[发明专利]一种基于多模块嵌套迭代的负荷故障恢复方法

权利要求书

1.一种基于多模块嵌套迭代的负荷故障恢复方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1）：确定模块一，在确定输电网主网架的情况下建立故障后负荷恢复优化模型，用于确定待恢复重要负荷所在的节点；

首先确定故障后负荷恢复优化模型的目标函数，将模块一中的x_i,t变量定义为模块一第一阶梯变量，模块一中的、、、、、、变量定义为模块一第二阶梯变量；

其中：代表第i个节点上t步长下负荷的恢复状态，为0/1变量，1表示已经恢复，0表示还没恢复；表示t步长下i节点储能系统的充电状态，是0/1变量，为1则表示t步长下i节点储能系统在充电；表示t步长下i节点储能系统的放电状态，为1则表示t步长下i节点储能系统在放电，表示t步长下i节点储能系统的放电功率，表示t步长下i节点储能系统的充电功率，表示在t步长下i节点光伏的输出功率，表示在t步长下i节点风电的输出功率，表示在t步长下i节点上已恢复的负荷；

步骤2）：确定模块二，在确定重要负荷节点的情况下构建储能系统调度模型，用于确定储能系统充放电状态变量的优化决策；

构建的储能系统调度模型包含模块一的目标函数以及含有模块一第二阶梯变量的约束，并将模块一中的、变量定义为模块二第一阶梯变量，将模块一中的、、、、变量定义为模块二第二阶梯变量；

步骤3）：确定模块三，储能系统的充放电状态信息确定后，建立考虑风电、光伏和负荷不确定性储能系统的充放电调度优化模型，用于确定储能系统的充电或者放电的功率；

建立的考虑风电、光伏和负荷不确定性储能系统的充放电调度优化模型包含模块一的目标函数及含有模块二第二阶梯变量的约束，并将模块二中的、、P_l,t变量定义为模块三第一阶梯变量，将模块二中的、、变量定义为模块三第二阶梯变量；其中P_l,t表示线路l上的线路功率；

步骤4）：确定模块四，构建基于模块一到模块三的负荷恢复双层嵌套迭代方法，以得到最终的负荷恢复的决策方案；

构建基于模块一到模块三的负荷恢复双层嵌套迭代方法的实现步骤如下：

步骤I）：给定、、变量一个初值，用现有的优化求解器求解模块一的故障后负荷恢复优化模型，得到模块一第一阶梯变量和模块二第一阶梯变量；

步骤II）：固定模块一第一阶梯变量和模块二第一阶梯变量，用对偶理论写出模块三的对偶问题，并用求解器求解，得到模块三第二阶梯变量的值以及模块三目标函数，将得到的模块三目标函数与模块三原来的目标函数相比，以更小的模块三目标函数值更新模块三目标函数的上限；

固定模块三第二阶梯变量，求解模块二的储能系统调度模型，得到模块二第一阶梯变量的值以及模块二目标函数，将得到的模块二目标函数与模块二原来的目标函数值对比，以更大的模块二目标函数值更新模块二目标函数的下限；

固定模块二第一阶梯变量，求解模块三的对偶问题，得到模块三第二阶梯变量以及模块三目标函数，以更小的模块三目标函数更新模块三目标函数的上限，如此往复迭代，直到模块二目标函数下限和模块三目标函数的上限的差值小于设定的极小值；

步骤III）：固定模块三第二阶梯变量，求解模块一的故障后负荷恢复优化模型，得到模块一第一阶梯变量以及模块一目标函数，用更大的模块一目标函数值更新模块一目标函数的下限，转到步骤II）得到模块二目标函数以及模块三第二阶梯变量，用更小的模块二目标函数值更新模块二目标函数的上限；

固定模块三第二阶梯变量，求解模块一的故障后负荷恢复优化模型，如此反复迭代，直到模块一目标函数下限和模块二目标函数上限的差值小于设定的极小值；

步骤IV）：终止模块四迭代过程。

2.根据权利要求1所述的一种基于多模块嵌套迭代的负荷故障恢复方法，其特征在于：所述步骤1）中建立故障后负荷恢复优化模型的步骤如下：

目标函数的表达式如下：

；

上式中：T为负荷恢复的步长；t为当前步长；N是电力系统的节点数量；i表示第i个节点；代表第i个节点上t步长下负荷的恢复状态，为0/1变量，1表示已经恢复，0表示还没恢复；表示第i个节点上t步长下的待恢复负荷的重要程度；是第i个节点上在t步长下的负荷，L代表负荷；

然后，确定在上述目标函数下的约束条件，包括：

负荷恢复约束，表达式为：

；

上式中：表示在t步长下i节点上已恢复的负荷；

功率平衡约束，表达式为：

；

；

其中，表示传统机组所在节点的集合，表示储能系统所在节点的集合，表示光伏所在节点的集合，表示风电所在节点的集合，表示与节点i相连接线路的集合；表示在t步长下i节点传统机组的输出功率，表示在t步长下i节点光伏的输出功率，表示在t步长下i节点风电的输出功率，表示在t步长下i节点储能系统的放电功率，表示在t步长下i节点储能系统的充电功率，P_l,t表示线路l上的线路功率；

储能系统的约束，表达式如下：

；

；

；

；

其中，表示t步长下i节点储能系统的充电状态，是0/1变量，为1则表示t步长下i节点储能系统在充电；表示t步长下i节点储能系统的放电状态，为1则表示t步长下i节点储能系统在放电，表示t步长下i节点储能系统的充电功率，表示t步长下i节点储能系统的放电功率，SOC_i,t表示t步长下i节点储能系统的荷电状态，η表示储能系统的充放电效率；

最后，确定光伏、风电、负荷的不确定参数，其中光伏、风电的输出功率和负荷的需求功率是不确定的，用一定范围内的不确定模型表达，光伏不确定模型的表达式为：

；

风电不确定模型的表达式为：

；

负荷不确定模型的表达式为：

；

其中，右上标min和max分别表示最小和最大功率。