CN113507116A - 一种配电网负荷转供方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

一种配电网负荷转供方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明适用于配电网技术领域，提供了一种配电网负荷转供方法、装置、设备及存储介质，其中，负荷转供方法包括：当配电网的目标区段故障时，根据迪杰斯特拉算法和配电网的区段网络拓扑信息，在配电网中确定与目标区段相对应的多个非故障区段，以及对非故障区段进行负荷转供的目标备用电源；在目标备用电源的可用负荷容量小于所有非故障区段的额定负荷容量的总负荷容量的情况下，根据与配电网的负荷转供特征相对应的预设负荷转供算法，在多个非故障区段中确定待负荷转供的目标非故障区段；其中，负荷转供特征至少包括负荷转供利用率、负荷等级、负荷量以及负荷权重；对目标非故障区段进行负荷转供。采用本发明可提升负荷转供效果。

Description

一种配电网负荷转供方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及配电网技术领域，尤其涉及一种配电网负荷转供方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
配电网是指从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户的电力网。当配电网中某一区段发生故障时，配电网的馈线自动化系统能够定位出发生故障的故障区段，并对该故障区段进行隔离。之后，配电网的负荷转供系统可以制定非故障区段的负荷转供方案，对非故障区段进行负荷转供，以恢复非故障区段的供电。
然而，现有的负荷转供方案存在负荷转供效果较差的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种配电网负荷转供方法、装置、设备及存储介质，以解决现有的负荷转供方案存在的负荷转供效果较差的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种配电网负荷转供方法，包括：
当所述配电网的目标区段故障时，根据迪杰斯特拉算法和所述配电网的区段网络拓扑信息，在所述配电网中确定与所述目标区段相对应的多个非故障区段，以及对所述非故障区段进行负荷转供的目标备用电源；
在所述目标备用电源的可用负荷容量小于所有所述非故障区段的额定负荷容量的总负荷容量的情况下，根据与所述配电网的负荷转供特征相对应的预设负荷转供算法，在所述多个非故障区段中确定待负荷转供的目标非故障区段；其中，所述负荷转供特征至少包括负荷转供利用率、负荷等级、负荷量以及负荷权重；
对所述目标非故障区段进行负荷转供。
在一种可能的实现方式中，根据迪杰斯特拉算法和配电网的区段网络拓扑信息，在配电网中确定与目标区段相对应的多个非故障区段，以及对非故障区段进行负荷转供的目标备用电源，包括：
利用迪杰斯特拉算法，在区段网络拓扑信息中查找离故障区段最近的备用电源，并将离故障区段最近的备用电源确定为目标备用电源；
将故障区段与目标备用电源之间的路径所经过的区段，确定为多个非故障区段。
在一种可能的实现方式中，根据与配电网的负荷转供特征相对应的预设负荷转供算法，在多个非故障区段中确定待负荷转供的目标非故障区段，包括：
在负荷转供特征为负荷转供利用率的情况下，将非故障区段的额定负荷容量作为背包算法的价值和重量，将可用负荷容量作为背包算法的总重量，利用背包算法确定出具备最大负荷转供利用率的非故障区段组合，负荷转供利用率为非故障区段组合中所有重量占总重量的比值；
将具备最大负荷转供利用率的非故障区段组合中的所有非故障区段，确定为目标非故障区段。
在一种可能的实现方式中，根据与配电网的负荷转供特征相对应的预设负荷转供算法，在多个非故障区段中确定待负荷转供的目标非故障区段，包括：
在负荷转供特征为负荷等级的情况下，按照负荷等级由高到底以及距离目标备用电源的距离由近到远的顺序对多个非故障区段进行排序；
计算前N个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第一差值，以及前N+1个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第二差值，N为正整数；
如果第一差值小于零且第二差值大于零，则将前N个非故障区段确定为目标非故障区段。
在一种可能的实现方式中，根据与配电网的负荷转供特征相对应的预设负荷转供算法，在多个非故障区段中确定待负荷转供的目标非故障区段，包括：
在负荷转供特征为负荷量的情况下，按照负荷量由大到小以及距离目标备用电源的距离由近到远的顺序对多个非故障区段进行排序；
计算前M个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第三差值，以及前M+1个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第四差值，M为正整数；
如果第三差值小于零且第四差值大于零，则将前M个非故障区段确定为目标非故障区段。
在一种可能的实现方式中，根据与配电网的负荷转供特征相对应的预设负荷转供算法，在多个非故障区段中确定待负荷转供的目标非故障区段，包括：
在负荷转供特征为负荷权重的情况下，按照负荷权重由大到小以及距离目标备用电源的距离由近到远的顺序对多个非故障区段进行排序；其中，负荷权重为额定负荷容量与负荷等级权值的乘积，较高的负荷等级的负荷等级权值高于较低的负荷等级的负荷等级权值；
计算前P个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第五差值，以及前P+1个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第六差值，P为正整数；
如果第五差值小于零且第六差值大于零，则将前P个非故障区段确定为目标非故障区段。
在一种可能的实现方式中，根据与配电网的负荷转供特征相对应的预设负荷转供算法，在多个非故障区段中确定待负荷转供的目标非故障区段，包括：
在负荷转供特征为负荷权重的情况下，按照负荷权重由大到小以及距离目标备用电源的距离由近到远的顺序对多个非故障区段进行排序；其中，负荷权重为额定负荷容量与负荷等级权值的乘积，较高的负荷等级的负荷等级权值高于较低的负荷等级的负荷等级权值；
计算前Q个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第七差值，以及前Q+1个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第八差值，Q为正整数；
如果第七差值小于零且第八差值大于零，则判断位于Q之后的非故障区段中是否存在第R个非故障区段，第R个非故障区段的额定负荷容量与第七差值的和值小于零；
在存在第R个非故障区段的情况下，将前Q个非故障区段和第R个非故障区段确定为目标非故障区段，否则将前Q个非故障区段确定为目标非故障区段。
第二方面，本发明实施例提供了一种配电网负荷转供装置，包括：
第一确定模块，用于当配电网的目标区段故障时，根据迪杰斯特拉算法和所述配电网的区段网络拓扑信息，在配电网中确定与目标区段相对应的多个非故障区段，以及对非故障区段进行负荷转供的目标备用电源；
第二确定模块，用于在目标备用电源的可用负荷容量小于所有非故障区段的额定负荷容量的总负荷容量的情况下，根据与配电网的负荷转供特征相对应的预设负荷转供算法，在多个非故障区段中确定待负荷转供的目标非故障区段；其中，负荷转供特征至少包括负荷转供利用率、负荷等级、负荷量以及负荷权重；
负荷转供模块，用于对目标非故障区段进行负荷转供。
在一种可能的实现方式中，第一定位模块，还用于：
利用迪杰斯特拉算法，在区段网络拓扑信息中查找离故障区段最近的备用电源，并将离故障区段最近的备用电源确定为目标备用电源；
将故障区段与目标备用电源之间的路径所经过的区段，确定为多个非故障区段。
在一种可能的实现方式中，第二定位模块，还用于：
在负荷转供特征为负荷转供利用率的情况下，将非故障区段的额定负荷容量作为背包算法的价值和重量，将可用负荷容量作为背包算法的总重量，利用背包算法确定出具备最大负荷转供利用率的非故障区段组合，负荷转供利用率为非故障区段组合中所有重量占总重量的比值；
将具备最大负荷转供利用率的非故障区段组合中的所有非故障区段，确定为目标非故障区段；
在一种可能的实现方式中，第二定位模块，还用于：
在负荷转供特征为负荷等级的情况下，按照负荷等级由高到底以及距离目标备用电源的距离由近到远的顺序对多个非故障区段进行排序；
计算前N个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第一差值，以及前N+1个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第二差值，N为正整数；
如果第一差值小于零且第二差值大于零，则将前N个非故障区段确定为目标非故障区段；
在一种可能的实现方式中，第二定位模块，还用于：
在负荷转供特征为负荷量的情况下，按照负荷量由大到小以及距离目标备用电源的距离由近到远的顺序对多个非故障区段进行排序；
计算前M个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第三差值，以及前M+1个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第四差值，M为正整数；
如果第三差值小于零且第四差值大于零，则将前M个非故障区段确定为目标非故障区段；
在一种可能的实现方式中，第二定位模块，还用于：
在负荷转供特征为负荷权重的情况下，按照负荷权重由大到小以及距离目标备用电源的距离由近到远的顺序对多个非故障区段进行排序；其中，负荷权重为额定负荷容量与负荷等级权值的乘积，较高的负荷等级的负荷等级权值高于较低的负荷等级的负荷等级权值；
计算前P个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第五差值，以及前P+1个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第六差值，P为正整数；
如果第五差值小于零且第六差值大于零，则将前P个非故障区段确定为目标非故障区段；
在一种可能的实现方式中，第二定位模块，还用于：
在负荷转供特征为负荷权重的情况下，按照负荷权重由大到小以及距离目标备用电源的距离由近到远的顺序对多个非故障区段进行排序；其中，负荷权重为额定负荷容量与负荷等级权值的乘积，较高的负荷等级的负荷等级权值高于较低的负荷等级的负荷等级权值；
计算前Q个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第七差值，以及前Q+1个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第八差值，Q为正整数；
如果第七差值小于零且第八差值大于零，则判断位于Q之后的非故障区段中是否存在第R个非故障区段，第R个非故障区段的额定负荷容量与第七差值的和值小于零；
在存在第R个非故障区段的情况下，将前Q个非故障区段和第R个非故障区段确定为目标非故障区段，否则将前Q个非故障区段确定为目标非故障区段。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
本发明实施例提供一种配电网负荷转供方法、装置、设备及存储介质，在配电网的目标区段发生故障时，通过读取配电网的区段网络拓扑信息并结合迪杰斯特拉最短路径法，进而确定与故障区段相对应的多个非故障区段以及对非故障区段进行负荷转供的目标备用电源的位置，在综合考虑负荷的最大恢复量以及最大恢复范围后，根据不同配电网网架的特点与不同失电负荷恢复需求，选择相适应的恢复方法，这种方法有助于提升现有配电网的负荷转供能力，提高配电网的负荷转供效果，有利于发挥配电网馈线自动化系统在恢复非故障区段负荷方面的优势，从而提升对非故障区段供电的可靠度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种配电网负荷转供方法的步骤流程图；
图2是本发明实施例提供的基于IEEE9节点修改后测试系统发生故障后的接线图；
图3是本发明实施例提供的基于IEEE9节点修改后测试系统的拓扑可视化结果示意图；
图4是本发明实施例提供的基于IEEE9节点修改后测试系统发生故障前的接线图；
图5是本发明实施例提供的一种配电网负荷转供方法的实现流程图；
图6是本发明实施例提供的一种配电网负荷转供装置的示意图；
图7是本发明实施例提供的一种电子设备的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
如背景技术所述，配电网本身分支多，结构杂，规模大，现有技术中，常见的负荷转供方法有启发式计算、随机优化法、专家法等，但它们都有各自的优缺点：启发式计算虽然计算速度快，但得出的是可行方案，并不是最佳方案；随机优化法虽具备良好的寻优能力，但计算时间过长，且传统的随机优化算法并不适用于大规模的系统；专家法虽解决方案比较权威，但专家系统库的建立和集成费时费力，然而实际中的故障种类多种多样，其无法包括全部故障情况。如此，利用这些现有技术进行负荷转供时，方案选择不灵活，不能根据配电网特点选择适合的转供方案，导致最后的转供效果都较差。
针对现有技术问题，本发明实施例提出了一种配电网负荷转供方法、装置、设备及存储介质。下面对本发明所提出的方法进行介绍：
首先，本发明实施例提供的一种配电网负荷转供方法的执行主体，可以是负荷转供装置，该负荷转供装置可以是具有数据处理与控制功能的计算机设备，该计算机设备可以是终端或者服务器，终端具体但不限于个人计算机、笔记本电脑、智能手机以及便携式可穿戴设备，服务器可以是独立服务器或多个服务器组成的服务器集群，本发明不做具体限定。
其次，对本发明的实施例提供的一种配电网负荷转供方法的技术构思进行介绍。
本发明提出的方法是负荷转供装置通过读取配电网的区段网络拓扑信息，进而建立拓扑模型，结合迪杰斯特拉最短路径法，进而确定与故障区段相对应的多个非故障区段以及对非故障区段进行负荷转供的目标备用电源的位置，以识别对应区段的所有联络开关，利用算法匹配所有非故障区段的额定负荷容量的总负荷容量与备用电源的可用负荷容量，以判断备用电源的供电容量是否超过安全限额，若超过安全限额，则在综合考虑负荷的最大恢复量以及最大恢复范围后，根据不同配电网网架的特点与不同非故障区段负荷的恢复需求，选择适合的恢复方法，最终提升配电网的负荷转供效果。
需要说明的是，设备正常运行时，在区段上安装的终端设备会测量并保存上传当地的全面负荷数据；在故障发生后，故障点两侧的断路器跳开，此时尝试重合闸操作，重合闸失败后，即可尝试通过本发明所述的负荷转供方法以恢复非故障区段的供电。
如图1所示，本发明实施例提供的配电网负荷转供方法包括以下步骤：
S101.当配电网的目标区段故障时，根据迪杰斯特拉算法和配电网的区段网络拓扑信息，确定与目标区段相对应的多个非故障区段，以及对非故障区段进行负荷转供的目标备用电源。
在一些实施例中，可利用上述步骤确定配电网中的各非故障区段以及对非故障区段进行负荷转供的备用电源的位置。
首先，利用迪杰斯特拉算法，在区段网络拓扑信息中查找离故障区段最近的备用电源，并将离故障区段最近的备用电源确定为目标备用电源。之所以利用迪杰斯特拉法确定目标区段与备用电源之间的最短路径，其原因是：对于拓扑识别时识别到的联络开关，通常是位于目标区段下游的尾端相邻开关，但有时配电网的线路复杂，仅闭合一个联络开关无法与备用电源间构造出通路，或者仅靠一个备用电源无法提供足够的可用容量来恢复非故障区段的缺口负荷，此时需要寻找一条目标区段与备用电源之间的最短路径，以便最终确定需要闭合的联络开关。
在一些实施例中，寻求最短路径的方法可采用堆优化的迪杰斯特拉算法，具体原因为：
对于稀疏图来说，在确定一个还未确定最短距离的点距离源点最近的点时，原始迪杰斯特拉的方法是遍历所有的点，再通过比较找出最近的点，此时，大部分的时间消耗在查找下一个被选择的区段上，因此需要使用合适的数据结构进行优化。在这里需要优化的是数值的插入(更新)和取出最小值两个操作，因此使用堆可以实现目的，即把每个区段当前的最短距离用堆来维护，在更新最短距离时，把对应的元素向根的方向移动以满足堆的性质，而每次从堆中取出的最小值就是下一次使用的区段。由上述分析可知，堆优化版的迪杰斯特拉算法显然更适用于与配电网中的网架结构更相似的稀疏图，故本发明采用堆优化版的迪杰斯特拉算法为例进行计算。
进一步的，将故障区段与目标备用电源之间的路径所经过的区段，确定为多个非故障区段。
S102.在目标备用电源的可用负荷容量小于所有非故障区段的额定负荷容量的总负荷容量的情况下，根据与配电网的负荷转供特征相对应的预设负荷转供算法，在多个非故障区段中确定待负荷转供的目标非故障区。
在一些实施例中，目标备用电源的可用负荷容量为目标区段故障前的负荷容量与目标区段额定负荷容量的差值，在目标备用电源的可用负荷容量小于所有非故障区段的额定负荷容量的总负荷容量的情况时，可以通过与配电网的负荷转供特征相对应的预设负荷转供算法来确定在上述多个非故障区域中待负荷转供的目标故障区域。其中，负荷转供特征至少包括负荷转供利用率、负荷等级、负荷量以及负荷权重。
需要说明的是，在根据负荷转供特征进行负荷划分时，还需满足功率平衡约束，如下所示：
根据电网稳定性约束，区域内负荷吸收的总功率不能超过机组发出的总功率，对此约束的数学表达式为：
Figure BDA0003154126760000101
其中，xz代表第z处待恢复负荷的开关动作逻辑信号，PL,z代表区域中第z处待恢复负荷空缺容量，
Figure BDA0003154126760000102
代表区域中第j台备用电源输出功率。
本发明给出五种负荷转供实施例，用以介绍如何在多个非故障区段中确定待负荷转供的目标非故障区，具体如下所述：
第一实施例：
在负荷转供特征为负荷转供利用率的情况下，将非故障区段的额定负荷容量作为背包算法的价值和重量，将可用负荷容量作为背包算法的总重量，利用背包算法确定出具备最大负荷转供利用率的非故障区段组合，其中负荷转供利用率为非故障区段组合中所有重量占总重量的比值；
将具备最大负荷转供利用率的非故障区段组合中的所有非故障区段，确定为目标非故障区段。
首先，对0-1背包问题进行简要描述：
假定共有N种待选定的物品,每种物品只有1个且不可分割,物品j的价值为v(j),重量为w(j),只有1个背包且能容纳物品的总重量为c。则0-1背包的数学模型公式为：
Figure BDA0003154126760000111
其中，f(x)表示装入背包物品的总价值，当xj＝0时，表示物品j不装入背包，当xj＝1时，表示物品装入背包。
上述即为最基础的背包问题，即：每种物品仅有一件，可以选择放或不放。进一步可理解为：表示前c件物品恰放入一个容量为c的背包可以获得的最大价值。图背包问题状态转移方程是：
F[i,v]＝max{F[i-1,c],F[i-1,c-w(i)]+v(i)}；
其中，F[i,v]表示当前总价值，[i-1,c-w(i)]表示要在F[i,c]表中的上一行查找比c小的数据，将问题降至一维，此时需要查找自身(只有一行，没有上一行)c左边的数据，而这个数据必须保证是上一循环i-1写入的，因此不能从左向右写入数据，否则[i-1,c-w(i)]会在对应当前i时写入数据，导致上一循环中的数据没有利用就丢失了；所以c循环修改为从N到1的顺序进行，即从右向左对一维数组写入数据，按逆序(从大到小)遍历内层循环，就可以避免在同一轮外层循环中先更新的值会影响后更新的值，由此修改滚动数组代码，进而优化了空间复杂度。
具体地，将所有负荷大小视为v(i)，重量w(i)视为与各自v(i)相等，将备用电源可用容量视为c，求F(i,v)即为求不超过安全限额的情况下最大的可恢复负荷总额。在运行的搭配方案w(j)之和不超过c的前提下，找出v(i)之和的最大值即F(i,v)。
综上所述，将非故障区段的额定负荷容量作为背包算法的价值和重量，将可用负荷容量作为背包算法的总重量，利用优化后的背包动态规划算法确定出具备最大负荷转供利用率的非故障区段组合(其中负荷转供利用率为非故障区段组合中所有重量占总重量的比值)，以实现备用电源可用负荷容量的最大利用率。需要说明的是，在采用本方法时，当出现不同组合但负荷转供利用率相同时，则需要从负荷恢复范围(即尽可能多的恢复非故障区段供电)或者恢复供电时间最快的角度进行权衡。
第二实施例：
在负荷转供特征为负荷等级的情况下，按照负荷等级由高到底以及非故障区段与目标备用电源的距离由近到远的顺序对多个非故障区段进行排序；
计算前N个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第一差值，以及前N+1个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第二差值，N为正整数；
如果第一差值小于零且第二差值大于零，则将前N个非故障区段确定为目标非故障区段。
对于所有故障点下游的失电负荷Pi，基于负荷重要度的角度考虑进行排序，即优先恢复一级负荷，再考虑其他，其目的在于优先恢复重要负荷，对于同一重要度的负荷集，按照由大到小排序，形成恢复队列。
对于负荷重要度的划分，其分类标准如下：
1、一级负荷：指中断供电将可能产生下列后果之一的电力客户：(1)直接引发人身伤亡的；(2)造成严重污染环境的；(3)发生中毒、爆炸或火灾的；(4)造成重大政治影响的；(5)造成重大经济损失的；(6)造成较大范围社会公共秩序严重混乱的。
2、二级负荷：指中断供电将可能产生下列后果之一的电力客户：(1)造成较大环境污染的；(2)造成较大政治影响的；(3)造成较大经济损失的；(4)造成一定范围社会公共秩序严重混乱的。
3、三级负荷：指需要临时特殊供电保障的电力客户。
第三实施例：
在负荷转供特征为负荷量的情况下，按照负荷量由大到小以及距离目标备用电源的距离由近到远的顺序对多个非故障区段进行排序；
计算前M个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第三差值，以及前M+1个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第四差值，M为正整数；
如果第三差值小于零且第四差值大于零，则将前M个非故障区段确定为目标非故障区段。
对于所有故障点下游的失电负荷Pi，基于负荷大小的角度考虑进行排序，而不考虑负荷重要度，其目的在于减小线路损耗，提高供电效率。
第四实施例：
在负荷转供特征为负荷权重的情况下，按照负荷权重由大到小以及距离目标备用电源的距离由近到远的顺序对多个非故障区段进行排序；其中，负荷权重为额定负荷容量与负荷等级权值的乘积，按照较高的负荷等级的负荷等级权值高于较低的负荷等级的负荷等级权值的原则，例如，一级负荷赋权重因子为1，二级负荷赋权重因子为0.9～0.95，三级负荷赋权重因子为0.8～0.85；
计算前P个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第五差值，以及前P+1个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第六差值，P为正整数；
如果第五差值小于零且第六差值大于零，则将前P个非故障区段确定为目标非故障区段。
第五实施例：
在负荷转供特征为负荷权重的情况下，对第三实施例进行改进，首先按照负荷权重由大到小以及距离目标备用电源的距离由近到远的顺序对多个非故障区段进行排序；其中，负荷权重为额定负荷容量与负荷等级权值的乘积，较高的负荷等级的负荷等级权值高于较低的负荷等级的负荷等级权值；
计算前Q个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第七差值，以及前Q+1个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第八差值，Q为正整数；
如果第七差值小于零且第八差值大于零，则判断位于Q之后的非故障区段中是否存在第R个非故障区段，使第R个非故障区段的额定负荷容量与第七差值的和值依旧小于零；
在存在第R个非故障区段的情况下，将前Q个非故障区段和第R个非故障区段确定为目标非故障区段，否则将前Q个非故障区段确定为目标非故障区段。需要说明的是，在实际应用过程中，可能存在多个如上所述的第R个非故障区段，此时在确定目标非故障区段时，需都将其包括。
在对负荷转供方法进行选择时，下面给出一具体实施例进一步结合本发明：
如图2、图3、图4所示，以基于IEEE9节点修改后系统接线图为例进行介绍。
IEEE9节点系统共含有个9节点，其中包含3个电源节点，共计9条边(含变压器之路)；由于我国配电网运行环境少有环路出现，且通常为双电源互为备份的设计，标准系统不足以具有说明性。现将其中一个电源及其配套变压器支路断开，增加数个新结点，携带不同负荷，方便设置一定联络开关为长开。系统中包含2个发电机节点，5个一级负荷节点，4个二级负荷节点，1个三级负荷节点，系统简化后生成的电网拓扑如图3所示。
假定各待恢复机组可随时投入备用电源可用容量，每条支路两端都带有开关装置。假定G3机组可提供的备用容量为200(p.u.)。故障前如图4所示，Node3(L11)(节点3安装在L11处)为常开联络开关，故障发生在L4上。系统识别到有故障发生，跳开L4上两个开关；并识别到故障点下游节点2、5、10、11、12、13失电，将节点3处联络开关闭合并进行负荷恢复判断。系统中各机组的额定功率如表一所示：
表一
节点编号 功率(电流)标幺值 节点性质
Node7 400 发电机节点
Node9 400 发电机节点
Node1 20 一级负荷
Node2 30 一级负荷
Node3 40 一级负荷
Node4 50 一级负荷
Node5 60 一级负荷
Node6 70 二级负荷
Node10 30 二级负荷
Node11 60 二级负荷
Node12 70 二级负荷
Node13 80 三级负荷
选择不同的负荷转供方法，运行结果表二所示：
表二
Figure BDA0003154126760000151
Figure BDA0003154126760000161
分析以上运行结果，可得出如下结论：
第一实施例：通过0-1背包模型，在所有组合中选择出了将可恢复功率最大化但不超过备用电源容量的限额的一种组合，即采用Node2,Node5,Node10以及Node13的组合，其总可恢复功率恰好为200kw，使得其备用电源利用率达到极高水平，优于其他方法，且由于算法优化，其运行时间也远低于第二实施例与第四实施例，相比于其他方法更好的兼顾了总可恢复功率与运行时间，但因此也存在一弊端，即其只适合于节点数量不太大的情况，若节点数目达到一定规模时会在一定程度上影响运行时间，使得其在运行时间方面的优势减少，可能满足不了电网对于恢复时间的要求，因此遇到规模较大的电网时，需要抉择偏向于考虑恢复范围最大化(目标非故障区段的数量最多)还是运行时间最优的情况。
第二实施例：以全力保证一级负荷为准则，首先在一级负荷中进行排序选择，故最终选择了同为一级负荷的Node5、Node2以及Node3，负荷重要度不高且需求较大的负荷舍弃；该方法在保证了重要负荷供电可靠性的前提下，牺牲了较不重要负荷的恢复机会，保证了重要用户的需求。但在备用电源利用率与运行时间方面均表现不佳。
第三实施例：只根据负荷大小来决定被选择的负荷，故选择了负荷量最大的Node13以及Node12，一定意义上来说，可以认为其恢复的目标是使负荷在地理环境上/网架范围上最大化，满足了大用电用户的需求。由于逻辑简单，因此用时最短，适合对速动性有极高需求的场景使用。同时功能运行对硬件需求不大，适合进行平台移植。但在备用电源利用率方面稍逊一筹。
第四实施例：兼顾负荷重要度与负荷大小，此时根据权重调整调整待恢复队列中的优先级顺序，以二级负荷权重因子为0.95，三级负荷权重因子为0.85计算，可得知Node13的权重为0.85*80＝68为待恢复节点中的最大值，具有高优先级，再根据负荷重要度得出一级负荷Node5同样具有较高优先级。这样的二次排序使得其在空间复杂度上不占优势，导致其运行过程中需要较多空间来计算、存储调整前后的数值，同时要保证能对应到原本节点，并且多层循环的运用也会使得其在运行时间上稍逊一筹。
第五实施例：可将其视为在第三实施例的基础上增加一个功能，在Node13与Node12的基础上增加了一个Node10，遍历到Node11时，由于总功率需求量大于备用电源可用容量，故跳过此节点而增加Node10，通过增加空间复杂度与少量的时间复杂度，使其在待恢复队列的单向遍历过程中，进行多次尝试，而不在首次不满足安全限额条件时就退出运行，其兼顾了总可恢复功率与运行时间，其备用电源利用率介于第一实施例与第三实施例之间，但运行时间相对于第三实施例增加了近一倍。
S103.对目标非故障区段进行负荷转供。
闭合上一步骤S102确定的各目标非故障区段的联络开关即可。
参见图5，其示出了本发明实施例基于上述方法实现负荷转供的流程图，详述如下：
在步骤501中、根据配电网的网络拓扑信息，利用优化后的迪杰斯特拉算法寻找多个非故障区段以及目标备用电源。
具体地，利用优化后的迪杰斯特拉算法找出目标区段到目标备用电源的最短路径，从而确定对非故障区段进行负荷转供的目标备用电源并确定与目标区段相对应的多个非故障区段；
在步骤502中、计算非故障区段的额定负荷容量的总容量与目标备用电源的可用负荷容量。
具体地，非故障区段的额定负荷容量的总容量为多个非故障区段的额定负荷容量的总和，目标备用电源的可用负荷容量为目标区段故障前的负荷容量与目标区段额定负荷容量的差值。
在步骤503中、目标备用电源的可用容量是否超过多个非故障区段的额定负荷容量的总和。
具体地，分析目标备用电源的可用容量与多个非故障区段的额定负荷容量的总和，然后判断目标备用电源的可用容量与多个非故障区段的额定负荷容量的总和的大小关系，若多个非故障区段的额定负荷容量的总和超过目标备用电源的可用容量，则根据配电网运行情况，按照配电网的负荷转供特征，进而确定目标非故障区段的所有联络开关，否则恢复全部非故障全段的供电。
在步骤504中、操作相应开关恢复供电。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
本发明在配电网的目标区段发生故障时，通过读取配电网的区段网络拓扑信息并结合迪杰斯特拉最短路径法，进而确定与故障区段相对应的多个非故障区段以及对非故障区段进行负荷转供的目标备用电源的位置，在综合考虑负荷的最大恢复量以及最大恢复范围后，根据不同配电网网架的特点与不同失电负荷恢复需求，选择相适应的恢复方法，这种方法有助于提升现有配电网的负荷转供能力，提高配电网的负荷转供效果，有利于发挥配电网馈线自动化系统在恢复非故障区段负荷方面的优势，从而提升对非故障区段供电的可靠度。
以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。
图6示出了本发明实施例提供的一种配电网负荷转供装置6的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分：
第一确定模块610，用于在配电网的目标区段发生故障时，根据迪杰斯特拉算法和配电网的区段网络拓扑信息，在配电网中定位与目标区段相对应的各非故障区段的位置，以及定位对非故障区段进行负荷转供的目标备用电源的位置；
第二确定模块620，在目标备用电源的可用负荷容量小于所有非故障区段的额定负荷容量的总负荷容量的情况下，根据与配电网的负荷转供特征相对应的预设负荷转供算法，在多个非故障区段中判断待负荷转供的目标非故障区段；其中，负荷转供特征至少包括负荷转供利用率、负荷等级、负荷量以及负荷权重；
负荷转供模块630，用于对目标非故障区段进行负荷转供。
第一定位模块，还用于：
利用迪杰斯特拉算法，在区段网络拓扑信息中查找离故障区段最近的备用电源，并将离故障区段最近的备用电源确定为目标备用电源；
将故障区段与目标备用电源之间的路径所经过的区段，确定为多个非故障区段。
第二定位模块，还用于：
在负荷转供特征为负荷转供利用率的情况下，将非故障区段的额定负荷容量作为背包算法的价值和重量，将可用负荷容量作为背包算法的总重量，利用背包算法确定出具备最大负荷转供利用率的非故障区段组合，负荷转供利用率为非故障区段组合中所有重量占总重量的比值；
将具备最大负荷转供利用率的非故障区段组合中的所有非故障区段，确定为目标非故障区段；
在一些实施例中，第二定位模块，还用于：
在负荷转供特征为负荷等级的情况下，按照负荷等级由高到底以及距离目标备用电源的距离由近到远的顺序对多个非故障区段进行排序；
计算前N个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第一差值，以及前N+1个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第二差值，N为正整数；
如果第一差值小于零且第二差值大于零，则将前N个非故障区段确定为目标非故障区段；
在一些实施例中，第二定位模块，还用于：
在负荷转供特征为负荷量的情况下，按照负荷量由大到小以及距离目标备用电源的距离由近到远的顺序对多个非故障区段进行排序；
计算前M个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第三差值，以及前M+1个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第四差值，M为正整数；
如果第三差值小于零且第四差值大于零，则将前M个非故障区段确定为目标非故障区段；
在一些实施例中，第二定位模块，还用于：
在负荷转供特征为负荷权重的情况下，按照负荷权重由大到小以及距离目标备用电源的距离由近到远的顺序对多个非故障区段进行排序；其中，负荷权重为额定负荷容量与负荷等级权值的乘积，较高的负荷等级的负荷等级权值高于较低的负荷等级的负荷等级权值；
计算前P个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第五差值，以及前P+1个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第六差值，P为正整数；
如果第五差值小于零且第六差值大于零，则将前P个非故障区段确定为目标非故障区段；
在一些实施例中，第二定位模块，还用于：
在负荷转供特征为负荷权重的情况下，按照负荷权重由大到小以及距离目标备用电源的距离由近到远的顺序对多个非故障区段进行排序；其中，负荷权重为额定负荷容量与负荷等级权值的乘积，较高的负荷等级的负荷等级权值高于较低的负荷等级的负荷等级权值；
计算前Q个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第七差值，以及前Q+1个非故障区段的额定负荷容量的总容量与可用负荷容量的第八差值，Q为正整数；
如果第七差值小于零且第八差值大于零，则判断位于Q之后的非故障区段中是否存在第R个非故障区段，第R个非故障区段的额定负荷容量与第七差值的和值小于零；
在存在第R个非故障区段的情况下，将前Q个非故障区段和第R个非故障区段确定为目标非故障区段，否则将前Q个非故障区段确定为目标非故障区段。
在本发明实施例中，可以通过第一确定模块610寻找多个非故障区段以及备用电源的位置，然后通过第二确定模块620判断根据不同的负荷转供特征选择不同的非故障区段的恢复方案，最后通过转供模块630进行负荷转供，该装置可提升现有配电网的负荷转供能力，提高配电网的负荷转供效果，从而提升对非故障区段供电的可靠度。
图7是本发明实施例提供的电子设备示意图。如图7所示，该实施例的设备包括：处理器70、存储器71以及存储在存储器71中并可在处理器70上运行的计算机程序72。处理器70执行计算机程序72时实现上述配电网负荷转供方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至步骤103。或者，处理器70执行计算机程序72时实现上述各装置实施例中各模块的功能，例如图6所示模块610至630的功能。
示例性的，计算机程序72可以被分割成一个或多个模块，一个或者多个模块被存储在存储器71中，并由处理器70执行，以完成本发明。一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序72在电子设备7中的执行过程。例如，计算机程序72可以被分割成图6所示的模块610至630。
电子设备7可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。电子设备7可包括，但不仅限于，处理器70、存储器71。本领域技术人员可以理解，图7仅仅是电子设备7的示例，并不构成对电子设备7的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器70可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器71可以是电子设备7的内部存储单元，例如电子设备7的硬盘或内存。存储器71也可以是电子设备7的外部存储设备，例如电子设备7上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器71还可以既包括电子设备7的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器71用于存储计算机程序以及终端所需的其他程序和数据。存储器71还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个负荷转供方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种配电网负荷转供方法，其特征在于，包括：
当所述配电网的目标区段故障时，根据迪杰斯特拉算法和所述配电网的区段网络拓扑信息，在所述配电网中确定与所述目标区段相对应的多个非故障区段，以及对所述非故障区段进行负荷转供的目标备用电源；
在所述目标备用电源的可用负荷容量小于所有所述非故障区段的额定负荷容量的总负荷容量的情况下，根据与所述配电网的负荷转供特征相对应的预设负荷转供算法，在所述多个非故障区段中确定待负荷转供的目标非故障区段；其中，所述负荷转供特征至少包括负荷转供利用率、负荷等级、负荷量以及负荷权重；
对所述目标非故障区段进行负荷转供。
2.根据权利要求1所述的一种配电网负荷转供方法，其特征在于，所述根据迪杰斯特拉算法和所述配电网的区段网络拓扑信息，在所述配电网中确定与所述目标区段相对应的多个非故障区段，以及对所述非故障区段进行负荷转供的目标备用电源，包括：
利用迪杰斯特拉算法，在所述区段网络拓扑信息中查找离所述故障区段最近的备用电源，并将所述离所述故障区段最近的备用电源确定为所述目标备用电源；
将所述故障区段与所述目标备用电源之间的路径所经过的区段，确定为所述多个非故障区段。
3.根据权利要求1或2所述的一种配电网负荷转供方法，其特征在于，所述根据与所述配电网的负荷转供特征相对应的预设负荷转供算法，在所述多个非故障区段中确定待负荷转供的目标非故障区段，包括：
在所述负荷转供特征为负荷转供利用率的情况下，将非故障区段的额定负荷容量作为背包算法的价值和重量，将可用负荷容量作为所述背包算法的总重量，利用所述背包算法确定出具备最大负荷转供利用率的非故障区段组合，所述负荷转供利用率为所述非故障区段组合中所有重量占所述总重量的比值；
将所述具备最大负荷转供利用率的非故障区段组合中的所有非故障区段，确定为所述目标非故障区段。
4.根据权利要求1或2所述的一种配电网负荷转供方法，其特征在于，所述根据与所述配电网的负荷转供特征相对应的预设负荷转供算法，在所述多个非故障区段中确定待负荷转供的目标非故障区段，包括：
在所述负荷转供特征为负荷等级的情况下，按照负荷等级由高到底以及距离所述目标备用电源的距离由近到远的顺序对所述多个非故障区段进行排序；
计算前N个非故障区段的额定负荷容量的总容量与所述可用负荷容量的第一差值，以及前N+1个非故障区段的额定负荷容量的总容量与所述可用负荷容量的第二差值，N为正整数；
如果所述第一差值小于零且所述第二差值大于零，则将所述前N个非故障区段确定为所述目标非故障区段。
5.根据权利要求1或2所述的一种配电网负荷转供方法，其特征在于，所述根据与所述配电网的负荷转供特征相对应的预设负荷转供算法，在所述多个非故障区段中确定待负荷转供的目标非故障区段，包括：
在所述负荷转供特征为负荷量的情况下，按照负荷量由大到小以及距离所述目标备用电源的距离由近到远的顺序对多个所述非故障区段进行排序；
计算前M个非故障区段的额定负荷容量的总容量与所述可用负荷容量的第三差值，以及前M+1个非故障区段的额定负荷容量的总容量与所述可用负荷容量的第四差值，M为正整数；
如果所述第三差值小于零且所述第四差值大于零，则将所述前M个非故障区段确定为所述目标非故障区段。
6.根据权利要求1或2所述的一种配电网负荷转供方法，其特征在于，所述根据与所述配电网的负荷转供特征相对应的预设负荷转供算法，在所述多个非故障区段中确定待负荷转供的目标非故障区段，包括：
在所述负荷转供特征为负荷权重的情况下，按照负荷权重由大到小以及距离所述目标备用电源的距离由近到远的顺序对多个所述非故障区段进行排序；其中，所述负荷权重为额定负荷容量与负荷等级权值的乘积，较高的负荷等级的负荷等级权值高于较低的负荷等级的负荷等级权值；
计算前P个非故障区段的额定负荷容量的总容量与所述可用负荷容量的第五差值，以及前P+1个非故障区段的额定负荷容量的总容量与所述可用负荷容量的第六差值，P为正整数；
如果所述第五差值小于零且所述第六差值大于零，则将所述前P个非故障区段确定为所述目标非故障区段。
7.根据权利要求1或2所述的一种配电网负荷转供方法，其特征在于，所述根据与所述配电网的负荷转供特征相对应的预设负荷转供算法，在所述多个非故障区段中确定待负荷转供的目标非故障区段，包括：
在所述负荷转供特征为负荷权重的情况下，按照负荷权重由大到小以及距离所述目标备用电源的距离由近到远的顺序对多个所述非故障区段进行排序；其中，所述负荷权重为额定负荷容量与负荷等级权值的乘积，较高的负荷等级的负荷等级权值高于较低的负荷等级的负荷等级权值；
计算前Q个非故障区段的额定负荷容量的总容量与所述可用负荷容量的第七差值，以及前Q+1个非故障区段的额定负荷容量的总容量与所述可用负荷容量的第八差值，Q为正整数；
如果所述第七差值小于零且所述第八差值大于零，则判断位于Q之后的非故障区段中是否存在第R个非故障区段，所述第R个非故障区段的额定负荷容量与第七差值的和值小于零；
在存在第R个非故障区段的情况下，将所述前Q个非故障区段和所述第R个非故障区段确定为所述目标非故障区段，否则将所述前Q个非故障区段确定为所述目标非故障区段。
8.一种配电网负荷转供装置，其特征在于，包括：
第一确定模块，用于当所述配电网的目标区段发生故障时，根据迪杰斯特拉算法和所述配电网的区段网络拓扑信息，在所述配电网中确定与所述目标区段相对应的多个非故障区段，以及对所述非故障区段进行负荷转供的目标备用电源；
第二确定模块，用于在所述目标备用电源的可用负荷容量小于所有所述非故障区段的额定负荷容量的总负荷容量的情况下，根据与所述配电网的负荷转供特征相对应的预设负荷转供算法，在所述多个非故障区段中确定待负荷转供的目标非故障区段；其中，所述负荷转供特征至少包括负荷转供利用率、负荷等级、负荷量以及负荷权重；
负荷转供模块，用于对所述目标非故障区段进行负荷转供。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上的权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上的权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
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