CN103457250A - 基于根树分割的配电网供电恢复方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种馈线自动化领域，特别是一种多联络开关配合的基于根树分割的配电网供电恢复方法，用于需要多联络开关配合的配电网故障供电恢复方案生成。供电恢复方案生成过程是根树的分割过程，最终形成多个以某联络开关为根节点的根树组，并且每个根树是一个独立的供电恢复区。最后以负荷均衡为指标衡量所有的供电恢复方案，寻找出负荷均衡最优的方案作为配电网供电恢复的最终方案。通过上述方式，本发明提供的方法在满足供电恢复实时性的基础上能够找出符合均衡最优的供电恢复方案，从而提高了配电网应对相继故障的备用容量，提高了系统的稳定性。

Description

基于根树分割的配电网供电恢复方法

技术领域

本发明涉及一种馈线自动化领域，特别是一种多联络开关配合的基于根树分割的配电网供电恢复方法。

背景技术

随着社会经济的不断发展，“手拉手”式环网接线方式在很多场合不能满足供电能力的要求，因此增加联络率、提高供电能力是配电网改造的主要方向之一，多分段多联络、多供一备等高供电能力配电网架在智能配电网中应用越来越普遍。对于手拉手配电网架，一条线路只有一个联络开关与之相连，当一条线路发生故障并隔离故障后，只需要将此联络开关闭合来恢复供电，供电恢复方案简单。对于多分段多联络的配电网架，一条供电线路上有多个联络开关与之相连，在故障发生并隔离故障区域后，通过闭合与故障恢复区相连的多个联络开关，便会有多条供电线路为故障恢复区不同的馈线段供电；由于联络开关和故障恢复区馈线段众多，因此通过组合便会产生多种供电恢复方案。在多个联络开关配合恢复供电时，为了避免因为负荷分配不均而导致过负荷，为了保证系统再次发生故障时每个供电电源点都有足够的备用容量，配电网故障后供电恢复时，必须充分考虑负荷均衡原则。

虽然现有的人工智能算法最终能够找到比较优的恢复路径，但是计算量大，很难达到实时性的要求，并且对于配电网架的单重故障，故障恢复区并不复杂，人工智能算法的优点很难体现出来。现有的启发式搜索算法无法找到最优负荷均衡。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种在满足配电网故障恢复实时性的同时找到满足负荷均衡的最优解的基于根树分割的配电网供电恢复方法。根树的定义见《图论》。根树是指仅一个节点的入度为零，其余节点的入度都为一的有向树。

本发明的目的是通过以下途径来实现的：

基于根树分割的配电网供电恢复方法，其要点在于，包括如下步骤：

步骤一：以配电网的某一联络开关为根节点，建立根树分割的起始根树，并获取起始根树的主干路径；配电网支路按只有最多只有一个联络开关处理,若支路中有多个联络开关,则只选取支路中备用容量最大的联络开关作为此支路的联络开关,忽略其余联络开关。

步骤二：由起始根树根节点所在的联络开关恢复整个起始根树所含的供电区作为初始供电恢复方案；

步骤三：从起始根树的主干路径的最下游联络开关开始对根树进行沿主干路径线路分区段分割，分割出的区段形成以联络开关为根节点的新根树，形成各个新根树分别由其根节点供电的多种不同的供电恢复方案；

当分割后主干路径的下游有两个及以上根树时，则在分割新区段时，已形成的供电恢复方案中下游根树若有区段与新分割的区段相连，则在该供电恢复方案的基础上衍生新的供电恢复方案；

步骤四：将分割结束后形成的所有供电恢复方案进行负荷均衡计算，负荷均衡最优的方案作为配电网供电恢复的最终方案。

本发明用于需要多联络开关配合的配电网故障供电恢复方案生成，所述的供电恢复方案生成过程是根树的分割过程，最终形成多个以某联络开关为根节点的根树组，最终每个根树是一个独立的供电恢复区，最后以负荷均衡作为指标进行优选，在满足供电恢复实时性的基础上能够找出符合均衡最优的供电恢复方案，从而提高了配电网应对相继故障的备用容量，提高了系统的稳定性。

本发明可以进一步具体为：

所述的步骤一具体为：

（1）选取配电网的某一联络开关为根节点，以馈线段为边，以其他开关为节点，向下搜寻，形成根树；

（2）省略根树中无联络开关的分支，保留根节点、出度大于1的节点以及叶，忽略其余节点，形成以联络开关为根节点和叶子的第一修正连通树，并计算其高度；

（3）重复选取不同联络开关作为根节点，重复上述步骤，获得多个修正根树，并分别计算其高度；

（4）选出高度最大的某个修正根树，将形成此修正根树的原根树作为起始根树。选取修正根树某一高度最大的路的叶作为起始根树主干路的叶，从起始根树根节点到此叶子所经过的路径即为起始根树的主干路。

所述的节点的出度是指在有向树中，与此节点相邻且在此节点下游的节点数，所述的节点在配电网中可以是联络开关或者分段开关等各电源点。所述的叶是指在搜索过程中，省略无联络开关的支路后，根树的叶便是其他联络开关。这样可以准确的获取配电网的主干线路，并以此为基础获取供电恢复方案。

步骤三可以进一步具体为：在分割出第x区段时，形成的所有供电恢复方案添加到供电恢复方案集Q（x）中；若新分割出的区段无分支与之相连，则供电恢复方案集Q（x）只需在供电恢复方案集Q（x-1）的基础上（Q（x-1）为分割第x-1条主干路馈线段时形成的供电恢复方案集）修改形成即可；第x区段由供电恢复方案中为第x-1区段供电的联络开关恢复供电。

若新分割出的区段有支路与之相连，则具体供电恢复方案生成过程分以下两个阶段完成：

第1阶段，保持第x区段供电不变，分割支路馈线段。支路馈线段在起始根树中，选择某一个已形成的供电恢复方案，从支路馈线段下游开始逐段分割支路馈线段，分割出的馈线段由支路的联络开关供电，每分割一个支路馈线段，形成一个新的供电恢复方案。

第2阶段，处理第x区段。对于Q（x-1）中的某一个供电恢复方案，首先将第x条主干线路馈线段由供电恢复方案中为第x-1条主干线路馈线段供电的联络开关恢复供电，支路由支路联络开关恢复供电，形成一个新供电恢复方案；然后将第x条主干线路馈线段和支路全部由支路联络开关恢复供电，形成另一个新供电恢复方案。

综合两个阶段形成的供电恢复方案，形成供电恢复方案集Q（x）。

步骤四可以进一步具体为：

（1）若供电恢复方案中某一联络开关背后的供电电源点的负荷率超过了100%，则直接剔除此方案；

（2）设定N个联络开关参与供电恢复区的供电恢复，某一供电恢复方案中N个联络开关背后的供电电源点的负荷率为S₁%，S₂%…S_N%，那么平均负荷均衡率为：

$S^{.}\%=\frac{S_1\%+S_2\%+...S_N\%}{N};$

此供电恢复方案的负荷均衡率为：

计算出所有供电恢复方案的负荷均衡率后，依次比较大小，负荷率均衡率最小的供电恢复方案即为最优负荷均衡方案。

综上所述，本发明提供了一种基于根树分割的配电网供电恢复方法，用于需要多联络开关配合的配电网故障供电恢复方案生成。供电恢复方案生成过程是根树的分割过程，最终形成多个以某联络开关为根节点的根树组，并且每个根树是一个独立的供电恢复区。最后以负荷均衡为指标衡量所有的供电恢复方案，寻找出负荷均衡最优的方案作为配电网供电恢复的最终方案。通过上述方式，本发明提供的方法在满足供电恢复实时性的基础上能够找出符合均衡最优的供电恢复方案，从而提高了配电网应对相继故障的备用容量，提高了配电网系统的稳定性。

附图说明

图1所示为本发明所述基于根树分割的配电网供电恢复方法的流程示意图。

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

具体实施例

最佳实施例：

参照附图1：本发明的供电恢复方案生成过程是根树的分割过程，最终形成多个以某联络开关为根节点的根树组，最终每个根树是一个独立的供电区。

基于根树分割的配电网供电恢复方法包括以下步骤：

首先，形成根树分割的起始根树，并寻找到根树分割的主干路径。（1）以某一联络开关为根节点，向下搜寻，形成根树。（2）省略根树中无联络开关的分支，保留根节点，出度大于1的节点以及叶，忽略其余节点，形成以联络开关为根节点和叶子的修正的根树，计算其高度。（3）选取不同联络开关为根节点，采用上述同样的过程形成以联络开关为根节点和叶子的新的修正根树并计算其高度。（4）选出高度最大的某个修正根树，将形成此修正根树的原根树作为起始根树。选取修正根树某一高度最大的路的叶作为起始根树主干路的叶，从起始根树根节点到此叶所经过的路径即为起始根树的主干路。配电网支路按只有最多只有一个联络开关处理,若支路中有多个联络开关,则只选取支路中备用容量最大的联络开关作为此支路的联络开关,忽略其余联络开关。

第二，由起始根树根节点所在的联络开关恢复整个起始根树所含的供电区作为初始供电恢复方案。

第三，从起始根树的主干路径的最下游开始对根树进行逐线路分段分割，分割出的部分形成以联络开关为根节点的新根树，形成的不同根树分别由其根节点供电。减去的是第x条边时，形成的所有供电恢复方案添加到一个供电恢复方案集Q（x）中。若新减去的线路分段无分支与之相连，则供电恢复方案集Q（x）只需在供电恢复方案集Q（x-1）的基础上修改形成即可；第x区段由供电恢复方案中为第x-1线路分段供电的联络开关恢复供电。

第四，若新减去的线路分段有分支与之相连，具体供电恢复方案生成过程分两个阶段完成。

第1阶段，保持第x区段供电不变，分割支路。支路在起始根树中,选择某一个已形成的供电恢复方案,从支路下游开始逐段分割支路馈线段,分割出的馈线段由支路的联络开关供电,每分割一个支路馈线段,形成一个新的供电恢复方案。

第2阶段，处理第x区段。对于Q（x-1）中的某一个供电恢复方案，首先将第x条主干线路馈线段由供电恢复方案中为第x-1条主干线路馈线段供电的联络开关恢复供电,支路由支路联络开关恢复供电，形成一个新供电恢复方案；然后将第x条主干线路馈线段和支路全部由支路联络开关恢复供电，形成另一个新供电恢复方案。

综合两个阶段形成的供电恢复方案，形成供电恢复方案集Q（x）。

第五，从所有方案中找出负荷均衡最优的方案作为配电网供电恢复的最终方案。

若供电恢复方案中某一联络开关背后的供电电源点的负荷率超过了100%，则直接剔除此方案，不再参与计算。

供电恢复方案的负荷均衡率计算方法如下：假设N个联络开关参与供电恢复区的供电恢复，某一供电恢复方案中N个联络开关背后的供电电源点的负荷率为S₁%，S₂%…S_N%，那么平均负荷均衡率为：

$S^{.}\%=\frac{S_1\%+S_2\%+...S_N\%}{N}$

此供电恢复方案的负荷均衡率为：

$f=\frac{{(S_1\%-S^{.}\%)}^2+{(S_2\%-S^{.}\%)}^2+...{(S_N\%-S^{.}\%)}^2}{N}$

计算出所有供电恢复方案的负荷均衡率后，依次比较大小，负荷率均衡率最小的供电恢复方案即为最优负荷均衡方案。

本发明未述部分与现有技术相同。

Claims (4)

1.基于根树分割的配电网供电恢复方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：以配电网的某一联络开关为根节点，建立根树分割的起始根树，并获取起始根树的主干路径；配电网支路按最多只有一个联络开关处理,若支路中有多个联络开关,则只选取支路中备用容量最大的联络开关作为此支路的联络开关,忽略其余联络开关；

步骤二：由起始根树根节点所在的联络开关恢复整个起始根树所含的供电区作为初始供电恢复方案；

步骤三：从起始根树的主干路径的最下游联络开关开始对根树进行沿主干路径线路分区段分割，分割出的区段形成以联络开关为根节点的新根树，形成的由各个新根树分别由其根节点供电的多种不同的供电恢复方案；

当分割后主干路径的下游有两个及以上根树时，则在新分割区段时，已形成的供电恢复方案中下游根树若有区段与新分割的区段相连，则在该供电恢复方案的基础上衍生新的供电恢复方案；

步骤四：将分割结束后形成的所有供电恢复方案进行负荷均衡计算，负荷均衡最优的方案作为配电网供电恢复的最终方案。

2.根据权利要求1所述的基于根树分割的配电网供电恢复方法，其特征在于，所述的步骤一具体为：

（1）选取配电网的某一联络开关为根节点，以馈线段为边，以其他开关为节点，向下搜寻，形成根树；

（2）省略根树中无联络开关的分支，保留根节点、出度大于1的节点以及叶，忽略其余节点，形成以联络开关为根节点和叶子的第一修正连通树，并计算其高度；

（3）重复选取不同联络开关作为根节点，重复上述步骤，获得多个修正根树，并分别计算其高度；

（4）选出高度最大的某个修正根树，将形成此修正根树的原根树作为起始根树，选取修正根树某一高度最大的路的叶作为起始根树主干路的叶，从起始根树根节点到此叶子所经过的路径即为起始根树的主干路。

3.根据权利要求1所述的基于根树分割的配电网供电恢复方法，其特征在于，步骤三进一步具体为：在分割出第x区段时，形成的所有供电恢复方案添加到供电恢复方案集Q（x）中；若新分割出的区段无分支与之相连，则供电恢复方案集Q（x）在供电恢复方案集Q（x-1）的基础上修改形成，Q（x-1）为分割第x-1条主干路馈线段时形成的供电恢复方案集；第x区段由供电恢复方案中为第x-1线路分段供电的联络开关恢复供电；

若新分割出的区段有支路与之相连，则具体供电恢复方案生成过程分以下两个阶段完成：

第1阶段，保持第x区段供电不变，分割支路馈线段，支路馈线段在起始根树中，选择某一个已形成的供电恢复方案，从支路馈线段下游开始逐段分割支路馈线段，分割出的馈线段由支路的联络开关供电，每分割一个支路馈线段，形成一个新的供电恢复方案；

第2阶段，处理第x区段，对于Q（x-1）中的某一个供电恢复方案，首先将第x条主干线路馈线段由供电恢复方案中为第x-1条主干线路馈线段供电的联络开关恢复供电，支路由支路联络开关恢复供电，形成一个新供电恢复方案；然后将第x条主干线路馈线段和支路全部由支路联络开关恢复供电，形成另一个新供电恢复方案；综合两个阶段形成的供电恢复方案，形成供电恢复方案集Q（x）。

4.根据权利要求1所述的基于根树分割的配电网供电恢复方法，其特征在于，步骤四进一步具体为：

（1）若供电恢复方案中某一联络开关背后的供电电源点的负荷率超过了100%，则直接剔除此方案；

（2）设定N个联络开关参与供电恢复区的供电恢复，某一供电恢复方案中N个联络开关背后的供电电源点的负荷率为S₁%，S₂%…S_N%，那么平均负荷均衡率为：

此供电恢复方案的负荷均衡率为： $f=\frac{{(S_1\%-S^{.}\%)}^2+{(S_2\%-S^{.}\%)}^2+...{(S_N\%-S^{.}\%)}^2}{N};$

计算出所有供电恢复方案的负荷均衡率后，依次比较大小，负荷率均衡率最小的供电恢复方案即为最优负荷均衡方案。

Images