CN103593708A - 一种配电网多重故障供电恢复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网多重故障供电恢复方法，该方法克服了传统的配电网故障恢复方法不能解决多重故障的缺点，对多个未处理完的故障进行多重故障判断，形成多个多重故障和多个单重故障，然后对多重故障进行独立故障恢复区分区，并逐个对独立故障恢复区进行供电恢复，处理完多重故障后，再对单重故障进行供电恢复。本发明大大提高了供电恢复效率，有利于供电恢复的实时性，在公共供电恢复线路的解耦的时候，考虑了负荷均衡的因素，从而使得故障恢复后，参与供电恢复的供电恢复线路的负荷率更加接近，提高了配电网的供电可靠性。

Description

一种配电网多重故障供电恢复方法

技术领域

本发明涉及馈线自动化领域，尤其涉及一种配电网多重故障供电恢复方法。

背景技术

配电网故障恢复在保证电网安全和经济性上有着重要作用，因此一直是电力系统重点研究的问题。配电网故障恢复是一个多目标非线性约束问题，主要解决方法有人工智能算法和启发式搜索算法，虽然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，而相较于人工智能算法，启发式搜索算法具有搜索速度快，实时性好等优点，因此在实际应用中，启发式搜索算法应用最为广泛。虽然已经有多种配电网故障恢复的方法，但是这些方法只适用于解决单重故障问题，但是在电网实际运行中遇到以下三种情况时，很可能会出现多重故障：（1）在恶劣的天气条件下，如暴雨，暴雪以及台风；（2）具有破坏性的人为灾难，如森林火灾导致变电站失火等情况；（3）夏季用电高峰期，多数线路超负荷运行。

当配电网出现多重故障后，已有的单重故障恢复策略无法实现对多重故障的非故障失电区的供电恢复。配电网发生多个故障后，有两种情况会导致单个故障的故障恢复区之间的供电恢复会相互影响：第一种情况，单个故障的故障恢复区通过一个联络开关相连，在这种情况下，从物理结构上来说，与一个故障恢复区相连的供电恢复线路可以为另一个故障恢复区提供备用容量，但是利用传统的方法解决上述两个故障区的故障恢复时，与一个故障恢复区相连的供电恢复线路无法为另一个故障恢复区提供备用容量，因此不能充分利用供电恢复线路，最终的供电恢复方案也不是最优的。第二种情况，两个单重故障的故障恢复区通过两个联络开关相连，在这种情况下，两个故障恢复区之间有一条公共供电恢复线路，若利用传统的单重故障恢复算法同时对两个故障恢复区进行供电恢复，则会导致公共供电恢复线路的备用容量重复利用，从而使得故障恢复方案达不到预期要求，甚至会出现由于公共供电恢复线路超负荷导致供电恢复方案无法执行。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种配电网多重故障供电恢复方法，首先对多个未处理完的故障进行多重故障判断，形成多个多重故障和多个单重故障，然后对多重故障进行独立故障恢复区分区，并逐个对独立故障恢复区进行供电恢复，处理完多重故障后，再对单重故障进行供电恢复。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种配电网多重故障供电恢复方法，包括以下几个步骤：

（1）停止执行原有的未执行完毕的故障处理策略；

（2）闭合故障线路的出线断路器；

（3）重新划分独立故障恢复区：若某一些单个故障的故障恢复区之间通过一个联络开关相连通，并且这些单个故障的故障恢复区与其余单个故障的故障恢复区之间至少通过一条供电恢复线路相连通，那么将这些单个故障的故障恢复区看作整体，并称为独立故障恢复区；

（4）确定独立故障恢复区的公共供电恢复线路和独立供电恢复线路；

（5）重新确定多重故障；

（6）进行多重故障供电恢复；

（7）利用单重故障恢复方法形成单重故障的故障恢复区供电恢复方案；若配电网只发生一个故障那么这个故障就是单重故障，利用单重故障恢复算法就是利用配电网只发生一个故障时的传统故障恢复算法。

所述步骤（3）中，重新划分独立故障恢复区的具体方法为：新故障发生后，新故障线路的下游成为新的故障恢复区，若有独立故障恢复区与新故障恢复区通过一个联络开关相连，那么这些独立故障恢复区与新故障恢复区组成新的独立故障恢复区。

所述步骤（4）中，所述独立供电恢复线路的定义为：若多重故障恢复区的某一供电恢复线路只能为一个独立故障恢复区供电，那么此供电线路即为此独立故障恢复区的独立供电恢复线路；所述公共供电恢复线路的定义为：若某一供电恢复线路可以为多个独立故障恢复区供电，那么此供电线路即为这些独立故障恢复区的公共供电恢复线路。

所述步骤（5），具体步骤为：

（5-1）任意选择一个独立故障恢复区，首先寻找为此独立故障恢复区供电的所有公共供电恢复线路，然后寻找与公共供电恢复线路相连的独立故障恢复区并将这些独立故障恢复区设为第一层独立故障恢复区，任意排序它们；

（5-2）按顺序选择该层上的每一个独立故障恢复区，继续寻找与第一层独立故障恢复区相连的公共供电恢复线路以及与公共供电恢复线路相连的独立故障恢复区，从而形成第二层独立故障恢复区；按顺序选择该层上的每一个独立故障恢复区，并按照形成第一层独立故障恢复区的方法形成第二层独立故障恢复区。

（5-3）遵循同样的原则继续下去，经有限步骤后，所有层次的独立故障恢复区所涉及的故障组成多重故障。

所述步骤（6），具体包括以下步骤：

（6-1）计算备用系数：计算每一个独立故障恢复区在无公共供电恢复线路的情况下的备用系数，计算公式为

其中S为独立故障恢复区的失电负荷，S'为独立故障恢复区供电的独立供电恢复线路的备用容量之和；

（6-2）按照备用系数由大到小的顺序逐个对独立故障恢复区进行供电恢复。

所述步骤（6-2）的具体步骤包括：

（a）利用独立供电恢复线路对独立供电恢复区进行供电恢复：对某一独立故障恢复区进行供电恢复时，若全部失电负荷的供电恢复，则公共供电恢复线路不再参与此供电恢复区的供电恢复，若全部失电负荷的供电无法恢复，则增加一条备用容量最大的公共供电恢复线路重新进行供电恢复，若仍然无法恢复全部负荷的供电，则继续增加公共供电恢复线路，直到全部失电负荷恢复或者无公共供电恢复线路为止；

（b）转化公共供电恢复线路：完成某一独立故障恢复区的供电恢复后，若与之相连的部分公共供电恢复线路将只为一个独立故障恢复区供电，此部分公共供电恢复线路转化为相应的独立故障恢复区的独立供电恢复线路，若与之相连的部分公共供电恢复线路负荷率大于与这些公共供电恢复线路相连的待恢复的独立故障恢复区的备用系数，则不再参与待恢复的独立故障恢复区的供电恢复。

本发明的有益效果为：

1、对多重故障进行独立故障恢复区分区，逐个进行供电恢复，避免重复利用公共供电恢复线路；

2、充分利用了供电恢复线路，优化了供电恢复结果；

3、多个故障恢复区可同时进行供电恢复，从而大大提高了供电恢复效率，有利于供电恢复的实时性。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明的配电网结构示意图。

其中，A-I为供电线路；12、17、24和34为分段开关；7、19、25和32为联络开关。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种配电网多重故障供电恢复方法，具体步骤包括：

(1)当配电网发生新故障后，停止执行原有的未执行完毕的故障处理策略。

(2)闭合所有故障线路的出线断路器。

(3)重新划分独立故障恢复区。新故障发生后，新故障线路的下游成为新的故障恢复区，若有独立故障恢复区与新故障恢复区通过一个联络开关相连，那么这些独立故障恢复区与新故障恢复区组成新的独立故障恢复区。

(4)确定独立故障恢复区的公共供电恢复线路和独立供电恢复线路。若多重故障恢复区的某一供电恢复线路只能为一个独立故障恢复区供电，那么此供电线路即为此独立故障恢复区的独立供电恢复线路；若某一供电恢复线路可以为多个独立故障恢复区供电，那么此供电线路即为这些独立故障恢复区的公共供电恢复线路。新故障发生后，公共供电恢复线路和独立供电恢复线路会发生变化，因此需要根据上述定义重新确定独立故障恢复区的公共供电恢复线路和独立供电恢复线路。

(5)重新确定多重故障。任意选择一个独立故障恢复区，添加为此独立故障恢复区供电的的所有公共供电恢复线路以及与公共供电恢复线路相连的独立故障恢复区，在这个阶段添加的新独立故障恢复区为第一层独立故障恢复区，任意排序他们。下一步，按顺序访问该层上的每一个独立故障恢复区，继续添加与第一层独立故障恢复区相连的公共供电恢复线路以及与公共供电恢复线路相连的独立故障恢复区，从而形成第二层独立故障恢复区。遵循同样的原则继续下去，经有限步骤后便会完成搜索，所有搜索到的独立故障恢复区所涉及的故障组成多重故障。

(6)根据独立故障恢复区独立供电恢复线路的备用容量和独立故障恢复区失电负荷的比例逐个对多重故障的独立故障恢复区进行供电恢复。第一步，计算每一个独立故障恢复区在无公共供电恢复线路的情况下的备用系数，计算公式为

其中S表示独立故障恢复区的失电负荷，S'表示为独立故障恢复区供电的独立供电恢复线路的备用容量之和。第二步，按照备用系数由大到小的顺序逐个对独立故障恢复区进行供电恢复，对某一独立故障恢复区进行供电恢复时，首先利用独立供电恢复线路对独立供电恢复区进行供电恢复，若能够恢复全部失电负荷的供电，则公共供电恢复线路不再参与此供电恢复区的供电恢复，若无法恢复全部失电负荷的供电，则增加一条备用容量最大的公共供电恢复线路重新进行供电恢复，若仍然无法恢复全部负荷的供电，则继续增加公共供电恢复线路，直到能够恢复全部失电负荷或者无公共供电恢复线路为止。完成某一独立故障恢复区的供电恢复后，若与之相连的部分公共供电恢复线路将只为一个独立故障恢复区供电，则此部分公共供电恢复线路转化为相应的独立故障恢复区的独立供电恢复线路，若与之相连的部分公共供电恢复线路负荷率达到非常高的水平，则直接剔除此类公共供电恢复线路，不再参与后续的供电恢复。

(7)利用单重故障恢复方法形成单重故障的故障恢复区供电恢复方案。

如图2所示，假设在短时间内供电线路D发生故障前，供电线路A，C已经发生了故障，并且故障恢复策略尚未执行完毕；利用原有的单重故障恢复策略恢复供电线路D的故障恢复区，由于供电线路E需要对供电线路A的故障恢复区进行供电恢复，因此会出现两个单重故障的故障恢复区通过两个联络开关相连，在这种情况下，两个故障恢复区之间有一条公共供电恢复线路，若利用传统的单重故障恢复算法同时对两个故障恢复区进行供电恢复，则会导致公共供电恢复线路的备用容量重复利用，从而使得故障恢复方案达不到预期要求，例如，本图中有两个故障恢复区A和C，两个故障恢复区之间有一条公共供电线路E，利用单重故障恢复策略进行供电恢复时，在故障恢复区A的故障恢复方案中，公共供电线路E的计算负荷为故障恢复前公共供电线路E的实际负荷与公共供电线路E所恢复的恢复故障恢复区A的失电负荷之和；在故障恢复区C的故障恢复方案中，公共供电线路E的计算负荷为故障恢复前公共供电线路E的实际负荷与公共供电线路E恢复故障恢复区C的失电负荷之和；而公共供电线路E的实际负荷为故障恢复前公共供电线路E的实际负荷，恢复故障恢复区A的失电负荷以及恢复故障恢复区C的失电负荷之和，公共供电线路E的备用容量被重复利用，从而使得最终的故障恢复方案无法达到要求，甚至由于公共供电线路E超负荷导致供电恢复方案无法执行。

然而利用本申请所提出的方法，可以解决此类问题。

首先，停止执行原有的未执行完毕的故障处理策略并闭合故障线路的出线断路器。根据步骤三所述的方法可知，供电线路A,C的故障恢复区组成独立故障恢复区1，供电线路E的故障恢复区组成独立故障恢复区2。根据步骤四所述的方法可知，供电线路B、F、H为独立故障恢复区1的独立供电恢复线路，供电线路G为独立故障恢复区2的独立供电恢复线路。供电线路E为两个独立故障恢复区的公共供电恢复线路。根据步骤五的方法可知，三个故障组成一个多重故障，这个多重故障的故障恢复区由两个独立故障恢复区组成。根据步骤六的方法对多重故障进行供电恢复，最终的恢复方案为：闭合联络开关15，打开分段开关12、17、24、34；闭合联络开关7、19、25、32。

通过最终的供电恢复方案可以看出，本来为供电线路A的故障恢复区供电的供电恢复线路H为供电线路C的故障恢复区提供了备用容量，因此优化了结果。通过对多重故障内的独立故障恢复区逐个进行供电恢复，避免了重复利用公共供电恢复线路。若多个故障被分成多个多重故障，那么多重故障恢复区之间可同时进行故障恢复，因此有利于故障恢复的实时性。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种配电网多重故障供电恢复方法，其特征是：包括以下几个步骤：

（1）停止执行原有的未执行完毕的故障处理策略；

（2）闭合故障线路的出线断路器；

（3）重新划分独立故障恢复区：若某一些单个故障的故障恢复区之间通过一个联络开关相连通，并且这些单个故障的故障恢复区与其余单个故障恢复区之间至少通过一条供电恢复线路相连通，那么将这些单个故障的故障恢复区看作整体，并称为独立故障恢复区；

（4）确定独立故障恢复区的公共供电恢复线路和独立供电恢复线路；

（5）重新确定多重故障；

（6）进行多重故障供电恢复；

（7）利用单重故障恢复方法形成单重故障的故障恢复区供电恢复方案；若配电网只发生一个故障那么这个故障就是单重故障，利用单重故障恢复算法就是利用配电网只发生一个故障时的传统故障恢复算法。

2.如权利要求1所述的一种配电网多重故障供电恢复方法，其特征是：所述步骤（3）中，重新划分独立故障恢复区的具体方法为：新故障发生后，新故障线路的下游成为新的故障恢复区，若有独立故障恢复区与新故障恢复区通过一个联络开关相连，那么这些独立故障恢复区与新故障恢复区组成新的独立故障恢复区。

3.如权利要求1所述的一种配电网多重故障供电恢复方法，其特征是：所述步骤（4）中，所述独立供电恢复线路的定义为：若多重故障恢复区的某一供电恢复线路只能为一个独立故障恢复区供电，那么此供电线路即为此独立故障恢复区的独立供电恢复线路；所述公共供电恢复线路的定义为：若某一供电恢复线路可以为多个独立故障恢复区供电，那么此供电线路即为这些独立故障恢复区的公共供电恢复线路。

4.如权利要求1所述的一种配电网多重故障供电恢复方法，其特征是：所述步骤（5），具体步骤为：

（5-1）任意选择一个独立故障恢复区，首先寻找为此独立故障恢复区供电的所有公共供电恢复线路，然后寻找与公共供电恢复线路相连的独立故障恢复区并将这些独立故障恢复区设为第一层独立故障恢复区，任意排序它们；

（5-2）按顺序选择该层上的每一个独立故障恢复区，继续寻找与第一层独立故障恢复区相连的公共供电恢复线路以及与公共供电恢复线路相连的独立故障恢复区，从而形成第二层独立故障恢复区；按顺序选择该层上的每一个独立故障恢复区，并按照形成第一层独立故障恢复区的方法形成第二层独立故障恢复区。

（5-3）遵循同样的原则继续下去，经有限步骤后，所有层次的独立故障恢复区所涉及的故障组成多重故障。

5.如权利要求1所述的一种配电网多重故障供电恢复方法，其特征是：所述步骤（6），具体包括以下步骤：

（6-1）计算备用系数：计算每一个独立故障恢复区在无公共供电恢复线路的情况下的备用系数，计算公式为

其中S为独立故障恢复区的失电负荷，S'为独立故障恢复区供电的独立供电恢复线路的备用容量之和；

（6-2）按照备用系数由大到小的顺序逐个对独立故障恢复区进行供电恢复。

6.如权利要求5所述的一种配电网多重故障供电恢复方法，其特征是：所述步骤（6-2）的具体步骤包括：

（a）利用独立供电恢复线路对独立供电恢复区进行供电恢复：对某一独立故障恢复区进行供电恢复时，若全部失电负荷的供电恢复，则公共供电恢复线路不再参与此供电恢复区的供电恢复，若全部失电负荷的供电无法恢复，则增加一条备用容量最大的公共供电恢复线路重新进行供电恢复，若仍然无法恢复全部负荷的供电，则继续增加公共供电恢复线路，直到全部失电负荷恢复或者无公共供电恢复线路为止；

（b）转化公共供电恢复线路：完成某一独立故障恢复区的供电恢复后，若与之相连的部分公共供电恢复线路将只为一个独立故障恢复区供电，此部分公共供电恢复线路转化为相应的独立故障恢复区的独立供电恢复线路，若与之相连的部分公共供电恢复线路负荷率大于与这些公共供电恢复线路相连的待恢复的独立故障恢复区的备用系数，则不再参与待恢复的独立故障恢复区的供电恢复。

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