CN114123186B - 基于智能配电网的自愈优化控制方法、系统、终端及介质 - Google Patents

基于智能配电网的自愈优化控制方法、系统、终端及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于智能配电网的自愈优化控制方法、系统、终端及介质，涉及配电网技术领域，其技术方案要点是：本发明在同一个或多个配电线路上同时实现转供和转移控制，并在考虑线路损耗、容量、安全性以及停电范围的影响程度的基础上，采用协同优化算法对同属线路列表中各个配电线路之间负荷点切换供电的重要程度、各个配电线路的允许接入容量以及线路损耗进行协同优化分析，能够将整个配电网的供电资源合理分配的自愈优化控制策略，具有资源分配合理、安全性能高、运营成本低以及停电影响程度低等特点。

Description

基于智能配电网的自愈优化控制方法、系统、终端及介质
技术领域
本发明涉及配电网技术领域，更具体地说，它涉及基于智能配电网的自愈优化控制方法、系统、终端及介质。
背景技术
配网线路自愈，指线路故障自动隔离，自动合上线路联络开关，恢复故障点后段线路的供电。其自愈方式有两种，一种是就地型自愈，另一种是主站控制自愈。就地型自愈不依赖通信，仅需对联络开关处的配电终端设置合理参数，便由终端就地控制联络开关。缺点是当配网接线方式或运行方式发生变化，造成变电站出口开关至联络开关之间的分段器数目变化时，应重新设置参数。主站控制自愈不因配网运行方式的变化而重新调整配电终端参数，它是由配电主站遥控联络开关。所以，随着无线通信技术的发展，特别是无线5G技术在电力系统中的应用，主站控制自愈技术得以普遍推广应用。
目前，对配网转供和转移自愈分析方法主要有线损协同优化方法、启发式方法、随机优化方法、专家系统法、混合方法等，现有的自愈分析方法由于对配电主站的采集数据精确度要求较高，且计算量较大，所以广泛应用拓扑结构相对较简单的配电网。而对于拓扑结构复杂的配电网而言，实现配电网自愈策略一般由多个，在选取最优的配电网自愈策略时一般考虑了停电范围、线损、容量以及安全性，而对于配网转供和转移的合理性考虑较少，易导致整个输电系统的供电资源分配不合理，存在部分线路负荷大、部分线路负荷小的问题。此外，部分配电网自愈策略虽然整个停电范围上缩小，但是对所有停电用户而已，其影响程度反而增大。
因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的基于智能配电网的自愈优化控制方法、系统、终端及介质是我们目前急需解决的问题。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供基于智能配电网的自愈优化控制方法、系统、终端及介质，在同一个或多个配电线路上同时实现转供和转移控制，并在考虑线路损耗、容量、安全性以及停电范围的影响程度的基础上，采用协同优化算法分析得到能够将整个配电网的供电资源合理分配的自愈优化控制策略，具有资源分配合理、安全性能高、运营成本低以及停电影响程度低等特点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
第一方面，提供了基于智能配电网的自愈优化控制方法，包括以下步骤：
获取目标配电线路的故障切断位置和历史配电数据；
根据故障切断位置和历史配电数据确定故障下游区的转供容量以及目标配电线路的转移容量；
搜索故障下游区中可通过联络开关合闸实现转供的配电线路，得到转供线路列表；
搜索故障上游区中可通过联络开关合闸、分段开关分位实现转移的配电线路，得到转移线路列表；
从转供线路列表、转移线路列表中筛选出同属两个列表的配电线路，得到同属线路列表；
采用协同优化算法对同属线路列表中各个配电线路之间负荷点切换供电的重要程度、各个配电线路的允许接入容量以及线路损耗进行协同优化分析，得到自愈优化控制策略。
进一步的，所述自愈优化控制策略的获得过程具体为：
根据转供容量、转移容量以及各个配电线路的允许接入容量分析得到可行的自愈策略；
对各个自愈策略中负荷点切换供电的重要程度进行计算，得到切换影响值；
对各个自愈策略中线路损耗进行计算，得到损耗值；
将同一自愈策略中的切换影响值、损耗值转换后进行权重计算，得到优先值；
以优先值最大的自愈策略作为自愈优化控制策略。
进一步的，所述自愈策略的分析获得过程具体为：
根据转移容量与转供容量之差计算得到切换差异容量；
根据切换差异容量与各个配电线路中最大的允许接入容量之比取整得到最小线路值；
根据切换差异容量与各个配电线路中最小的允许接入容量之比取整得到最大线路值；
以最小线路值、最大线路值为限制条件随机分配得到多个自愈策略。
进一步的，所述切换影响值为自愈策略中所有参与切换供电的负荷点的重要程度之和，所有参与切换供电的负荷点包括故障下游区的负荷点以及属于转移线路中切换脱离的负荷点。
进一步的，所述负荷点的重要程度以两侧分段开关中配置参数所组成的参数对从数据库中匹配得到；若存在多个负荷点串联时，则以两端分段开关中配置参数所组成的参数对从数据库中匹配得到。
进一步的，所述优先值的计算公式具体为：
Figure BDA0003376216140000021
其中，Y表示优先值；PL表示线路损耗的损耗值；α表示损耗值的转换系数；β表示切换影响值的转换系数；Zij表示故障下游区中起始分段开关i与终止分段开关j之间的重要程度；Gk表示第k个转移线路中切换脱离的负荷点的重要程度；n表示参与切换脱离的转移线路数量。
第二方面，提供了基于智能配电网的自愈优化控制系统，包括自愈分析模块、至少一个故障主站以及多个备用主站，故障主站和备用主站均与自愈分析模块连接；
所述自愈分析模块配置有：
信息采集单元，用于获取目标配电线路的故障切断位置和历史配电数据；
容量确定单元，用于根据故障切断位置和历史配电数据确定故障下游区的转供容量以及目标配电线路的转移容量；
第一搜索单元，用于搜索故障下游区中可通过联络开关合闸实现转供的配电线路，得到转供线路列表；
第二搜索单元，搜索故障上游区中可通过联络开关合闸、分段开关分位实现转移的配电线路，得到转移线路列表；
同属筛选单元，用于从转供线路列表、转移线路列表中筛选出同属两个列表的配电线路，得到同属线路列表；
协同优化单元，用于采用协同优化算法对同属线路列表中各个配电线路之间负荷点切换供电的重要程度、各个配电线路的允许接入容量以及线路损耗进行协同优化分析，得到自愈优化控制策略。
进一步的，所述故障主站、备用主站响应自愈优化控制策略时：
以逐个响应反馈方式检验相应的主站是否完成策略执行；
若当前主站未完成策略执行，则重新匹配自愈优化控制策略；
自愈优化控制策略需包含已完成的策略，且优先值排序前列。
第三方面，提供了一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面中任意一项所述的基于智能配电网的自愈优化控制方法。
第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行可实现如第一方面中任意一项所述的基于智能配电网的自愈优化控制方法。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提出的基于智能配电网的自愈优化控制方法，在同一个或多个配电线路上同时实现转供和转移控制，并在考虑线路损耗、容量、安全性以及停电范围的影响程度的基础上，采用协同优化算法分析得到能够将整个配电网的供电资源合理分配的自愈优化控制策略，具有资源分配合理、安全性能高、运营成本低以及停电影响程度低等特点；
2、本发明根据故障切断位置以及故障切断处以往的负荷情况，并结合其他配电线路的容量情况先生成满足容量安全性的自愈策略，并以权重计算对各个自愈策略的线损情况和影响情况进行综合分析，能够得到直观体现的自愈优化控制策略；
3、本发明以本地控制的方式在各个分段开关中配置相关参数，首先调取故障切断位置两侧分段开关中的配置参数构成参数对，以唯一的参数对从数据库中能够快速匹配出表征重要程度的数值，使得切换影响值的计算量相对较小，且对通信网络要求较低；此外，数据库中的数值可以根据配电网实时运行情况进行动态更新。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是本发明实施例中的流程图；
图2是本发明实施例中的系统框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：基于智能配电网的自愈优化控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1：获取目标配电线路的故障切断位置和历史配电数据；目标配电线路中位于故障切断位置输入侧的区域为故障上游区，位于故障切断位置输出侧的区域为故障下游区；
步骤2：根据故障切断位置和历史配电数据确定故障下游区的转供容量以及目标配电线路的转移容量；
步骤3：搜索故障下游区中可通过联络开关合闸实现转供的配电线路，得到转供线路列表；
步骤4：搜索故障上游区中可通过联络开关合闸、分段开关分位实现转移的配电线路，得到转移线路列表；
步骤5：从转供线路列表、转移线路列表中筛选出同属两个列表的配电线路，得到同属线路列表；
步骤6：采用协同优化算法对同属线路列表中各个配电线路之间负荷点切换供电的重要程度、各个配电线路的允许接入容量以及线路损耗进行协同优化分析，得到自愈优化控制策略。
本发明在同一个或多个配电线路上同时实现转供和转移控制，并在考虑线路损耗、容量、安全性以及停电范围的影响程度的基础上，采用协同优化算法分析得到能够将整个配电网的供电资源合理分配的自愈优化控制策略，具有资源分配合理、安全性能高、运营成本低以及停电影响程度低等特点。
自愈优化控制策略的获得过程具体为：根据转供容量、转移容量以及各个配电线路的允许接入容量分析得到可行的自愈策略；对各个自愈策略中负荷点切换供电的重要程度进行计算，得到切换影响值；对各个自愈策略中线路损耗进行计算，得到损耗值；将同一自愈策略中的切换影响值、损耗值转换后进行权重计算，得到优先值；以优先值最大的自愈策略作为自愈优化控制策略。
自愈策略的分析获得过程具体为：根据转移容量与转供容量之差计算得到切换差异容量；根据切换差异容量与各个配电线路中最大的允许接入容量之比取整得到最小线路值；根据切换差异容量与各个配电线路中最小的允许接入容量之比取整得到最大线路值；以最小线路值、最大线路值为限制条件随机分配得到多个自愈策略。
本发明根据故障切断位置以及故障切断处以往的负荷情况，并结合其他配电线路的容量情况先生成满足容量安全性的自愈策略，并以权重计算对各个自愈策略的线损情况和影响情况进行综合分析，能够得到直观体现的自愈优化控制策略。
在本实施例中，切换影响值为自愈策略中所有参与切换供电的负荷点的重要程度之和，所有参与切换供电的负荷点包括故障下游区的负荷点以及属于转移线路中切换脱离的负荷点。
此外，负荷点的重要程度以两侧分段开关中配置参数所组成的参数对从数据库中匹配得到；若存在多个负荷点串联时，则以两端分段开关中配置参数所组成的参数对从数据库中匹配得到。
本发明以本地控制的方式在各个分段开关中配置相关参数，首先调取故障切断位置两侧分段开关中的配置参数构成参数对，以唯一的参数对从数据库中能够快速匹配出表征重要程度的数值，使得切换影响值的计算量相对较小，且对通信网络要求较低；此外，数据库中的数值可以根据配电网实时运行情况进行动态更新。
优先值的计算公式具体为：
Figure BDA0003376216140000051
其中，Y表示优先值；PL表示线路损耗的损耗值；α表示损耗值的转换系数；β表示切换影响值的转换系数；Zij表示故障下游区中起始分段开关i与终止分段开关j之间的重要程度；Gk表示第k个转移线路中切换脱离的负荷点的重要程度；n表示参与切换脱离的转移线路数量。
实施例2：基于智能配电网的自愈优化控制系统，如图2所示，包括自愈分析模块、一个或多个故障主站以及多个备用主站，故障主站和备用主站均与自愈分析模块连接。
其中，自愈分析模块配置有信息采集单元、容量确定单元、第一搜索单元、第二搜索单元、同属筛选单元和协同优化单元。
信息采集单元，用于获取目标配电线路的故障切断位置和历史配电数据。容量确定单元，用于根据故障切断位置和历史配电数据确定故障下游区的转供容量以及目标配电线路的转移容量。第一搜索单元，用于搜索故障下游区中可通过联络开关合闸实现转供的配电线路，得到转供线路列表。第二搜索单元，搜索故障上游区中可通过联络开关合闸、分段开关分位实现转移的配电线路，得到转移线路列表。同属筛选单元，用于从转供线路列表、转移线路列表中筛选出同属两个列表的配电线路，得到同属线路列表。协同优化单元，用于采用协同优化算法对同属线路列表中各个配电线路之间负荷点切换供电的重要程度、各个配电线路的允许接入容量以及线路损耗进行协同优化分析，得到自愈优化控制策略。
此外，故障主站、备用主站响应自愈优化控制策略时：以逐个响应反馈方式检验相应的主站是否完成策略执行；若当前主站未完成策略执行，则重新匹配自愈优化控制策略；自愈优化控制策略需包含已完成的策略，且优先值排序前列。
需要说明的是，随着故障发生的变化，故障主站、备用主站可自动切换。
工作原理：本发明在同一个或多个配电线路上同时实现转供和转移控制，并在考虑线路损耗、容量、安全性以及停电范围的影响程度的基础上，采用协同优化算法分析得到能够将整个配电网的供电资源合理分配的自愈优化控制策略，具有资源分配合理、安全性能高、运营成本低以及停电影响程度低等特点。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于智能配电网的自愈优化控制方法，其特征是，包括以下步骤：
获取目标配电线路的故障切断位置和历史配电数据；目标配电线路中位于故障切断位置输入侧的区域为故障上游区，位于故障切断位置输出侧的区域为故障下游区；
根据故障切断位置和历史配电数据确定故障下游区的转供容量以及目标配电线路的转移容量；
搜索故障下游区中可通过联络开关合闸实现转供的配电线路，得到转供线路列表；
搜索故障上游区中可通过联络开关合闸、分段开关分位实现转移的配电线路，得到转移线路列表；
从转供线路列表、转移线路列表中筛选出同属两个列表的配电线路，得到同属线路列表；
采用协同优化算法对同属线路列表中各个配电线路之间负荷点切换供电的重要程度、各个配电线路的允许接入容量以及线路损耗进行协同优化分析，得到自愈优化控制策略；
所述自愈优化控制策略的获得过程具体为：
根据转供容量、转移容量以及各个配电线路的允许接入容量分析得到可行的自愈策略；
对各个自愈策略中负荷点切换供电的重要程度进行计算，得到切换影响值；
对各个自愈策略中线路损耗进行计算，得到损耗值；
将同一自愈策略中的切换影响值、损耗值转换后进行权重计算，得到优先值；
以优先值最大的自愈策略作为自愈优化控制策略；
所述自愈策略的分析获得过程具体为：
根据转移容量与转供容量之差计算得到切换差异容量；
根据切换差异容量与各个配电线路中最大的允许接入容量之比取整得到最小线路值；
根据切换差异容量与各个配电线路中最小的允许接入容量之比取整得到最大线路值；
以最小线路值、最大线路值为限制条件随机分配得到多个自愈策略。
2.根据权利要求1所述的基于智能配电网的自愈优化控制方法，其特征是，所述切换影响值为自愈策略中所有参与切换供电的负荷点的重要程度之和，所有参与切换供电的负荷点包括故障下游区的负荷点以及属于转移线路中切换脱离的负荷点。
3.根据权利要求2所述的基于智能配电网的自愈优化控制方法，其特征是，所述负荷点的重要程度以两侧分段开关中配置参数所组成的参数对从数据库中匹配得到；若存在多个负荷点串联时，则以两端分段开关中配置参数所组成的参数对从数据库中匹配得到。
4.根据权利要求1所述的基于智能配电网的自愈优化控制方法，其特征是，所述优先值的计算公式具体为：
Figure FDA0004278712020000021
其中，Y表示优先值；PL表示线路损耗的损耗值；α表示损耗值的转换系数；β表示切换影响值的转换系数；Zij表示故障下游区中起始分段开关i与终止分段开关j之间的重要程度；Gk表示第k个转移线路中切换脱离的负荷点的重要程度；n表示参与切换脱离的转移线路数量。
5.基于智能配电网的自愈优化控制系统，其特征是，包括自愈分析模块、至少一个故障主站以及多个备用主站，故障主站和备用主站均与自愈分析模块连接；
所述自愈分析模块配置有：
信息采集单元，用于获取目标配电线路的故障切断位置和历史配电数据；目标配电线路中位于故障切断位置输入侧的区域为故障上游区，位于故障切断位置输出侧的区域为故障下游区；
容量确定单元，用于根据故障切断位置和历史配电数据确定故障下游区的转供容量以及目标配电线路的转移容量；
第一搜索单元，用于搜索故障下游区中可通过联络开关合闸实现转供的配电线路，得到转供线路列表；
第二搜索单元，搜索故障上游区中可通过联络开关合闸、分段开关分位实现转移的配电线路，得到转移线路列表；
同属筛选单元，用于从转供线路列表、转移线路列表中筛选出同属两个列表的配电线路，得到同属线路列表；
协同优化单元，用于采用协同优化算法对同属线路列表中各个配电线路之间负荷点切换供电的重要程度、各个配电线路的允许接入容量以及线路损耗进行协同优化分析，得到自愈优化控制策略；
所述自愈优化控制策略的获得过程具体为：
根据转供容量、转移容量以及各个配电线路的允许接入容量分析得到可行的自愈策略；
对各个自愈策略中负荷点切换供电的重要程度进行计算，得到切换影响值；
对各个自愈策略中线路损耗进行计算，得到损耗值；
将同一自愈策略中的切换影响值、损耗值转换后进行权重计算，得到优先值；
以优先值最大的自愈策略作为自愈优化控制策略；
所述自愈策略的分析获得过程具体为：
根据转移容量与转供容量之差计算得到切换差异容量；
根据切换差异容量与各个配电线路中最大的允许接入容量之比取整得到最小线路值；
根据切换差异容量与各个配电线路中最小的允许接入容量之比取整得到最大线路值；
以最小线路值、最大线路值为限制条件随机分配得到多个自愈策略。
6.根据权利要求5所述的基于智能配电网的自愈优化控制系统，其特征是，所述故障主站、备用主站响应自愈优化控制策略时：
以逐个响应反馈方式检验相应的主站是否完成策略执行；
若当前主站未完成策略执行，则重新匹配自愈优化控制策略；
自愈优化控制策略需包含已完成的策略，且优先值排序前列。
7.一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，其特征是，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-4中任意一项所述的基于智能配电网的自愈优化控制方法。
8.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征是，所述计算机程序被处理器执行可实现如权利要求1-4中任意一项所述的基于智能配电网的自愈优化控制方法。
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