CN103426033A - 基于关键路径法的配电网故障恢复优化重构算法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于关键路径法的配电网故障恢复优化重构算法，在配电网中发生故障后，供电恢复系统根据有关信息对配电网中发生的故障进行实时的分析和判断，提出正确有效的健全失电区域供电恢复策略，帮助调度员准确确定故障位置，隔离故障区域，快速恢复非故障区域供电，方便对配电网非健全区域供电的优化恢复，提高了配电网的调度水平，减少了停电时间，提高了配电网的安全性、可靠性和经济性，具有良好的应用前景。

Description

基于关键路径法的配电网故障恢复优化重构算法

技术领域

本发明涉及智能电网技术领域，具体涉及一种基于关键路径法的配电网故障恢复优化重构算法。

背景技术

近年前，国家电网公司正式对外界公布了“坚强智能电网”计划，并在社会各界人士的参与及配合下，在相关领域进行了大量的科研与实践工作，并取得了一定成果，可以说，我国的智能电网建设已经全面铺开。

配网自动化就是利用现代电子技术、通讯技术、计算机及网络技术，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理的现代化，随着国民经济的高速发展和改革开放的深入，电力用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高，但是电压波动和短时的停电都会造成巨大的损失，因此，需要结合电网改造在配电网中实现配电自动化，以提高配电网的管理水平，为广大电力用户不间断的提供优质电能，馈线自动化（FA），作为配网自动化的重要模块之一，其对提高供电可靠性提供了有效的支持手段。

由于配电网其点多、面广的特点，发生故障的概率相对较多。因此，配电网故障处理技术显得尤为重要，配电网故障处理可分为两部分完成，一部分为故障定位及隔离操作，另一部分为非故障区域供电恢复操作，目前，针对故障定位的算法，即根据相应保护信号针对故障点进行定位并给出相应故障隔离方案，已经基本健全，但是对非故障区域（健全区域）供电恢复操作算法，却存在着很大的改进空间。

现阶段的供电恢复方法，一般解决简单网架的单一供电恢复，但是，针对复杂网架，当需要转供负荷超出单一供电恢复路径的供电能力以外，多数以甩负荷的方式处理，而实际上，现有的供电网络一般都存在多重供电恢复路径，针对负荷超出单一供电恢复路径的供电能力以外时，需要针对负荷进行合理拆分，才能够满足供电需求，比较复杂，现有技术中针对故障恢复重构算法大多数是基于开关操作序列的启发式搜索算法，这些算法的主要优点是速度快；另有一些算法则采用了优化算法和启发算法相结合的算法，它可有效的实施供电恢复的开关操作，这些算法的优点是可以不依赖于原始的系统结构，但是，当可行方案不存在时，上述算法均不能使用，无法提供一个尽量减少难以避免的负荷失电的最佳方案，是当前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明所解决的技术问题是克服现阶段的供电恢复方法，但当可行方案不存在时，无法提供一个尽量减少难以避免的负荷失电的最佳方案的问题，本发明提供的基于关键路径法的配电网故障恢复优化重构算法，方便对配电网非健全区域供电的优化恢复，提高了配电网的调度水平，减少了停电时间，提高了配电网的安全性、可靠性和经济性，具有良好的应用前景。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于关键路径法的配电网故障恢复优化重构算法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤（A），隔离配电网中的故障，形成需要供电的健全区域；

步骤（B），判断单一供电路径是否满足健全区域的供电需求，若能够满足，则执行步骤（E），若不能够满足，则执行步骤（C）；

步骤（C），根据供电路径约束，对健全区域的网架结构进行整体分析，得到多个故障恢复的重构方案；

步骤（D），校验各重构方案的供电能力，生成对应重构方案的甩负荷总容量、负载均衡值及操作步骤数，并根据优选条件生成对应重构方案优先级；

步骤（E）将步骤（B）的单一供电路径或步骤（D）得到优先级的重构方案，写入数据库，供电系统调用后，对健全区域的供电，完成故障恢复重构。

前述的基于关键路径法的配电网故障恢复优化重构算法，其特征在于：步骤（C）对健全区域的网架结构进行整体分析，得到多个故障恢复的重构方案的方法如下，

（C1）将健全区域的开端设备进行节点定义；

（C2）根据节点分类，将健全区域的节点划分为主干线连接节点，转供电源路径节点，分支负荷节点和分支中间节点四类；

（C3）健全区域的网架化简；

（C4）全路径的负荷分配，根据供电路径约束，对网架化简后健全区域的每个节点分别进行恢复供电轮询，生成多个故障恢复的重构方案。

前述的基于关键路径法的配电网故障恢复优化重构算法，其特征在于：（C3）健全区域的网架化简的方法为，

1）保留主干线连接节点，将分支负荷节点按照电流的流向挂在主干线连接节点上；

2）去掉分支中间节点；

3）保留转供电源路径节点。

前述的基于关键路径法的配电网故障恢复优化重构算法，其特征在于：步骤（D）生成对应重构方案的甩负荷总容量、负载均衡值及操作步骤数的方法如下，

（D1）根据对应重构方案甩负荷后的转供容量，生成每个转供电源路径节点对应的电源设备的负载率；

（D2）根据负载率，计算其负载率样本方差，作为该负荷分配方案的负载均衡值；

（D3）根据负荷分配方案的转供路径条数进，计算每个负荷分配方案的操作步骤数。

前述的基于关键路径法的配电网故障恢复优化重构算法，其特征在于：步骤（D）根据优选条件生成对应重构方案优先级的方法为，

（1）按照每个失电区域的最终甩负荷量排列，最终甩负荷量越大的方案越优先；

（2）按照负载均衡值排列，负载均衡值越小的方案越优先；

（3）按照操作步骤数排列，操作步骤数越小的方案越优先。

本发明的有益效果是：本发明的基于关键路径法的配电网故障恢复优化重构算法，在配电网中发生故障后，供电恢复系统根据有关信息对配电网中发生的故障进行实时的分析和判断，提出正确有效的健全失电区域供电恢复策略，帮助调度员准确确定故障位置，隔离故障区域，快速恢复非故障区域供电，方便对配电网非健全区域供电的优化恢复，提高了配电网的调度水平，减少了停电时间，提高了配电网的安全性、可靠性和经济性，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的基于供电路径约束的全路径配电网故障恢复优化重构方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

本发明的基于关键路径法的配电网故障恢复优化重构算法，在配电网中发生故障后，供电恢复系统根据有关信息对配电网中发生的故障进行实时的分析和判断，提出正确有效的健全失电区域供电恢复策略，帮助调度员准确确定故障位置，隔离故障区域，快速恢复非故障区域供电，方便对配电网非健全区域供电的优化恢复，提高了配电网的调度水平，减少了停电时间，提高了配电网的安全性、可靠性和经济性，如图1所示，具体包括以下步骤，

步骤（A），隔离配电网中的故障，形成需要供电的健全区域；

步骤（B），判断单一供电路径是否满足健全区域的供电需求，若能够满足，则执行步骤（E），若不能够满足，则执行步骤（C）；

步骤（C），根据供电路径约束，对健全区域的网架结构进行整体分析，得到多个故障恢复的重构方案，方法如下，

（C1）将健全区域的开端设备进行节点定义；

（C2）根据节点分类，将健全区域的节点划分为主干线连接节点，转供电源路径节点，分支负荷节点和分支中间节点四类；

（C3）健全区域的网架化简

1）保留主干线连接节点，将分支负荷节点按照电流的流向挂在主干线连接节点上，供电能力不足的转供电源路径节点上所带的所有主干线连接节点的挂接分支负荷节点进行累加，负荷按重要等级逐一排列；重要等级相同的负荷队列按照负荷大小逐一排列；

2）去掉分支中间节点；

3）保留转供电源路径节点；

（C4）全路径的负荷分配，根据供电路径约束，对网架化简后健全区域的每个节点分别进行恢复供电轮询，生成多个故障恢复的重构方案；

步骤（D），校验各重构方案的供电能力，生成对应重构方案的甩负荷总容量、负载均衡值及操作步骤数，计算方法如下，

（D1）根据对应重构方案甩负荷后的转供容量，生成每个转供电源路径节点对应的电源设备的负载率；

（D2）根据负载率，计算其负载率样本方差，作为该负荷分配方案的负载均衡值；

（D3）根据负荷分配方案的转供路径条数进，计算每个负荷分配方案的操作步骤数，如表1所示，某一负荷分配方案中，供电路径为供电路径1（需开断操作的主干线节点为2），供电路径2（需开断操作的主干线节点为5），供电路径4（无需断开操作），该负荷分配方案的操作步骤数为5步：

表1 某一负荷分配方案的操作步骤数

根据优选条件生成对应重构方案优先级，按照以下原则，

1）按照每个失电区域的最终甩负荷量排列，最终甩负荷量越大的方案越优先，即重要的负荷应优先恢复供电，减少断电的不良影响；

2）按照负载均衡值排列，负载均衡值越小的方案越优先，即恢复后配电网系统应尽可能地经济运行，具体反映是恢复后配电网系统的网损应尽可能的少，，恢复决策应尽量将失电区域的负荷均匀地分配到各个馈线，实现负荷平衡；

3）按照操作步骤数排列，操作步骤数越小的方案越优先，开关设备的总操作次数有限，为延长开关设备的使用寿命，操作次数越少越好；

步骤（E）将步骤（B）的单一供电路径或步骤（D）得到优先级的重构方案，写入数据库，供电系统调用后，对健全区域的供电，完成故障恢复重构。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.基于关键路径法的配电网故障恢复优化重构算法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤（A），隔离配电网中的故障，形成需要供电的健全区域；

步骤（B），判断单一供电路径是否满足健全区域的供电需求，若能够满足，则执行步骤（E），若不能够满足，则执行步骤（C）；

步骤（C），根据供电路径约束，对健全区域的网架结构进行整体分析，得到多个故障恢复的重构方案；

步骤（D），校验各重构方案的供电能力，生成对应重构方案的甩负荷总容量、负载均衡值及操作步骤数，并根据优选条件生成对应重构方案优先级；

步骤（E）将步骤（B）的单一供电路径或步骤（D）得到优先级的重构方案，写入数据库，供电系统调用后，对健全区域的供电，完成故障恢复重构。

2.根据权利要求1所述的基于关键路径法的配电网故障恢复优化重构算法，其特征在于：步骤（C）对健全区域的网架结构进行整体分析，得到多个故障恢复的重构方案的方法如下，

（C1）将健全区域的开端设备进行节点定义；

（C2）根据节点分类，将健全区域的节点划分为主干线连接节点，转供电源路径节点，分支负荷节点和分支中间节点四类；

（C3）健全区域的网架化简；

（C4）全路径的负荷分配，根据供电路径约束，对网架化简后健全区域的每个节点分别进行恢复供电轮询，生成多个故障恢复的重构方案。

3.根据权利要求2所述的基于关键路径法的配电网故障恢复优化重构算法，其特征在于：（C3）健全区域的网架化简的方法为，

1）保留主干线连接节点，将分支负荷节点按照电流的流向挂在主干线连接节点上；

2）去掉分支中间节点；

3）保留转供电源路径节点。

4.根据权利要求1所述的基于关键路径法的配电网故障恢复优化重构算法，其特征在于：步骤（D）生成对应重构方案的甩负荷总容量、负载均衡值及操作步骤数的方法如下， 

（D1）根据对应重构方案甩负荷后的转供容量，生成每个转供电源路径节点对应的电源设备的负载率；

（D2）根据负载率，计算其负载率样本方差，作为该负荷分配方案的负载均衡值；

（D3）根据负荷分配方案的转供路径条数进，计算每个负荷分配方案的操作步骤数。

5.根据权利要求1所述的基于关键路径法的配电网故障恢复优化重构算法，其特征在于：步骤（D）根据优选条件生成对应重构方案优先级的方法为

（1）按照每个失电区域的最终甩负荷量排列，最终甩负荷量越大的方案越优先；

（2）按照负载均衡值排列，负载均衡值越小的方案越优先；

（3）按照操作步骤数排列，操作步骤数越小的方案越优先。

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