CN104538960A - 一种基于中高压配电网的故障恢复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于中高压配电网的故障恢复方法，采用配电网变压器高压侧母线发生故障；进入第一阶段优化过程，切除故障母线；利用人工智能算法对网络进行重构；得到一个最优解的开关组合；判断最优解是否满足约束条件，满足，则重构过程结束，不满足，则进入第二阶段优化；找出越限点的子树上低压配电网的叶子节点；切除此叶子结点上的馈线负荷得到新的网络结构；新的网络参数下，重新开始优化重构。本发明基于中高压配电网的故障恢复策略根据目标函数的重要程度的不同，提出了二阶段优化策略，充分利用了人工智能算法实现配电网优化重构，缩短重构时间，使效益最大化，用于配电网规划中，减少网络损耗、提高了经济效益和配电网运行质量。
Description
技术领域
本发明属于高压电网技术领域，尤其涉及一种基于中高压配电网的故障恢复方法。
背景技术
配电网重构成为目前供电部门研究的重要课题。配电网重构选择的开关操作有很多种组合方案，而且在不同的运行状态下，供电的多个目标(网损最小、甩负荷量最小、开关操作次数最少等)之间往往存在矛盾关系。目前已经有成熟的人工智能优化算法对配电网进行优化重构，当电网故障时，采取合适的策略，合理利用算法，实现效益最大化。
从以往的研究分析来看，在配电网优化重构中，配电网络应该实现目标函数且满足边界条件。对于目标函数来说，不同故障情况下由于不同需要应着重考虑不同的目标函数，可以简化目标，大大降低问题的复杂性；对于约束条件，无论发生何种故障，都必须满足。
对于大多数低压配电网故障，当故障发生时，如果只考虑降低线损等经济效益，优化结果也可以自动满足边界约束。对于这类系统，如果忽视约束条件，不仅可以减少搜索空间和计算负担，而且也可以保证优化结果的合理性。但是，对于某些故障，特别是高压配电网故障，约束条件不能自动满足要求，因此根据目标函数的重要程度的不同，提出了二阶段优化策略。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种基于中高压配电网的故障恢复方法，旨在解决使用人工智能优化算法对配电网优化重构中的故障恢复策略问题，缩短重构时间，使效益最大化。
本发明实施例是这样实现的，一种基于中高压配电网的故障恢复方法，该基于中高压配电网的故障恢复方法包括两个阶段的优化；
minf1＝fP.cut，minf2＝A·fp.loss+B·fsw；其中，fp.cut、fp.loss、fsw分别为切负荷目标函数、网络线损、开关操作次数的目标函数；A和B分别为网损和开关操作次数的权系数；
第一阶段：首先，不考虑目标函数f1，此时，优化问题的目标函数单纯变为f2。那么第一阶段开始网络重构直到满足终止条件；
当故障发生时，配电网变压器高压侧母线发生故障，首先切除故障母线，母线上所带的负荷切除，同时，切除与故障母线相连的每一条支路，故障母线不能给与之相连的电力变压器供电，变压器所带的全部负荷将不能保证正常供电，为保证供电可靠性，需要闭合联络开关，将不能得到供电的负荷进行转移，以满足网络在故障发生时，全部负荷得到供电；
然后利用人工智能算法对网络进行重构，得到一个最优解的开关组合，判断该最优解的开关组合是否满足约束条件，如果满足，目前最佳的解决方案即为最优解决方案，重构过程结束；如果有一个值不符合边界限制条件，那么算法自动转移到第二阶段开始优化；
第二阶段：综合考虑电网的经济效益和电压质量，在第一阶段优化中，将最佳解决方案的网络潮流计算的结果记录下来，从中找出不满足电压约束的节点或超过最大支路电流约束的支路相连的节点，记为越限点，根据网络的拓扑结构，搜索位于越限点的子树上低压配电网的叶子节点，切除此叶子结点上的馈线负荷从而得到新的网络结构，在新的网络参数下，重新开始优化重构。此时，目标函数是f1的即为切除负荷的值。
进一步，第一阶段该阶段优化过程中，网损和开关操作次数的权系数A和B的取值不同对结果有较大影响，当A＝1，B＝0时，即不考虑开关操作的影响，等同于考虑网络损耗的单目标数学模型，根据不同的需要，A、B可选取不同的值，重构时可通过调整权重系数的取值以满足对降低网损和开关操作次数的不同需要。
进一步，在第一阶段优化之前配电网变压器高压侧母线发生故障；进入第一阶段优化过程，切除故障母线。
本发明提供的基于中高压配电网的故障恢复方法，基于中高压配电网的故障恢复策略根据目标函数的重要程度的不同，提出了二阶段优化策略，充分利用了人工智能算法实现配电网优化重构。本发明提供的方法识别网络参数是否越限判断是否进入第二阶段重构，对于不需要二次重构的网络即可缩短重构时间，从而使效益最大化。本发明可用于配电网规划中，减少网络损耗、提高经济效益、提高配电网运行质量。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于中高压配电网的故障恢复方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
如图1所示，本发明实施例的基于中高压配电网的故障恢复方法包括现有步骤：
S101：配电网变压器高压侧母线发生故障；
S102：进入第一阶段优化过程，切除故障母线；
S103：利用人工智能算法对网络进行重构；
S104：得到一个最优解的开关组合；
S105：判断最优解是否满足约束条件，满足，则执行步骤S106，不满足，则执行步骤S107；
S106：重构过程结束；
S107：进入第二阶段优化；
S108：找出越限点的子树上低压配电网的叶子节点；
S109：切除此叶子结点上的馈线负荷得到新的网络结构；
S110：新的网络参数下，重新开始优化重构。
本发明基于中高压配电网的故障恢复策略根据目标函数的重要程度的不同，提出了二阶段优化策略，具体实现过程如下：
minf1＝fP.cut，minf2＝A·fp.loss+B·fsw；其中，fp.cut、fp.loss、fsw分别为切负荷目标函数、网络线损、开关操作次数的目标函数；A和B分别为网损和开关操作次数的权系数。
第一阶段：首先，在第一个优化过程，只考虑经济利益，忽略边界约束条件。在这种情况下，不考虑目标函数f1，此时，优化问题的目标函数单纯变为f2。那么第一阶段开始网络重构直到满足终止条件；
当故障发生时，例如配电网变压器高压侧母线发生故障，首先切除故障母线，母线上所带的负荷切除。同时，切除与故障母线相连的每一条支路。故障母线不能给与之相连的电力变压器供电，该变压器所带的全部负荷将不能保证正常供电。为保证供电可靠性，需要闭合联络开关，将不能得到供电的负荷进行转移，以满足网络在故障发生时，全部负荷得到供电；
然后利用人工智能算法对网络进行重构，得到一个最优解的开关组合。判断该最优解的开关组合是否满足约束条件。如果满足，目前最佳的解决方案即为最优解决方案，重构过程结束；如果有一个值不符合边界限制条件，那么算法自动转移到第二阶段开始优化；
该阶段优化过程中，网损和开关操作次数的权系数A和B的取值不同对结果有较大影响。当A＝1，B＝0时，即不考虑开关操作的影响，等同于考虑网络损耗的单目标数学模型。根据不同的需要，A、B可选取不同的值。重构时可通过调整权重系数的取值以满足对降低网损和开关操作次数的不同需要。
第二阶段：在进行第二阶段的优化过程中，应该综合考虑电网的经济效益和电压质量等。在第一阶段优化中，将最佳解决方案的网络潮流计算的结果记录下来，从中找出不满足电压约束的节点或超过最大支路电流约束的支路相连的节点，记为越限点。根据网络的拓扑结构，搜索位于越限点的子树上低压配电网的叶子节点。切除此叶子结点上的馈线负荷从而得到新的网络结构。在新的网络参数下，重新开始优化重构。此时，目标函数是f1的即为切除负荷的值。
本发明的基于中高压配电网的故障恢复策略根据目标函数的重要程度的不同，提出了二阶段优化策略。充分利用了人工智能算法实现配电网优化重构，缩短重构时间，且使效益最大化。另外此策略可用于配电网规划中，减少网络损耗提高经济效益、提高配电网运行质量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种基于中高压配电网的故障恢复方法，其特征在于，该基于中高压配电网的故障恢复方法包括两个阶段的优化；
minf1＝fP.cut，minf2＝A·fp.loss+B·fsw；其中，fp.cut、fp.loss、fsw分别为切负荷目标函数、网络线损、开关操作次数的目标函数；A和B分别为网损和开关操作次数的权系数；
第一阶段：首先，优化问题的目标函数单纯变为f2，那么第一阶段开始网络重构直到满足终止条件；
当故障发生时，配电网变压器高压侧母线发生故障，首先切除故障母线，母线上所带的负荷切除，同时，切除与故障母线相连的每一条支路，故障母线不能给与之相连的电力变压器供电，变压器所带的全部负荷将不能保证正常供电，为保证供电可靠性，需要闭合联络开关，将不能得到供电的负荷进行转移，以满足网络在故障发生时，全部负荷得到供电；
然后利用人工智能算法对网络进行重构，得到一个最优解的开关组合，判断该最优解的开关组合是否满足约束条件，如果满足，目前最佳的解决方案即为最优解决方案，重构过程结束；如果有一个值不符合边界限制条件，那么算法自动转移到第二阶段开始优化；
第二阶段：综合考虑电网的经济效益和电压质量，在第一阶段优化中，将最佳解决方案的网络潮流计算的结果记录下来，从中找出不满足电压约束的节点或超过最大支路电流约束的支路相连的节点，记为越限点，根据网络的拓扑结构，搜索位于越限点的子树上低压配电网的叶子节点，切除此叶子结点上的馈线负荷从而得到新的网络结构，在新的网络参数下，重新开始优化重构。此时，目标函数是f1的即为切除负荷的值。
2.如权利要求1所述的基于中高压配电网的故障恢复方法，其特征在于，第一阶段该阶段优化过程中，网损和开关操作次数的权系数A和B的取值不同对结果有较大影响，当A＝1，B＝0时，即不考虑开关操作的影响，等同于考虑网络损耗的单目标数学模型，根据不同的需要，A、B可选取不同的值，重构时可通过调整权重系数的取值以满足对降低网损和开关操作次数的不同需要。
3.如权利要求1所述的基于中高压配电网的故障恢复方法，其特征在于，在第一阶段优化之前配电网变压器高压侧母线发生故障；进入第一阶段优化过程，切除故障母线。
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