CN109980647B - 一种配电网故障负荷转供复电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种配电网故障负荷转供复电方法，通过两次配电线路树形遍历即可找到最优解，第一次遍历找出可行解，第二次遍历合并转供路径形成最优解。本算法可以简单快速地实现负荷转供，满足实时应用的要求。本文提出的算法简单高效，能适应线路载流量限制约束，通过配电线路树形拓朴后根遍历搜索找到最大限度恢复供电的可行解，然后合并转供路径形成操作最小的最优解。由此可以简单快速地用最小的操作量实现最大负荷转供，满足实时应用的要求。

Description

一种配电网故障负荷转供复电方法

技术领域

本发明属于电力系统自动化领域，尤其涉及一种配电网故障负荷转供复电方法。

背景技术

配网自动化是智能电网的重要组成部分，而配电网故障处理是配网自动化的核心内容，对于提高供电可靠性具有重要意义。

地区电网的配电网一般开环运行。当配电网某段电路或设备发生故障时变电站出线馈线的开关跳开，急修人员接到调度监控员通知后对该馈线进行检查，查出故障点后进行故障隔离，恢复馈线前段的供电。对于位于故障点后段馈线，如果有环网点，就可以合上环网开关，恢复对馈线后段用户的供电。

按照故障处理方式的不同，配电自动化的故障处理模式可以分为就地型和集中型。

就地型故障处理模式不需要配电自动化系统主站参与就可完成故障处理，分为重合器方式和智能分布式两类。由于智地型故障处理模式缺乏全局信息，负荷转供时不够灵活。

重合器方式不需要通信网的支持，仅仅依靠自动化开关的配合就可完成故障处理。重合器与电压时间型分段器配合的故障处理方式是重合器方式中的典型模式。重合器方式的缺点不少，重合方式对网络和设备冲击较大，也不适合电缆线路，调试整定也有诸多不便。

智能分布式也叫网络式保护或面保护，需要高速通信网支持其故障处理，依靠智能终端的相互通信和配合完成故障定位、故障隔离和负荷恢复。

集中型故障处理模式基于主站、终端和通信网构成的配电自动化系统。故障信息上送到配电自动化系统主站，由主站对终端发送遥控命令对故障进行定位、隔离和负荷恢复。集中型故障处理模式故障处理模式统一，对通信网带宽要求低，调试运行方便，有很高的性价比，是最有前途的故障处理模式。

发明内容

为了克服目前运用启发式搜索解决配电线路负荷转供的问题，但启发式方法不保证找到最优解，实现复杂，计算时间长的问题。本发明提出一种配电网故障负荷转供复电方法。

一种配电网故障负荷转供复电方法，包括以下步骤：

S10.故障发生后变电站出线开关或故障点上游的自动化开关跳闸，从该跳闸开关向故障点搜索前进，在故障点上游隔离故障的开关命名为前向隔离开关；在故障点下游隔离故障的开关命名为后向隔离开关；前向隔离开关和后向隔离开关将故障段隔离开来；

S20.构建故障恢复树，每个负荷点为节点，共有n个；与后向隔离开关直接连接的负荷点为故障恢复树的根节点，与邻近线路的转供开关和分布式电源直接连接的负荷节点是转供叶节点，另外的叶节点是分支线的末端负荷节点；

S30.将分支线的负荷归算到连接的主干节点上；

S40.从联络开关向上游沿支路l推进时，推进到负荷节点i，扣减可转供量并扣减支路l的可转供负荷，计算出可转供负荷同时增加总的转供量；直到推进到负的可转供量；

S50.在分叉节点j，比较汇聚于此的各转供线路的可转供量，取有最大可转供量的路径a继续前进。在向故障点推进之前先检查另外的路径是否有未转供量，有则将其归算到交叉节点j的负荷；

S60.全部转供路径形成后，主转供路径与其他转供路径比较，主转供路径的可转供余量如果大于另外转供路径的转供负荷，则进行合并。

优选的，复电的目标函数：

恢复失电力负荷

其中：P_i为节点i的负荷，D为未恢复供电负荷节点集合，共n个节点；

开关操作次数：

其中：T为联络开关集合，共m个联络开关；K_k为开关动作，1表示合上，0表示分开；

约束条件：

联络开关的备用容量约束

|P_k|<P_r,k (3)

其中：P_k为流过联络开关k的功率，P_r,k为联络开关k的备用容量；

支路容量限制约束

|P_l|<P_LM,l (4)

其中：P_l为流过支路l的功率，P_LM,l为支路l的功率载流量。

优选的，所述S40的具体步骤如下：

S401.从第k个联络开关向上游沿支路l推进时，推进到负荷节点i；

S402.考虑载流量，能流经支路l的最大值为P_LM,j，故可转供量更新为：P_r,k＝min{P_r,k,P_LM,l}；P_r,k表示转供路径k的剩余可转供量，P_LM,l表示线路l的功率载流量；

扣减可转供量：

P′_r,k＝P_r,k-P_i；P_i表示节点i的负荷；

S403.如果P′_r,k≥0则增加总的转供量：

P'_t,k＝P_t,k+P_i；P_t,k表示转供路径k的总转供量；

否则此线路做断开标记：

P'_r,k＝0

S404.同时增加总的未转供量：

P′_n,k＝P_n,k+P_i，P_n,k表示转供路径k的未转供量。

优选的，所述S50的具体步骤如下：

S501.J为汇聚于交叉点j的转供路径的集合，选取最大可转供量的路径a：

P_r,a＝max{P_r,k}，k∈J，P_r,a表示路径a的剩余转供量，P_r,k为转供路径k的剩余可转供量；

S502.与节点j相连的转供路径的未转供负荷也归算到节点j：

P_j为节点j的负荷，P_n,k为转供路径k的未转供量；

S503.扣减经过节点j后的可转供量：

P′_r,a＝P_r,a-P_j

S504.如果P′_r,a≥0则增加总的转供量：

P′_t,a＝P_t,a+P′'，P_t,a为最大可转供量的路径a的总转供量；

否则转供路径a做断开标记：

P'_r,a＝0

S505.增加总的未转供量：

P′_n,a＝P_n,a+P′_j，P_n,a表示转供路径a的未转供量。

优选的，所述S60的具体步骤如下：

S601.全部转供路径形成后，最接近故障点的为主转供路径路径a，其余转供路径按其总的转供量P_t,x从小到大排序，逐个比较主转供路径的剩余可转供负荷P_r,a和另外的转供路径的总供负荷P_t,x；

S602.若P_r,a≥P_t,x，则表示主转供路径可以合并另外的转供路径，合并后更新主转供路径路径a的剩余可转供量：

P′_r,a＝P_r,a-P_t,x

否则，再也不能合并转供路径，运算结束。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明提供的配电网故障负荷转供复电方法，通过结合自动建模及人工模式的方法，生成故障的动作条件表和动作序列表，当动作条件满足时自动触发动作序列，从而大幅度增加动作的准确性与可靠性。

附图说明

图1为本发明提供的配电网故障负荷转供复电方法故障恢复过程；

图2为实施例2中故障前结线图；

图3为实施例2中的故障恢复思路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

一种配电网故障负荷转供复电方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10.故障发生后变电站出线开关或故障点上游的自动化开关跳闸，从该跳闸开关向故障点搜索前进，在故障点上游隔离故障的开关命名为前向隔离开关；在故障点下游隔离故障的开关命名为后向隔离开关；前向隔离开关和后向隔离开关将故障段隔离开来；

S20.构建故障恢复树，每个负荷点为节点，共有n个；与后向隔离开关直接连接的负荷点为故障恢复树的根节点，与邻近线路的转供开关和分布式电源直接连接的负荷节点是转供叶节点，另外的叶节点是分支线的末端负荷节点；

S30.将分支线的负荷归算到连接的主干节点上；

S40.从联络开关向上游沿支路l推进时，推进到负荷节点i，扣减可转供量并扣减支路l的可转供负荷，计算出可转供负荷同时增加总的转供量；直到推进到负的可转供量；

S50.在分叉节点j，比较汇聚于此的各转供线路的可转供量，取有最大可转供量的路径a继续前进。在向故障点推进之前先检查另外的路径是否有未转供量，有则将其归算到交叉节点j的负荷；

S60.全部转供路径形成后，主转供路径与其他转供路径比较，主转供路径的可转供余量如果大于另外转供路径的转供负荷，则进行合并。

作为更进一步的优选实施方案，复电的目标函数：

恢复失电力负荷

其中：P_i为节点i的负荷，D为未恢复供电负荷节点集合，共n个节点；

开关操作次数：

其中：T为联络开关集合，共m个联络开关；K_k为开关动作，1表示合上，0表示分开；

约束条件：

联络开关的备用容量约束

|P_k|<P_r,k (3)

其中：P_k为流过联络开关k的功率，P_r,k为联络开关k的备用容量；

支路容量限制约束

|P_l|<P_LM,l (4)

其中：P_l为流过支路l的功率，P_LM,l为支路l的功率载流量。

作为更进一步的优选实施方案，所述S40的具体步骤如下：

S401.从第k个联络开关向上游沿支路l推进时，推进到负荷节点i；

S402.考虑载流量，能流经支路l的最大值为P_LM,j，故可转供量更新为：P_r,k＝min{P_r,k,P_LM,l}；P_r,k表示转供路径k的剩余可转供量，P_LM,l表示线路l的功率载流量；

扣减可转供量：

P′_r,k＝P_r,k-P_i；P_i表示节点i的负荷；

S403.如果P′_r,k≥0则增加总的转供量：

P'_t,k＝P_t,k+P_i；P_t,k表示转供路径k的总转供量；

否则此线路做断开标记：

P'_r,k＝0

S404.同时增加总的未转供量：

P′_n,k＝P_n,k+P_i，P_n,k表示转供路径k的未转供量。

作为更进一步的优选实施方案，所述S50的具体步骤如下：

S501.J为汇聚于交叉点j的转供路径的集合，选取最大可转供量的路径a：

P_r,a＝max{P_r,k}，k∈J，P_r,a表示路径a的剩余转供量，P_r,k为转供路径k的剩余可转供量；

S502.与节点j相连的转供路径的未转供负荷也归算到节点j：

P_j为节点j的负荷，P_n,k为转供路径k的未转供量；

S503.扣减经过节点j后的可转供量：

P′_r,a＝P_r,a-P_j

S504.如果P′_r,a≥0则增加总的转供量：

P′_t,a＝P_t,a+P′_j，P_t,a为最大可转供量的路径a的总转供量；

否则转供路径a做断开标记：

P'_r,a＝0

S505.增加总的未转供量：

P′_n,a＝P_n,a+P′_j，P_n,a表示转供路径a的未转供量。

作为更进一步的优选实施方案，所述S60的具体步骤如下：

S601.全部转供路径形成后，最接近故障点的为主转供路径路径a，其余转供路径按其总的转供量P_t,x从小到大排序，逐个比较主转供路径的剩余可转供负荷P_r,a和另外的转供路径的总供负荷P_t,x；

S602.若P_r,a≥P_t,x，则表示主转供路径可以合并另外的转供路径，合并后更新主转供路径路径a的剩余可转供量：

P′_r,a＝P_r,a-P_t,x

否则，再也不能合并转供路径，运算结束。

实施例2

本实施例提供的配电网故障负荷转供复电方法，图2为故障前的结线图。图中方形表示出线开关，圆形表示馈线上的开关，它们全部可控；实心表示合上，空心表示断开。L表示负载，其下方数字表示负载量。S表示电源，其下方数字表示其容量。R为线路及上面的开关，其下方数字表示其载流量。

当故障点在L1时，L1的前向隔离开关R1断开，后向隔离隔离开关R2也断开，将故障点L1隔离开来。

1.3步骤1计算过程如图3所示。分别从S2、S3、S4延馈线向故障点L1推进，每过一个开关计算本转供路径的剩余的可转供量、总转供量、未转供量。到达交叉点L3时比较R4、R6、R10的可转供量，分别为700、0和250。得出R4较大，交叉点负荷L3和路径2的未供负荷L5由S2通过R4复电。S2的复电路径经过L3后继续通过R3恢复L2负荷后剩下300的剩余可转供量。此时所有的负荷已经能够恢复，形成3条转供路径，从右到左，分别是：路径1.L4-L3-L2，路径2.S3-L7-L6-L5，路径3.L10-L9-L8。

1.3步骤2计算过程如图下：

路径1最终到达节点L2，离故障点最近，为主转供路径，其剩余可转供负荷P_r,L1＝300。另外的转供路径L2和L3，其总转供负荷分别为P_t,L2＝450、P_t,L3＝250。P_t,L3<P_t,L2，先比较L3，P_r,L1>P_t,L3，故L1合并L2。合并后更新P_r,L1＝P_r,L1-P_t,L3＝300-250＝50

L1继续与L2比较，P_r,L1<P_t,L2，即50<450，故不能合并L2。

最终的复电操作步骤是分开R7，合上R4、R9。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种配电网故障负荷转供复电方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10.故障发生后变电站出线开关或故障点上游的自动化开关跳闸，从该跳闸开关向故障点搜索前进，在故障点上游隔离故障的开关命名为前向隔离开关；在故障点下游隔离故障的开关命名为后向隔离开关；前向隔离开关和后向隔离开关将故障段隔离开来；

S20.构建故障恢复树，每个负荷点为节点，共有n个；与后向隔离开关直接连接的负荷点为故障恢复树的根节点，与邻近线路的转供开关和分布式电源直接连接的负荷节点是转供叶节点，另外的叶节点是分支线的末端负荷节点；

S30.将分支线的负荷归算到连接的主干节点上；

S40.从联络开关向上游沿支路l推进时，推进到负荷节点i，扣减可转供量并扣减支路l的可转供负荷，计算出可转供负荷同时增加总的转供量；直到推进到负的可转供量；

S50.在分叉节点j，比较汇聚于此的各转供线路的可转供量，取有最大可转供量的路径a继续前进； 在向故障点推进之前先检查另外的路径是否有未转供量，有则将其归算到交叉节点j的负荷；

S60.全部转供路径形成后，主转供路径与其他转供路径比较，主转供路径的可转供余量如果大于另外转供路径的转供负荷，则进行合并。

2.根据权利要求1所述的配电网故障负荷转供复电方法，其特征在于，复电的目标函数：

恢复失电力负荷

其中：P_i为节点i的负荷，D为未恢复供电负荷节点集合，共n个节点；

开关操作次数：

其中：T为联络开关集合，共m个联络开关；K_k为开关动作，1表示合上，0表示分开；

约束条件：

联络开关的备用容量约束

|P_k|<P_r,k (3)

其中：P_k为流过联络开关k的功率，P_r,k为联络开关k的备用容量；

支路容量限制约束

|P_l|<P_LM,l (4)

其中：P_l为流过支路l的功率，P_LM,l为支路l的功率载流量。

3.如权利要求1所述的配电网故障负荷转供复电方法，其特征在于，所述S40的具体步骤如下：

S401.从第k个联络开关向上游沿支路l推进时，推进到负荷节点i；

S402.考虑载流量，能流经支路l的最大值为P_LM,j，故可转供量更新为：

P_r,k＝min{P_r,k,P_LM,l}；P_r,k表示转供路径k的剩余可转供量，P_LM,l表示线路l的功率载流量；

扣减可转供量：

P'_r,k＝P_r,k-P_i；P_i表示节点i的负荷；

S403.如果P'_r,k≥0则增加总的转供量：

P'_t,k＝P_t,k+P_i；P_t,k表示转供路径k的总转供量；

否则此线路做断开标记：

P'_r,k＝0

S404.同时增加总的未转供量：

P'_n,k＝P_n,k+P_i，P_n,k表示转供路径k的未转供量。

4.权利要求1所述的配电网故障负荷转供复电方法，其特征在于，所述S50的具体步骤如下：

S501.J为汇聚于交叉点j的转供路径的集合，选取最大可转供量的路径a：

P_r,a＝max{P_r,k}，k∈J，P_r,a表示路径a的剩余转供量，P_r,k为转供路径k的剩余可转供量；

S502.与节点j相连的转供路径的未转供负荷也归算到节点j：

P_j为节点j的负荷，P_n,k为转供路径k的未转供量；

S503.扣减经过节点j后的可转供量：

P'_r,a＝P_r,a-P_j

S504.如果P'_r,a≥0则增加总的转供量：

P'_t,a＝P_t,a+P'_j，P_t,a为最大可转供量的路径a的总转供量；

否则转供路径a做断开标记：

P'_r,a＝0

S505.增加总的未转供量：

P'_n,a＝P_n,a+P'_j，P_n,a表示转供路径a的未转供量。

5.权利要求1所述的配电网故障负荷转供复电方法，其特征在于，所述S60的具体步骤如下：

S601.全部转供路径形成后，最接近故障点的为主转供路径路径a，其余转供路径按其总的转供量P_t,x从小到大排序，逐个比较主转供路径的剩余可转供负荷P_r,a和另外的转供路径的总供负荷P_t,x；

S602.若P_r,a≥P_t,x，则表示主转供路径可以合并另外的转供路径，合并后更新主转供路径路径a的剩余可转供量：

P'_r,a＝P_r,a-P_t,x

否则，再也不能合并转供路径，运算结束。

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