一种模式化的供电恢复方法
技术领域:
本发明涉及电力系统运行控制领域,具体涉及一种模式化的供电恢复方法。
背景技术:
配电网供电恢复的主要目标是在配电网发生故障后,通过网络重构在确保系统安全运行的条件下,快速恢复对非故障失电区域的供电。供电恢复通过合上配电系统中的某些联络开关把非故障失电区域的负荷转移至其余馈线,同时打开线路上的某些分段开关以保持网络拓扑的辐射型,从而快速恢复供电。由于要综合考虑开关操作次数、馈线负荷裕量、负荷恢复量、网络约束等因素,因此供电恢复是一个多目标、多组合、多约束的非线性组合优化问题。目前求解此类问题的主要思路是应用人工智能与数值计算相结合的方法,包括:启发式搜索算法、模糊评估算法、专家系统方法、遗传算法等。但上述各种算法都有其优缺点和使用范围。仅应用一种算法求解配电网供电恢复问题往往不能很好地克服自身缺点。如对于简单网络仅用启发式搜索就可以快速而准确地找到最佳供电恢复方案,使用其他方法未必能找到比它更合适的方案或是所需时间短。但对于复杂网络来说,启发式搜索的范围太大,想要找到最优解就比较困难。
发明内容:
针对现有技术的不足,本发明提供一种模式化的供电恢复方法。根据配电网非故障停电线路段/供电区的特点,提出典型非故障停电线路段/供电区,采用离线或在线方法设置典型非故障停电线路段/供电区供电恢复方法、规则,形成配电网典型供电恢复模式。在线路故障后需要快速恢复供电时,快速识别需要恢复供电的非故障停电区域,然后依据相应典型供电恢复模式制定供电恢复方案,最后由运行控制系统执行相应方案,快速恢复供电。其中非故障停电区域是指由于采取故障隔离措施,所辖区域的网络或设备没有发生故障,可以正常供电却失电的区域。
本发明提供的一种模式化的供电恢复方法,其改进之处在于,提出非故障停电线路段/供电区,设置非故障停电线路段/供电区供电恢复方法,形成配电网供电恢复模式;在线路故障后识别需要恢复供电的非故障停电区域,根据供电恢复模式制定供电恢复方案并执行;
所述模式化的供电恢复方法包括如下步骤:
(1)启动供电恢复;
(2)识别需要恢复供电的区域;
(3)确定停电区域中开关类型和个数;
(4)根据步骤(3)划分非故障停电孤岛区域;
(5)根据非故障孤岛区域的特征,结合供电恢复模式,制定供电恢复方案;
(6)执行所述供电恢复方案;
(7)供电恢复后,查看运行方式是否需要调整,是则进行优化分析,制定优化方案,否则进行步骤(8);
(8)结束供电恢复。
本发明提供的第一优选方案的模式化的供电恢复方法,其改进之处在于,所述非故障停电区域是指由于采取故障隔离措施,所辖区域的网络或设备没有发生故障,正常供电却失电的区域;
所述非故障停电孤岛区域是指通过闭合开关相互关联的非故障停电区域;
所述非故障停电孤岛区域的特征,由该孤岛区域中开关的类型和个数确定。
本发明提供的第二优选方案的模式化的供电恢复方法,其改进之处在于,所述开关类型包括B1、B2或B3:
开关B1的辨别方法是:所述开关B1位于非故障停电区域的边界位置,是非故障停电区域中一侧失压,另一侧带电的开关。在配电网络正常运行到供电恢复前一直处于断开状态的开关;
开关B2的辨别方法是:所述开关B2位于非故障停电区域的内部,是非故障停电区域中非故障馈线上两侧失压的开关。在配电网络正常运行到供电恢复前一直处于闭合或断开状态;
开关B3的辨别方法是:所述开关B3位于非故障停电区域的边界位置,是用来隔离风险或故障,风险或故障清除之前不能闭合的两侧失压的开关。在故障定位时,执行断开动作的开关。
本发明提供的第三优选方案的模式化的供电恢复方法,其改进之处在于,步骤(4)所述划分非故障失电孤岛区域是指取所述开关B1中电压较高的为根节点,对非故障失电区域的开关进行广度搜索,所有搜索到的开关构成的配电子网络。
本发明提供的第四优选方案的模式化的供电恢复方法,其改进之处在于,所述模式化的供电恢复方法包括如下八种供电恢复模式:
(a)模式一:没有所述开关B1的非故障停电线路段/供电区
(b)模式二:所述开关B1只有一个,没有所述开关B2;
(c)模式三:所述开关B1不少于两个,没有所述开关B2;
(d)模式四:所述开关B1只有一个,所述开关B2只有一个;
(e)模式五:所述开关B1只有一个,所述开关B2不少于两个;
(f)模式六:所述开关B1只有两个,所述开关B2只有一个;
(g)模式七:所述开关B1大于两个,所述开关B2只有一个;
(h)模式八:所述开关B1不少于两个,所述开关B2不少于两个。
本发明提供的较优选方案的模式化的供电恢复方法,其改进之处在于,所述八种供电恢复模式对应八种供电恢复方案,包括:
(I)模式一的供电恢复方案:不恢复;
(II)模式二的供电恢复方案:闭合所述开关B1;
(III)模式三的供电恢复方案:判断所述开关B1的电压,取电压高的所述开关B1为B11,闭合所述开关B11;
(IV)模式四的供电恢复方案:若IL不小于(I1+I2),则依次闭合所述开关B1和B2;
若IL小于(I1+I2),则先断开所述开关B2,后闭合所述开关B1;
其中所述IL为所述开关B1所在正常运行馈线的容量;所述I1为所述开关B1所在正常运行馈线在母线出口处的负荷电流;所述I2为故障前一秒所述开关B2处的负荷电流;
(V)模式五的供电恢复方案:以所述开关B1为起始点对所述开关B2进行广度搜索,按搜索顺序排序为B21,B22,…,B2i;若IL不小于(I1+I21+...+I2i),则依次闭合所述开关B1,B21,B22,...,B2i;
若IL不小于(I1+I21+...+I2(i-1))但小于(I1+I21+...+I2i),则先断开所述开关B2i,然后依次闭合所述开关B1,B21,B22,...,B2(i-1);直至若IL不小于I1但小于(I1+I21),则不进行操作。
(VI)模式六的供电恢复方案:通过网络拓扑查看两个所述开关B1是否在所述开关B2的同侧;若在同侧,则判断所述的两个开关B1开关处的电压,取电压高的所述开关B1为B11,比较IL1与(I11+I2):若IL1不小于(I11+I2),则依次闭合开关B11,B2;若IL1小于(I11+I2),则先断开所述开关B2,然后闭合所述开关B11;
若两个所述开关B1不在所述开关B2的同侧,则先断开所述开关B2,然后闭合两个所述开关B1;
(VII)模式七的供电恢复方案:通过网络拓扑查看所述开关B1是否在所述开关B2的同侧;若在同侧,则判断所述开关B1处的电压,取电压高的所述开关B1为B11比较IL1与(I11+I2):若IL1不小于(I11+I2),则依次闭合所述开关B11,B2;若IL1小于(I11+I2),则先断开所述开关B2,然后闭合所述开关B11;
若所述开关B1不在所述开关B2的同侧,则在所述开关B2的两侧各取电压高的所述开关B1依次为B11,B12;先断开类所述开关B2,然后闭合所述开关B11,B12;
(VIII)模式八的供电恢复方案:判断所有所述开关B1的电压,取电压高的所述开关B1为B11,以所述开关B11为起始点对所述非故障孤岛区域进行广度搜索,将搜索到的带有所述开关B1的分支线路,从分支处断开所述开关B2,闭合所述分支电压最高的所述开关B1,剩下的未恢复供电的负荷通过闭合所述开关B11恢复供电。
与现有技术比,本发明的有益效果为:
本发明模式化的供电恢复方法针对非故障停电线路段/供电区的不同特征,采用一定的供电恢复理论及实践,被证明是正确有效的,可建立起来较为稳定的模式化的快速供电恢复方法。
本发明在配电网络各类运行信息基础上,只需要分辨出非故障失电区域开关的类型和个数,即可按照模式化的供电恢复方法制定并执行相应的供电恢复方案。本发明对非故障失电区域进行了“孤岛区域”划分,每个“孤岛区域”对应一个相应的供电恢复方案,避免了繁琐的配电网计算,大大节省了供电恢复所用的时间,更加符合智能配电网快速自愈的要求。
本发明根据不同“孤岛区域”所采取的供电恢复方法,提高了制定方案的可操作性,正确性,提高了供电恢复方案的制定速度。
附图说明
图1为本发明提供的供电恢复方法总体流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明的总体思路是当配电网存在非故障停电区域时,首先根据网络拓扑划分非故障停电区域的孤岛区域,然后根据孤岛区域的特征判断非故障停电区域对应的模式,采用相应的方法快速恢复供电。
本实施例的总体流程图如图1所示,具体包括如下步骤:
(1)启动供电恢复;当出现下述条件时,启动供电恢复流程:
A.风险预防控制结束后,判断是否有负荷需要恢复供电,若需要,启动所述供电恢复控制方案;所述风险是指电网处于正常状态,但即将发生故障的状态。
B.紧急控制结束后,判断是否有负荷需要恢复供电,若需要,启动所述供电恢复控制方案;
C.手动改变原有运行方式结束后,判断是否有负荷需要恢复供电,若需要,启动所述供电恢复控制方案;
D.根据操作员启动供电恢复指令或系统检测出有需要恢复供电的区域时,启动所述供电恢复控制方案。
(2)识别需要恢复供电的区域;
根据实时监测配电网的运行信息,以及与其他信息系统(例如数据采集与监视控制系统)的信息交互,处理所获得的配电网运行信息,确定需要恢复供电的非故障失电区域。配电网的运行信息是指配电网络的开关开合状态信息,配电网络各节点处在供电恢复前后的电压和电流信息。
(3)确定停电区域中开关类型和个数;
根据网络拓扑确定非故障停电区域中所有开关的个数X,其中开关B1有X1个,开关B2有X2个,开关B3有X3个,其中X=X1+X2+X3。
开关B1是非故障停电区域中一侧失压,另一侧带电的开关。通过闭合此类开关可以恢复部分或者全部非故障失电区域的供电。此类开关的辨别方法是位于非故障停电区域的边界位置,在配电网络正常运行到供电恢复前一直处于断开状态的开关,或由于风险控制或紧急控制需要,执行断开动作,但不属于故障区域的开关。
开关B2是非故障停电区域中非故障馈线上两侧失压的开关。此类开关的辨别方法是位于非故障停电区域的内部,在配电网络正常运行到供电恢复前一直处于闭合或断开状态。
开关B3是用来隔离风险或故障,风险或故障清除之前不能闭合的两侧失压的开关。此类开关的辨别方法是位于非故障停电区域的边界位置,故障定位时,执行断开动作的开关。
(4)根据步骤(3)划分非故障停电孤岛区域:
1)根据配电网运行的实时信息,判断各类型一(B1)开关处的电压,取电压较高的类型一(B1)开关为B11。
2)以B11为起始点对非故障失电区域的开关进行广度搜索,所有搜索到的开关构成的配电子网络,称为非故障停电的孤岛区域1。
3)判断是否存在非故障停电孤岛区域1之外的类型一(B1)开关。如果存在,则按照第1)、2)步方法,继续划分非故障停电“孤岛区域”,直至所有非故障停电区域的类型一(B1)开关都被划分至“孤岛区域”为止。
4)判断是否存在未被划分至“孤岛区域”的类型二(B2)开关。如果有此类开关,则将此类开关所属的孤岛区域定义为“不可恢复供电的孤岛区域”,同时结束孤岛区域的划分。如果没有此类开关,则结束孤岛区域的划分。
“孤岛区域”的特征主要是指其中包含的开关的类型和数量,依据这些特征即可确定“孤岛区域”恢复供电所对应的供电恢复模式。
(5)根据非故障孤岛区域的特征,结合八种供电恢复模式,制定供电恢复方案;
包括:
(a)模式一:
典型非故障停电线路段/供电区:没有类型一(B1)开关的非故障停电线路段/供电区;
供电恢复方法:不恢复。
(b)模式二:
典型非故障停电线路段/供电区:类型一(B1)开关X1=1,类型二(B2)开关X2=0;
供电恢复方法:闭合该类型一(B1)开关,恢复非故障失电区域的供电。
(c)模式三:
典型非故障停电线路段/供电区:类型一(B1)开关X1≥2,类型二(B2)开关X2=0;
供电恢复方法:判断各类型一(B1)开关的电压,取电压较高的类型一(B1)开关为B11,闭合类型一(B1)开关B11。
(d)模式四:
典型非故障停电线路段/供电区:类型一(B1)开关X1=1,类型二(B2)开关X2=1;
供电恢复方法:如果IL大于等于(I1+I2),则首先闭合类型一(B1)开关B1,然后闭合类型二(B2)开关B2;如果IL小于(I1+I2),则首先断开类型二(B2)开关B2,然后闭合类型一(B1)开关B1。
所述的IL为类型一(B1)开关B1所在正常运行馈线的容量;所述的I1为类型一(B1)开关B1所在正常运行馈线在母线出口处的负荷电流;所述的I2为故障前一秒类型二(B2)开关B2处的负荷电流。
(e)模式五:
典型非故障停电线路段/供电区:类型一(B1)开关X1=1,类型二(B2)开关X2≥2;
供电恢复方法:以类型一(B1)开关为起始点对类型二(B2)开关进行广度搜索,按搜索顺序排序为B21,B22,...,B2i。如果IL大于等于(I1+I21+...+I2i),则依次闭合开关B1,B21,B22,...,B2i。如果IL大于等于(I1+I21+...+I2(i-1))但小于(I1+I21+...+I2i),则首先断开类型二(B2)开关B2i,然后依次闭合开关B1,B21,B22,...,B2(i-1)。以此类推当IL大于等于(I1+I21)但小于(I1+I21+I22),则首先断开类型二(B2)开关B2i...22,然后依次闭合开关B1,B21,B22,和B22。直至IL大于等于I1但小于(I1+I21)后,不进行操作。
(f)模式六:
典型非故障停电线路段/供电区:类型一(B1)开关X1=2,类型二(B2)开关X2=1;
供电恢复方法:通过网络拓扑查看两个类型一(B1)开关是否在类型二(B2)开关的同侧。如果在同侧,则判断两个类型一(B1)开关处的电压,取电压较高的类型一(B1)开关为B11,比较IL1与(I11+I2)。如果IL1大于等于(I11+I2),则依次闭合开关B11,B2;如果IL1小于(I11+I2),则首先断开类型二(B2)开关B2,然后闭合类型一(B1)开关B11。如果两个类型一(B1)开关不在类型二(B2)开关的同侧,则首先断开类型二(B2)开关B2,然后闭合类型一(B1)开关B11,B12。
(g)模式七:
典型非故障停电线路段/供电区:类型一(B1)开关X1>2,类型二(B2)开关X2=1;
供电恢复方法:通过网络拓扑查看类型一(B1)开关是否在类型二(B2)开关的同侧。如果在同侧,则判断类型一(B1)开关B1处的电压,取电压较高的类型一(B1)开关为B11,比较IL1与(I11+I2)。如果IL1大于等于(I11+I2),则依次闭合开关B11,B2;如果IL1小于(I11+I2),则首先断开类型二(B2)开关B2,然后闭合类型一(B1)开关B11。如果类型一(B1)开关不在类型二(B2)开关的同侧,则在类型二(B2)开关的两侧各取电压较高的类型一(B1)开关B11,B12,首先断开类型二(B2)开关B2,然后闭合类型一(B1)开关B11,B12。
(h)模式八:
典型非故障停电线路段/供电区:类型一(B1)开关X1≥2,类型二(B2)开关X2≥2;
供电恢复方法:判断各类型一(B1)开关处的电压,取电压较高的类型一(B1)开关为B11,以类型一(B1)开关B11为起始点对孤岛区域进行广度搜索。将搜索到的带有类型一(B1)开关的分支线路,从分支处断开类型二(B2)开关,闭合该分支电压最高的类型一(B1)开关。剩下的未恢复供电的负荷通过闭合类型一(B1)开关B11恢复供电。
(6)执行所述供电恢复方案;
按照各个模式中的供电恢复方法执行供电恢复方案。
(7)供电恢复后,查看运行方式是否需要调整,是则进行优化分析,制定优化方案,否则进行步骤(8);
查看运行方式是否需要调整,主要以各节点处的电压为判据。如果节点处电压低于允许水平,则对配电网进行优化分析。优化分析采用常规的以线损最小、可靠性最高、损失负荷最小等为目标函数,以供电能力、电源出力、各节点处电压符合要求等为约束,采用计算机算法(例如线性规划、神经网络算法、蚁群算法、进化算法等)进行计算,得出一组满足目标要求的运行方案及开关操作方案,此方案即为配电网络运行的优化方案。
(8)结束供电恢复。
最后应该说明的是:结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到:本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。