潮流平衡方程为：
Figure BDA0003845645330000084
Figure BDA0003845645330000085
Figure BDA0003845645330000086
式中，Ω为配电网的支路集合，Db为支路b下游的总最大负荷需求，
Figure BDA0003845645330000087
为支路b在正方向上的虚拟负荷需求潮流，
Figure BDA0003845645330000088
为支路b在负方向上的虚拟负荷需求潮流，MD为负荷需求虚拟潮流平衡方程取足够大的正整数，
Figure BDA0003845645330000089
为第一辅助二值变量，Ai,b为节点关联矩阵中第i行第b列对应的元素数值，ψ为配电网的节点i集合，Di为负荷节点i的负荷需求；Ds为电源节点s的负荷需求；Gs为电源节点s下游的总负荷需求，CDGb为支路b下游的所有分布式发电装置计及换流效率的供电容量，
Figure BDA0003845645330000091
为支路b在正方向上的虚拟负荷安装容量潮流，
Figure BDA0003845645330000092
为支路b在负方向上的虚拟负荷安装容量潮流，
Figure BDA0003845645330000093
为第二辅助二值变量，MDG为容量虚拟潮流平衡方程取足够大的正整数；
Figure BDA0003845645330000094
为负荷节点i所安装分布式发电装置的交流安装容量，
Figure BDA0003845645330000095
为负荷节点i所安装分布式发电装置的直流安装容量，
Figure BDA0003845645330000096
为电源节点i所安装分布式发电装置的交流安装容量，
Figure BDA0003845645330000097
为电源节点i所安装分布式发电装置的直流安装容量，ηivt为配电网中逆变器的换流效率，
Figure BDA0003845645330000098
为电源节点s下游的计及换流效率分布式发电装置的安装总容量。
需要说明的是，在负荷需求虚拟潮流平衡方程是基于不考虑分布式发电装置DG供电情况下配电网的负荷需求构建的，在负荷需求虚拟潮流平衡方程中第一辅助二值变量
Figure BDA0003845645330000099
是用于约束
Figure BDA00038456453300000910
和
Figure BDA00038456453300000911
只能有一个取非0值。容量虚拟潮流平衡方程是基于仅考虑分布式发电装置DG供电情况下配电网的安装容量构建的。在容量虚拟潮流平衡方程的第二辅助二值变量
Figure BDA00038456453300000912
是用于约束
Figure BDA00038456453300000913
和
Figure BDA00038456453300000914
只能有一个取非0值。
S30.根据故障条件和虚拟潮流平衡模型，构建配电网发生线路元件故障时各支路下游的实际缺供电负荷模型，基于实际缺供电负荷模型获得配电网发生线路元件故障时各支路下游的实际缺供电负荷。
需要说明的是，在步骤S30中，主要是构建配电网发生线路元件故障时各支路下游的实际缺供电负荷模型并通过该实际缺供电负荷模型计算配电网发生线路元件故障时各支路下游的实际缺供电负荷。在本实施例中，故障条件是配电网的上游线路故障后，分布式发电装置DG以孤岛方式实现配电网供电。即是计算得到的实际缺供电负荷是配电网考虑了故障后分布式发电装置DG为断电区域供电情境下的实际缺电的量。
进一步地，实际缺供电负荷模型采用损失负荷量方程表示，损失负荷量方程为：
Figure BDA00038456453300000915
式中，Ω为配电网的支路集合，Db为支路b下游的总最大负荷需求，CDGb为支路b下游的所有分布式发电装置计及换流效率的供电容量，Hb为配电网支路b故障而导致的下游负荷功率缺失量，MCP为损失负荷量方程取的足够大的正整数，
Figure BDA0003845645330000101
为第三辅助二值变量。
需要说明的是，在损失负荷量方程中第三辅助二值变量
Figure BDA0003845645330000102
是用于保证Hb非负，当Db大于CDGb时，只有
Figure BDA0003845645330000103
取1才能满足负荷需求虚拟潮流平衡方程、容量虚拟潮流平衡方程和损失负荷量方程中所有不等式约束，此时Hb就被约束为Db-CDGb，即线路b故障而导致的下游负荷功率缺失量等于下游最大负荷需求总量与分布式发电装置DG供电量的差值；而当Db小于CDGb时，只有
Figure BDA0003845645330000104
取0才能满足负荷需求虚拟潮流平衡方程、容量虚拟潮流平衡方程个损失负荷量方程所有不等式约束，此时Hb就被约束为0，而不会出现Hb取负数这种不符合实际的情况。
S40.获取配电网中电气元件的故障参数，根据实际缺供电负荷和故障参数构建预期未供应电量计算模型。
需要说明的是，在步骤S40中，根据获取故障参数和步骤S3得到的实际缺供电负荷Hb结合状态枚举法构建预期未供应电量计算模型，为后续计算配电网的预期未供应电量提供数据。其中，配电网中电气元件包括配电网支路上的线路、逆变器和直流断路器，故障参数包括故障率和故障修改时间，则配电网中电气元件的故障参数指的是线路故障率、逆变器故障率、直流断路器故障率、线路故障修复时间、逆变器故障修复时间和直流断路器故障修复时间。
进一步地，预期未供应电量计算模型包括：用于计算配电网预期未供应电量的电量计算方程，电量计算方程为：
Figure BDA0003845645330000105
Figure BDA0003845645330000106
式中，EEENS为配电网的预期未供应电量，λb、λivt、λDCB分别为配电网支路b上线路、逆变器和直流断路器的故障率，τline、τivt、τDCB分别为配电网支路b上线路、逆变器和直流断路器的故障修复时间，Ω为配电网的支路集合，
Figure BDA0003845645330000111
为负荷节点i所安装分布式发电装置的直流安装容量，Hb为配电网支路b故障而导致的下游负荷功率缺失量，ψ为配电网的节点i集合。
S50.根据虚拟潮流平衡模型、实际缺供电负荷模型和预期未供应电量计算模型构建线性规划优化模型，对线性规划优化模型进行优化求解，得到配电网的预期未供应电量。
需要说明的是，在步骤S50中，主要是根据步骤S20至步骤S40中得到的负荷需求虚拟潮流平衡方程、容量虚拟潮流平衡方程、损失负荷量方程和电量计算方程构成线性规划优化模型，之后对线性规划优化模型进行优化求解，计算得到配电网的预期未供应电量。
进一步地，对线性规划优化模型进行优化求解，得到配电网的预期未供应电量包括：采用Gurobi自带的分支定界法和目标条件对线性规划优化模型进行优化求解，得到配电网的预期未供应电量；其中，目标条件为选取实际缺供电负荷的最小值和Gurobi中松弛解与收敛解之间的距离为0.1％。
需要说明的是，对线性规划优化模型进行优化求解也可以采用其他与Gurobi自带的分支定界法相同功能的商业求解器在目标条件下进行优化求解。
本申请提供的配电网预期未供应电量计算方法，包括获取含有分布式电源的配电网的网络拓扑模型，根据网络拓扑模型的拓扑连接关系构成节点关联矩阵；获取网络拓扑模型中各个母线节点的负荷需求和各个分布式发电装置的安装容量，根据所有的负荷需求和安装容量构建虚拟潮流平衡模型；根据故障条件和虚拟潮流平衡模型，构建配电网发生线路元件故障时各支路下游的实际缺供电负荷模型，基于实际缺供电负荷模型获得配电网发生线路元件故障时各支路下游的实际缺供电负荷；获取配电网中电气元件的故障参数，根据实际缺供电负荷和故障参数构建预期未供应电量计算模型；根据虚拟潮流平衡模型、实际缺供电负荷模型和预期未供应电量计算模型构建线性规划优化模型，对线性规划优化模型进行优化求解，得到配电网的预期未供应电量。该配电网预期未供应电量计算方法构建的线性规划优化模型考虑了分布式电源上游发生故障孤岛供电情况且该线性规划优化模型是由数学表达式组成的，便于配电网的预期未供应电量的计算，让该配电网预期未供应电量计算方法实现与数学规划模块相融合，使得计算配电网的预期未供应电量的速度快、计算准确，效率高，解决了现有对配电网可靠性指标求解方式难以与数学规划模型结合，存在效率不高的技术问题。
在本申请的实施例中，该配电网预期未供应电量计算方法也可以计算配电网***的平均停电频率指数以及配电网***的平均停电时间指数，也可针对用户数量构建虚拟潮流平衡方程，最终利用状态枚举的思路求解得到。通过该配电网预期未供应电量计算方法的步骤就可以快速计算得到辐射状配电网故障预期未供应电量，从而评估配电网的可靠性程度。其中，该配电网预期未供应电量计算方法也可以很方便地随着构建模型的精细化程度不断提高进行进一步地优化，例如考虑不同负荷重要程度时只需要对每个负荷进行加权计算也可以。
实施例二：
图2为本申请实施例所述的配电网预期未供应电量计算***的框架图。
如图2所示，本申请还提供一种配电网预期未供应电量计算***，包括矩阵构建模块10、潮流模型构建模块20、供电负荷计算模块30、电量模型构建模块40和供应量计算模块50；
矩阵构建模块10，用于获取含有分布式电源的配电网的网络拓扑模型，根据网络拓扑模型的拓扑连接关系构成节点关联矩阵；
潮流模型构建模块20，用于获取网络拓扑模型中各个母线节点的负荷需求和各个分布式发电装置的安装容量，根据所有的负荷需求和安装容量构建虚拟潮流平衡模型；
供电负荷计算模块30，用于根据故障条件和虚拟潮流平衡模型，构建配电网发生线路元件故障时各支路下游的实际缺供电负荷模型，基于实际缺供电负荷模型获得配电网发生线路元件故障时各支路下游的实际缺供电负荷；
电量模型构建模块40，用于获取配电网中电气元件的故障参数，根据实际缺供电负荷和故障参数构建预期未供应电量计算模型；
供应量计算模块50，用于根据虚拟潮流平衡模型、实际缺供电负荷模型和预期未供应电量计算模型构建线性规划优化模型，对线性规划优化模型进行优化求解，得到配电网的预期未供应电量。
在本申请实施例中，供应量计算模块50还用于采用Gurobi自带的分支定界法和目标条件对线性规划优化模型进行优化求解，得到配电网的预期未供应电量；其中，目标条件为选取实际缺供电负荷的最小值和Gurobi中松弛解与收敛解之间的距离为0.1％。
在本申请实施例中，虚拟潮流平衡模型包括：负荷需求虚拟潮流平衡方程和容量虚拟潮流平衡方程，负荷需求虚拟潮流平衡方程为：
Figure BDA0003845645330000131
Figure BDA0003845645330000132
Figure BDA0003845645330000133
容量虚拟潮流平衡方程为：
Figure BDA0003845645330000134
Figure BDA0003845645330000135
Figure BDA0003845645330000136
式中，Ω为配电网的支路集合，Db为支路b下游的总最大负荷需求，
Figure BDA0003845645330000137
为支路b在正方向上的虚拟负荷需求潮流，
Figure BDA0003845645330000138
为支路b在负方向上的虚拟负荷需求潮流，MD为负荷需求虚拟潮流平衡方程取足够大的正整数，
Figure BDA0003845645330000139
为第一辅助二值变量，Ai,b为节点关联矩阵中第i行第b列对应的元素数值，ψ为配电网的节点i集合，Di为负荷节点i的负荷需求；Ds为电源节点s的负荷需求；Gs为电源节点s下游的总负荷需求，CDGb为支路b下游的所有分布式发电装置计及换流效率的供电容量，
Figure BDA00038456453300001310
为支路b在正方向上的虚拟负荷安装容量潮流，
Figure BDA00038456453300001311
为支路b在负方向上的虚拟负荷安装容量潮流，
Figure BDA00038456453300001312
为第二辅助二值变量，MDG为容量虚拟潮流平衡方程取足够大的正整数；
Figure BDA00038456453300001313
为负荷节点i所安装分布式发电装置的交流安装容量，
Figure BDA00038456453300001314
为负荷节点i所安装分布式发电装置的直流安装容量，
Figure BDA0003845645330000141
为电源节点i所安装分布式发电装置的交流安装容量，
Figure BDA0003845645330000142
为电源节点i所安装分布式发电装置的直流安装容量，ηivt为配电网中逆变器的换流效率，
Figure BDA0003845645330000143
为电源节点s下游的计及换流效率分布式发电装置的安装总容量。
在本申请实施例中，实际缺供电负荷模型采用损失负荷量方程表示，损失负荷量方程为：
Figure BDA0003845645330000144
式中，Ω为配电网的支路集合，Db为支路b下游的总最大负荷需求，CDGb为支路b下游的所有分布式发电装置计及换流效率的供电容量，Hb为配电网支路b故障而导致的下游负荷功率缺失量，MCP为损失负荷量方程取的足够大的正整数，
Figure BDA0003845645330000145
为第三辅助二值变量；
预期未供应电量计算模型包括：用于计算配电网预期未供应电量的电量计算方程，电量计算方程为：
Figure BDA0003845645330000146
Figure BDA0003845645330000147
式中，EEENS为配电网的预期未供应电量，λb、λivt、λDCB分别为配电网支路b上线路、逆变器和直流断路器的故障率，τline、τivt、τDCB分别为配电网支路b上线路、逆变器和直流断路器的故障修复时间，Ω为配电网的支路集合，
Figure BDA0003845645330000148
为负荷节点i所安装分布式发电装置的直流安装容量，Hb为配电网支路b故障而导致的下游负荷功率缺失量，ψ为配电网的节点i集合。
需要说明的是，实施例二中模块的内容对应于实施例一方法中的步骤，实施例一方法步骤的内容已经在实施例一中详细阐述了，在实施例二不再对***中模块的内容重复阐述。
实施例三：
本申请还提供一种终端设备，包括处理器和存储器；
存储器，用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；
处理器，用于根据程序代码中的指令执行上述的配电网预期未供应电量计算方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种配电网预期未供应电量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取含有分布式电源的配电网的网络拓扑模型，根据所述网络拓扑模型的拓扑连接关系构成节点关联矩阵；
获取所述网络拓扑模型中各个母线节点的负荷需求和各个分布式发电装置的安装容量，根据所有的所述负荷需求和所述安装容量构建虚拟潮流平衡模型；
根据故障条件和所述虚拟潮流平衡模型，构建配电网发生线路元件故障时各支路下游的实际缺供电负荷模型，基于所述实际缺供电负荷模型获得配电网发生线路元件故障时各支路下游的实际缺供电负荷；
获取配电网中电气元件的故障参数，根据所述实际缺供电负荷和所述故障参数构建预期未供应电量计算模型；
根据所述虚拟潮流平衡模型、所述实际缺供电负荷模型和所述预期未供应电量计算模型构建线性规划优化模型，对所述线性规划优化模型进行优化求解，得到配电网的预期未供应电量。
2.根据权利要求1所述的配电网预期未供应电量计算方法，其特征在于，对所述线性规划优化模型进行优化求解，得到配电网的预期未供应电量包括：采用Gurobi自带的分支定界法和目标条件对所述线性规划优化模型进行优化求解，得到配电网的预期未供应电量；其中，所述目标条件为选取所述实际缺供电负荷的最小值和Gurobi中松弛解与收敛解之间的距离为0.1％。
3.根据权利要求1所述的配电网预期未供应电量计算方法，其特征在于，所述虚拟潮流平衡模型包括：负荷需求虚拟潮流平衡方程和容量虚拟潮流平衡方程，所述负荷需求虚拟潮流平衡方程为：
Figure FDA0003845645320000011
Figure FDA0003845645320000012
Figure FDA0003845645320000013
所述容量虚拟潮流平衡方程为：
Figure FDA0003845645320000021
Figure FDA0003845645320000022
Figure FDA0003845645320000023
式中，Ω为配电网的支路集合，Db为支路b下游的总最大负荷需求，
Figure FDA0003845645320000024
为支路b在正方向上的虚拟负荷需求潮流，
Figure FDA00038456453200000216
为支路b在负方向上的虚拟负荷需求潮流，MD为负荷需求虚拟潮流平衡方程取足够大的正整数，
Figure FDA0003845645320000025
为第一辅助二值变量，Ai,b为节点关联矩阵中第i行第b列对应的元素数值，ψ为配电网的节点i集合，Di为负荷节点i的负荷需求；Ds为电源节点s的负荷需求；Gs为电源节点s下游的总负荷需求，CDGb为支路b下游的所有分布式发电装置计及换流效率的供电容量，
Figure FDA0003845645320000026
为支路b在正方向上的虚拟负荷安装容量潮流，
Figure FDA0003845645320000027
为支路b在负方向上的虚拟负荷安装容量潮流，
Figure FDA0003845645320000028
为第二辅助二值变量，MDG为容量虚拟潮流平衡方程取足够大的正整数；
Figure FDA0003845645320000029
为负荷节点i所安装分布式发电装置的交流安装容量，
Figure FDA00038456453200000210
为负荷节点i所安装分布式发电装置的直流安装容量，
Figure FDA00038456453200000211
为电源节点i所安装分布式发电装置的交流安装容量，
Figure FDA00038456453200000212
为电源节点i所安装分布式发电装置的直流安装容量，ηivt为配电网中逆变器的换流效率，
Figure FDA00038456453200000213
为电源节点s下游的计及换流效率分布式发电装置的安装总容量。
4.根据权利要求1所述的配电网预期未供应电量计算方法，其特征在于，所述实际缺供电负荷模型采用损失负荷量方程表示，所述损失负荷量方程为：
Figure FDA00038456453200000214
式中，Ω为配电网的支路集合，Db为支路b下游的总最大负荷需求，CDGb为支路b下游的所有分布式发电装置计及换流效率的供电容量，Hb为配电网支路b故障而导致的下游负荷功率缺失量，MCP为损失负荷量方程取的足够大的正整数，
Figure FDA00038456453200000215
为第三辅助二值变量。
5.根据权利要求1所述的配电网预期未供应电量计算方法，其特征在于，所述预期未供应电量计算模型包括：用于计算配电网预期未供应电量的电量计算方程，所述电量计算方程为：
Figure FDA0003845645320000031
Figure FDA0003845645320000032
式中，EEENS为配电网的预期未供应电量，λb、λivt、λDCB分别为配电网支路b上线路、逆变器和直流断路器的故障率，τline、τivt、τDCB分别为配电网支路b上线路、逆变器和直流断路器的故障修复时间，Ω为配电网的支路集合，
Figure FDA0003845645320000033
为负荷节点i所安装分布式发电装置的直流安装容量，Hb为配电网支路b故障而导致的下游负荷功率缺失量，ψ为配电网的节点i集合。
6.一种配电网预期未供应电量计算***，其特征在于，包括矩阵构建模块、潮流模型构建模块、供电负荷计算模块、电量模型构建模块和供应量计算模块；
所述矩阵构建模块，用于获取含有分布式电源的配电网的网络拓扑模型，根据所述网络拓扑模型的拓扑连接关系构成节点关联矩阵；
所述潮流模型构建模块，用于获取所述网络拓扑模型中各个母线节点的负荷需求和各个分布式发电装置的安装容量，根据所有的所述负荷需求和所述安装容量构建虚拟潮流平衡模型；
所述供电负荷计算模块，用于根据故障条件和所述虚拟潮流平衡模型，构建配电网发生线路元件故障时各支路下游的实际缺供电负荷模型，基于所述实际缺供电负荷模型获得配电网发生线路元件故障时各支路下游的实际缺供电负荷；
所述电量模型构建模块，用于获取配电网中电气元件的故障参数，根据所述实际缺供电负荷和所述故障参数构建预期未供应电量计算模型；
所述供应量计算模块，用于根据所述虚拟潮流平衡模型、所述实际缺供电负荷模型和所述预期未供应电量计算模型构建线性规划优化模型，对所述线性规划优化模型进行优化求解，得到配电网的预期未供应电量。
7.根据权利要求6所述的配电网预期未供应电量计算***，其特征在于，所述供应量计算模块还用于采用Gurobi自带的分支定界法和目标条件对所述线性规划优化模型进行优化求解，得到配电网的预期未供应电量；其中，所述目标条件为选取所述实际缺供电负荷的最小值和Gurobi中松弛解与收敛解之间的距离为0.1％。
8.根据权利要求6所述的配电网预期未供应电量计算***，其特征在于，所述虚拟潮流平衡模型包括：负荷需求虚拟潮流平衡方程和容量虚拟潮流平衡方程，所述负荷需求虚拟潮流平衡方程为：
Figure FDA0003845645320000041
Figure FDA0003845645320000042
Figure FDA0003845645320000043
所述容量虚拟潮流平衡方程为：
Figure FDA0003845645320000044
Figure FDA0003845645320000045
Figure FDA0003845645320000046
式中，Ω为配电网的支路集合，Db为支路b下游的总最大负荷需求，
Figure FDA0003845645320000047
为支路b在正方向上的虚拟负荷需求潮流，
Figure FDA00038456453200000414
为支路b在负方向上的虚拟负荷需求潮流，MD为负荷需求虚拟潮流平衡方程取足够大的正整数，
Figure FDA0003845645320000048
为第一辅助二值变量，Ai,b为节点关联矩阵中第i行第b列对应的元素数值，ψ为配电网的节点i集合，Di为负荷节点i的负荷需求；Ds为电源节点s的负荷需求；Gs为电源节点s下游的总负荷需求，CDGb为支路b下游的所有分布式发电装置计及换流效率的供电容量，
Figure FDA0003845645320000049
为支路b在正方向上的虚拟负荷安装容量潮流，
Figure FDA00038456453200000410
为支路b在负方向上的虚拟负荷安装容量潮流，
Figure FDA00038456453200000411
为第二辅助二值变量，MDG为容量虚拟潮流平衡方程取足够大的正整数；
Figure FDA00038456453200000412
为负荷节点i所安装分布式发电装置的交流安装容量，
Figure FDA00038456453200000413
为负荷节点i所安装分布式发电装置的直流安装容量，
Figure FDA0003845645320000051
为电源节点i所安装分布式发电装置的交流安装容量，
Figure FDA0003845645320000052
为电源节点i所安装分布式发电装置的直流安装容量，ηivt为配电网中逆变器的换流效率，
Figure FDA0003845645320000053
为电源节点s下游的计及换流效率分布式发电装置的安装总容量。
9.根据权利要求6所述的配电网预期未供应电量计算***，其特征在于，所述实际缺供电负荷模型采用损失负荷量方程表示，所述损失负荷量方程为：
Figure FDA0003845645320000054
式中，Ω为配电网的支路集合，Db为支路b下游的总最大负荷需求，CDGb为支路b下游的所有分布式发电装置计及换流效率的供电容量，Hb为配电网支路b故障而导致的下游负荷功率缺失量，MCP为损失负荷量方程取的足够大的正整数，
Figure FDA0003845645320000055
为第三辅助二值变量；
所述预期未供应电量计算模型包括：用于计算配电网预期未供应电量的电量计算方程，所述电量计算方程为：
Figure FDA0003845645320000056
Figure FDA0003845645320000057
式中，EEENS为配电网的预期未供应电量，λb、λivt、λDCB分别为配电网支路b上线路、逆变器和直流断路器的故障率，τline、τivt、τDCB分别为配电网支路b上线路、逆变器和直流断路器的故障修复时间，Ω为配电网的支路集合，
Figure FDA0003845645320000058
为负荷节点i所安装分布式发电装置的直流安装容量，Hb为配电网支路b故障而导致的下游负荷功率缺失量，ψ为配电网的节点i集合。
10.一种终端设备，其特征在于，包括处理器和存储器；
所述存储器，用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器，用于根据所述程序代码中的指令执行如权利要求1-6任意一项所述的配电网预期未供应电量计算方法。
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