CN114665479A - 一种考虑网络重构的配电网供电恢复方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种考虑网络重构的配电网供电恢复方法及系统，在供电恢复上考虑网络重构、分布式电源、柔性多状态开关三种恢复供电的手段。首先，采用配电网无向图的关联矩阵对离网节点进行快速搜索，统计可用于恢复供电的设备和资源；其次，建立模拟闭环运行配电网节点电压优化模型，并根据潮流优化结果，切除环路中支路端节点电压低、潮流较小的支路，确定供电恢复所采用的配电网拓扑；最后，建立考虑负荷分级的负荷恢复模型，优化计算恢复负荷方案。本发明减少了故障后配电网因拓扑不合理而缩小供电恢复范围的情况，有效保障了故障下配电网的可靠性。

Description

一种考虑网络重构的配电网供电恢复方法及系统
技术领域
本发明属于配电网控制领域，更具体地，涉及一种考虑网络重构的配电网供电恢复方法及系统。
背景技术
供电可靠性是评价配电网电能质量的重要指标之一。在配电网故障发生后，如何实现快速、大范围和过程平稳的负荷恢复是提高配电网供电可靠性的重要问题。
传统配电网供电恢复手段通常为网络重构。为实现故障后供电恢复满足转供线路的容量约束，传统配电网在进行网络重构后，往往需要将远离配电网电能注入点的末端负荷进行切除，已实现最多的负荷恢复。而随着分布式电源（distributed generator，DG）和以柔性多状态开关（soft open point，SOP）为代表的电力电子装置接入配电网，新型配电网故障后的供电恢复手段增多使得计算变得复杂。综合上述分析，研究一种综合考虑多恢复手段的新型配电网故障恢复快速计算方法具有重要意义。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种考虑网络重构的配电网供电恢复方法及系统，旨在解决考虑多恢复手段供电恢复模型复杂、计算速度缓慢的问题。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种考虑网络重构的配电网供电恢复方法，包括如下步骤：
在配电网故障切除后，建立对应的无向图关联矩阵，以确定故障切除后的配电网信息，并基于所述配电网信息计算待恢复的负荷量，所述配电网信息包括：故障切除后的并网节点、故障切除后的离网节点、各节点故障前负荷以及离网节点集中可用于恢复供电的资源信息；
基于故障切除后的并网节点集、故障切除后的离网节点集以及配电网的联络开关建立模拟故障切除后配电网闭环运行的节点电压优化模型，确定恢复配电网离网节点供电所采用的配电网拓扑；所述节点电压优化模型将所有可用的配电网联络开关投运，将其中的支路从节点电压优化模型中退出运行，以减少模型中的基本回路数，直至模型中的基本回路数减为0，得到最终的配电网拓扑；将支路退出运行的逻辑为：若该支路退出运行后模型的基本回路数减少，且该支路所连接的一个节点的电压为最小，同时该支路的线路潮流最小，则将其退出运行；
基于所述配电网拓扑、各节点故障前负荷、离网节点集中可用于恢复供电的资源信息以及待恢复的负荷量，以有功负荷恢复量最大为目标函数，确定恢复负荷的位置和恢复的负荷数量，并按照各级负荷的功率因数确定各级负荷的权重，所述负荷的等级按照其在配电网中的重要程度划分。
在一个可选的示例中，在配电网故障切除后，建立对应的无向图关联矩阵，以确定故障切除后的配电网信息，具体为：
获取配电网的支路信息与节点信息，确定配电网的节点集合Bus及各节点故障前的负荷Load；
根据故障切除后的配电网中投运的支路信息，建立配电网的无向图关联矩阵M，其元素
Figure 610516DEST_PATH_IMAGE001
的定义为：
Figure 793235DEST_PATH_IMAGE002
以配电网变压器所连接的首端节点作为搜索集，利用无向图关联矩阵M搜索建立并网节点集Con，具体计算方法为：
1）读取无向图关联矩阵M中搜索集各节点所对应的行，得到与搜索集节点相关联的支路编号；
2）读取无向图关联矩阵M中从步骤1）获取的相关支路所关联的节点，作为新的搜索集；
3）重复步骤1）和步骤2）直至搜索集不再有变化，则此时的搜索集为并网节点集Con；
4）计算离网节点集Iso，Iso=Bus-Con；
5）根据离网节点集Iso和各节点故障前的负荷Load，将离网节点故障前的负荷求和计算待恢复负荷量的有功分量
Figure 104131DEST_PATH_IMAGE003
和无功分量
Figure 640286DEST_PATH_IMAGE004
。
在一个可选的示例中，所述建立模拟故障切除后配电网闭环运行的节点电压优化模型，具体为：
假设配电网所有可用的联络开关投运，形成模拟闭环运行的配电网网络拓扑，以节点电压最小值最大作为优化目标，优化配电网中分布式电源和柔性多状态开关的运行状态，计算得到模拟闭环运行的各节点电压和各支路潮流；所述优化目标为：
Figure 720237DEST_PATH_IMAGE005
式中，
Figure 73858DEST_PATH_IMAGE006
为节点i的电压幅值；
所述节点电压优化模型的约束如下：
1）系统潮流约束：
Figure 731104DEST_PATH_IMAGE007
Figure 195584DEST_PATH_IMAGE008
式中，
Figure 395621DEST_PATH_IMAGE009
为节点i、j的相角差，
Figure 529930DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 549839DEST_PATH_IMAGE011
分别为注入节点i的有功功率和无功功率；
Figure 818009DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 731607DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 692610DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 199815DEST_PATH_IMAGE015
分别为节点导纳矩阵中节点i的自电导和自电纳、节点i和节点j之间的互电导和互电纳；
Figure 615884DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 790513DEST_PATH_IMAGE011
的计算公式如下：
Figure 391259DEST_PATH_IMAGE016
Figure 510393DEST_PATH_IMAGE017
其中，
Figure 854787DEST_PATH_IMAGE018
和
Figure 883923DEST_PATH_IMAGE019
分别为节点i所接柔性多状态开关注入节点的有功功率和无功功率，
Figure 796515DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure 278312DEST_PATH_IMAGE021
分别为所接分布式电源注入节点的有功功率和无功功率；
Figure 426397DEST_PATH_IMAGE022
和
Figure 169094DEST_PATH_IMAGE023
分别为节点i负荷的有功分量和无功分量；
2）节点电压约束：
Figure 377221DEST_PATH_IMAGE024
式中，
Figure 346314DEST_PATH_IMAGE025
和
Figure 907877DEST_PATH_IMAGE026
分别为系统电压约束的上限和下限；
Figure 646026DEST_PATH_IMAGE027
取偏离基准电压的10%，
Figure 25054DEST_PATH_IMAGE028
取0；
3）支路电流约束：
Figure 606077DEST_PATH_IMAGE030
式中，
Figure 361544DEST_PATH_IMAGE031
为节点i和节点j所在支路的电流幅值，
Figure 688620DEST_PATH_IMAGE032
为节点i和节点j所在支路的最大允许电流；
Figure 113916DEST_PATH_IMAGE033
为节点i和节点j的电压相位差；
4）柔性多状态开关运行约束：
Figure 57601DEST_PATH_IMAGE034
Figure 351179DEST_PATH_IMAGE035
Figure 922975DEST_PATH_IMAGE036
式中，
Figure 643806DEST_PATH_IMAGE037
和
Figure 809208DEST_PATH_IMAGE038
分别为柔性多状态开关两端注入节点的有功功率，
Figure 781844DEST_PATH_IMAGE039
和
Figure 349091DEST_PATH_IMAGE040
分别为柔性多状态开关两端注入节点的无功功率，
Figure 975245DEST_PATH_IMAGE041
为柔性多状态开关的容量；
5）分布式电源运行约束：
Figure 18156DEST_PATH_IMAGE042
Figure 653537DEST_PATH_IMAGE043
式中，
Figure 809711DEST_PATH_IMAGE044
和
Figure 13291DEST_PATH_IMAGE045
分别为分布式电源注入节点的有功功率和无功功率，
Figure 887706DEST_PATH_IMAGE046
为分布式电源出力的最小功率因数限制，取
Figure 326777DEST_PATH_IMAGE047
。
在一个可选的示例中，所述确定恢复配电网离网节点供电所采用的配电网拓扑，具体为：
1）基于模拟闭环运行的配电网网络拓扑，确定各个节点的电压
Figure 993251DEST_PATH_IMAGE048
，并确定节点m与节点n所在支路平均潮流
Figure 226786DEST_PATH_IMAGE049
：
Figure 588497DEST_PATH_IMAGE050
Figure 441047DEST_PATH_IMAGE051
Figure 837393DEST_PATH_IMAGE052
Figure 241830DEST_PATH_IMAGE053
式中，S mn 为节点m到节点n的潮流，S nm 为节点n到节点m的潮流，P mn 、Q mn 分别为节点m到节点n潮流的有功分量和无功分量；
2）对节点电压进行升序排序；
3）按节点电压由低到高依次获取对应的节点编号，并计算是否需要退运相关支路，依据所述无向图关联矩阵M获取与该节点关联的支路编号及其对应的支路潮流；若将其中潮流小于阈值的支路从模拟闭环运行配电网网络拓扑中退运能够减少网络拓扑的基本回路数，则将该支路退运；
4）重复上述步骤1）-步骤3），直至模拟闭环运行的配电网网络拓扑的基本回路数为0，此时得到最终的配电网拓扑。
在一个可选的示例中，确定恢复负荷的位置和恢复的负荷数量，并按照各级负荷的功率因数确定各级负荷的权重，具体为：
建立负荷恢复模型，引入负荷恢复变量c i ，其含义为：
Figure 215471DEST_PATH_IMAGE054
考虑负荷按重要级别恢复，设存在三个等级的负荷，级别由高到低所包括的节点集合分别为
Figure 996345DEST_PATH_IMAGE055
、
Figure 247198DEST_PATH_IMAGE056
和
Figure 697902DEST_PATH_IMAGE057
，同级别的负荷重要程度相同，引入负荷恢复权重
Figure 299784DEST_PATH_IMAGE058
描述节点i负荷的重要性，则
Figure 618770DEST_PATH_IMAGE058
可用下列式子确定：
Figure 848763DEST_PATH_IMAGE059
Figure 595003DEST_PATH_IMAGE060
Figure 418602DEST_PATH_IMAGE061
Figure 416645DEST_PATH_IMAGE062
式中，D 1 、D 2 和D 3 为权重
Figure 642090DEST_PATH_IMAGE063
的具体取值，
Figure 559230DEST_PATH_IMAGE064
为节点i负荷的功率因数；
以恢复的有功负荷最多为目标，负荷恢复模型的目标函数可表示为：
Figure 994760DEST_PATH_IMAGE065
所述负荷恢复模型的节点电压约束为：
Figure 921128DEST_PATH_IMAGE066
；式中，
Figure 735500DEST_PATH_IMAGE067
和
Figure 964487DEST_PATH_IMAGE068
均设置为偏离基准电压的10%。
第二方面，本发明提供了一种考虑网络重构的配电网供电恢复系统，包括：
配电网信息确定单元，用于在配电网故障切除后，建立对应的无向图关联矩阵，以确定故障切除后的配电网信息，并基于所述配电网信息计算待恢复的负荷量，所述配电网信息包括：故障切除后的并网节点、故障切除后的离网节点、各节点故障前负荷以及离网节点集中可用于恢复供电的资源信息；
配电网拓扑确定单元，用于基于故障切除后的并网节点集、故障切除后的离网节点集以及配电网的联络开关建立模拟故障切除后配电网闭环运行的节点电压优化模型，确定恢复配电网离网节点供电所采用的配电网拓扑；所述节点电压优化模型将所有可用的配电网联络开关投运，将其中的支路从节点电压优化模型中退出运行，以减少模型中的基本回路数，直至模型中的基本回路数减为0，得到最终的配电网拓扑；将支路退出运行的逻辑为：若该支路退出运行后模型的基本回路数减少，且该支路所连接的一个节点的电压为最小，同时该支路的线路潮流最小，则将其退出运行；
负荷配置单元，用于基于所述配电网拓扑、各节点故障前负荷、离网节点集中可用于恢复供电的资源信息以及待恢复的负荷量，以有功负荷恢复量最大为目标函数，确定恢复负荷的位置和恢复的负荷数量，并按照各级负荷的功率因数确定各级负荷的权重，所述负荷的等级按照其在配电网中的重要程度划分。
在一个可选的示例中，所述配电网信息确定单元在配电网故障切除后，建立对应的无向图关联矩阵，以确定故障切除后的配电网信息，具体为：获取配电网的支路信息与节点信息，确定配电网的节点集合Bus及各节点故障前的负荷Load；根据故障切除后的配电网中投运的支路信息，建立配电网的无向图关联矩阵M，其元素
Figure 762679DEST_PATH_IMAGE069
的定义为：
Figure 227158DEST_PATH_IMAGE002
；以配电网变压器所连接的首端节点作为搜索集，利用无向图关联矩阵M搜索建立并网节点集Con，具体计算方法为：1）读取无向图关联矩阵M中搜索集各节点所对应的行，得到与搜索集节点相关联的支路编号；2）读取无向图关联矩阵M中从步骤1）获取的相关支路所关联的节点，作为新的搜索集；3）重复步骤1）和步骤2）直至搜索集不再有变化，则此时的搜索集为并网节点集Con；4）计算离网节点集Iso，Iso=Bus-Con；5）根据离网节点集Iso和各节点故障前的负荷Load，将离网节点故障前的负荷求和计算待恢复负荷量的有功分量
Figure 20671DEST_PATH_IMAGE070
和无功分量
Figure 545193DEST_PATH_IMAGE004
。
在一个可选的示例中，所述配电网拓扑确定单元建立模拟故障切除后配电网闭环运行的节点电压优化模型，具体为：假设配电网所有可用的联络开关投运，形成模拟闭环运行的配电网网络拓扑，以节点电压最小值最大作为优化目标，优化配电网中分布式电源和柔性多状态开关的运行状态，计算得到模拟闭环运行的各节点电压和各支路潮流；
所述优化目标为：
Figure 830681DEST_PATH_IMAGE005
式中，
Figure 708638DEST_PATH_IMAGE006
为节点i的电压幅值；
所述节点电压优化模型的约束如下：
1）系统潮流约束：
Figure 763182DEST_PATH_IMAGE007
Figure 458605DEST_PATH_IMAGE071
式中，
Figure 824864DEST_PATH_IMAGE009
为节点i、j的相角差，
Figure 896726DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 805776DEST_PATH_IMAGE011
分别为注入节点i的有功功率和无功功率；
Figure 281888DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 541968DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 886361DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 774552DEST_PATH_IMAGE015
分别为节点导纳矩阵中节点i的自电导和自电纳、节点i和节点j之间的互电导和互电纳；
Figure 811778DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 293575DEST_PATH_IMAGE011
的计算公式如下：
Figure 317026DEST_PATH_IMAGE016
Figure 200668DEST_PATH_IMAGE017
其中，
Figure 408795DEST_PATH_IMAGE018
和
Figure 236943DEST_PATH_IMAGE019
分别为节点i所接柔性多状态开关注入节点的有功功率和无功功率，
Figure 188719DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure 926867DEST_PATH_IMAGE021
分别为所接分布式电源注入节点的有功功率和无功功率；
Figure 915683DEST_PATH_IMAGE022
和
Figure 372072DEST_PATH_IMAGE023
分别为节点i负荷的有功分量和无功分量；
2）节点电压约束：
Figure 861959DEST_PATH_IMAGE024
式中，
Figure 579249DEST_PATH_IMAGE025
和
Figure 394758DEST_PATH_IMAGE026
分别为系统电压约束的上限和下限；
Figure 72864DEST_PATH_IMAGE027
取偏离基准电压的10%，
Figure 241808DEST_PATH_IMAGE028
取0；
3）支路电流约束：
Figure 688970DEST_PATH_IMAGE072
式中，
Figure 409801DEST_PATH_IMAGE031
为节点i和节点j所在支路的电流幅值，
Figure 965416DEST_PATH_IMAGE032
为节点i和节点j所在支路的最大允许电流；
Figure 797106DEST_PATH_IMAGE033
为节点i和节点j的电压相位差；
4）柔性多状态开关运行约束：
Figure 98775DEST_PATH_IMAGE034
Figure 131453DEST_PATH_IMAGE035
Figure 784151DEST_PATH_IMAGE036
式中，
Figure 153952DEST_PATH_IMAGE037
和
Figure 965919DEST_PATH_IMAGE038
分别为柔性多状态开关两端注入节点的有功功率，
Figure 28553DEST_PATH_IMAGE039
和
Figure 43914DEST_PATH_IMAGE040
分别为柔性多状态开关两端注入节点的无功功率，
Figure 482985DEST_PATH_IMAGE041
为柔性多状态开关的容量；
5）分布式电源运行约束：
Figure 24825DEST_PATH_IMAGE042
Figure 382994DEST_PATH_IMAGE043
式中，
Figure 10285DEST_PATH_IMAGE044
和
Figure 721889DEST_PATH_IMAGE045
分别为分布式电源注入节点的有功功率和无功功率，
Figure 993601DEST_PATH_IMAGE046
为分布式电源出力的最小功率因数限制，取
Figure 663617DEST_PATH_IMAGE047
。
在一个可选的示例中，所述确定恢复配电网离网节点供电所采用的配电网拓扑，具体为：
1）基于模拟闭环运行的配电网网络拓扑，确定各个节点的电压
Figure 512624DEST_PATH_IMAGE048
，并确定节点m与节点n所在支路平均潮流
Figure 418132DEST_PATH_IMAGE049
：
Figure 668985DEST_PATH_IMAGE050
Figure 244323DEST_PATH_IMAGE051
Figure 721572DEST_PATH_IMAGE052
Figure 40558DEST_PATH_IMAGE053
式中，S mn 为节点m到节点n的潮流，S nm 为节点n到节点m的潮流，P mn 、Q mn 分别为节点m到节点n潮流的有功分量和无功分量；
2）对节点电压进行升序排序；
3）按节点电压由低到高依次获取对应的节点编号，并计算是否需要退运相关支路，依据所述无向图关联矩阵M获取与该节点关联的支路编号及其对应的支路潮流；若将其中潮流小于阈值的支路从模拟闭环运行配电网网络拓扑中退运能够减少网络拓扑的基本回路数，则将该支路退运；
4）重复上述步骤1）-步骤3），直至模拟闭环运行的配电网网络拓扑的基本回路数为0，此时得到最终的配电网拓扑。
在一个可选的示例中，所述负荷配置单元确定恢复负荷的位置和恢复的负荷数量，并按照各级负荷的功率因数确定各级负荷的权重，具体为：
建立负荷恢复模型，引入负荷恢复变量c i ，其含义为：
Figure 536130DEST_PATH_IMAGE054
考虑负荷按重要级别恢复，设存在三个等级的负荷，级别由高到低所包括的节点集合分别为
Figure 282369DEST_PATH_IMAGE055
、
Figure 105969DEST_PATH_IMAGE056
和
Figure 805809DEST_PATH_IMAGE057
，同级别的负荷重要程度相同，引入负荷恢复权重
Figure 765675DEST_PATH_IMAGE058
描述节点i负荷的重要性，则
Figure 823761DEST_PATH_IMAGE058
可用下列式子确定：
Figure 134656DEST_PATH_IMAGE059
Figure 61024DEST_PATH_IMAGE060
Figure 30DEST_PATH_IMAGE061
Figure 619230DEST_PATH_IMAGE062
式中，D 1 、D 2 和D 3 为权重
Figure 151843DEST_PATH_IMAGE063
的具体取值，
Figure 226109DEST_PATH_IMAGE064
为节点i负荷的功率因数；
以恢复的有功负荷最多为目标，负荷恢复模型的目标函数可表示为：
Figure 426146DEST_PATH_IMAGE065
所述负荷恢复模型的节点电压约束为：
Figure 950668DEST_PATH_IMAGE066
；式中，
Figure 95211DEST_PATH_IMAGE067
和
Figure 363381DEST_PATH_IMAGE068
均设置为偏离基准电压的10%。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明提供一种考虑网络重构的配电网供电恢复方法及系统，基于图论的理论，利用关联矩阵实现失电区域和供电区域的快速查找、网络拓扑的开环运行检验。在优化配电网供电恢复网络拓扑时，基于模拟闭环运行配电网的潮流计算结果，将回路中端点电压低、潮流较小的支路退出运行，形成配电网供电恢复的良性拓扑，不仅减少了不良拓扑对负荷恢复量的限制，也减少了全局搜索最优供电恢复网络拓扑的运算量，减少了故障后配电网因拓扑不合理而缩小供电恢复范围的情况，有效保障了故障下配电网的可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的考虑网络重构的配电网供电恢复方法流程图。
图2是本发明实施例提供的含柔性多状态开关和新能源接入的新型配电网示意图。
图3是本发明实施例提供的考虑网络重构的新型配电网两阶段供电恢复方法计算流程图。
图4是本发明实施例提供的模拟闭环运行的配电网“开环”计算流程图。
图5是本发明实施例提供的配电网各等级负荷分布图。
图6是本发明实施例提供的负荷恢复最终结果。
图7是本发明实施例提供的考虑网络重构的配电网供电恢复系统架构图。
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，以下结合附图及实施例，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明公开了一种考虑考虑网络重构的新型配电网两阶段供电恢复方法，在供电恢复上考虑网络重构、分布式电源、柔性多状态开关三种恢复供电的手段。首先，采用配电网无向图的关联矩阵对离网节点进行快速搜索，统计可用于恢复供电的设备和资源；其次，建立模拟闭环运行配电网节点电压优化模型，并根据潮流优化结果，切除环路中支路端节点电压低、潮流较小的支路，确定供电恢复所采用的配电网拓扑；最后，建立考虑负荷分级的负荷恢复模型，优化计算恢复负荷方案。
本发明的目的在于提供一种考虑网络重构的新型配电网两阶段供电恢复方法，在供电恢复上考虑网络重构、分布式电源、柔性多状态开关三种恢复供电的手段，减少了故障后配电网因拓扑不合理而缩小供电恢复范围的情况，有效保障了故障下配电网的可靠性。
本发明的主要应用对象为接入了柔性多状态开关和分布式电源的新型配电网，该配电网包括配电变压器、母线、可投退的输电线路、联络开关、负荷、分布式电源、柔性多状态开关，负荷和分布式电源通过常规开关连接在馈线节点上，不同线路分支通过柔性多状态开关实现合环运行。
本发明的两阶段供电恢复计算方法流程主要包括故障切除后的网络状态统计、网络重构计算和负荷恢复计算三部分，具体如下：
步骤一、搜索与统计故障切除后网络状态。
建立故障切除后配电网的无向图关联矩阵；基于无向图关联矩阵，搜索与统计故障切除后网络状态，包括故障切除后并网节点集Con和离网节点集Iso、各节点故障前负荷统计集Load、离网节点群可用于恢复供电的资源及其容量
Figure 152346DEST_PATH_IMAGE073
，计算待恢复负荷量
Figure 723135DEST_PATH_IMAGE074
和
Figure 230340DEST_PATH_IMAGE075
。
步骤二、建立模拟闭环运行配电网节点电压优化模型，确定供电恢复所采用的配电网拓扑。
假设配电网所有可用的联络开关投运，以减少节点电压偏差为目标，对模拟吧闭环运行的配电网进行潮流优化，并计算潮流；基于采用有向图关联矩阵计算网络基本回路数的方法，将环路中节点电压最低点所关联的最小潮流支路断开，得到配电网故障后供电恢复的良性网络拓扑。
步骤三、建立负荷恢复模型，优化计算恢复负荷方案。
按照各级负荷的功率因数极值计算各级负荷的恢复权重，建立按负荷的等级大小进行恢复的优化模型，保障了重要负荷的供电要求。
图1是本发明实施例提供的考虑网络重构的配电网供电恢复方法流程图，如图1所示，包括如下步骤：
S101，在配电网故障切除后，建立对应的无向图关联矩阵，以确定故障切除后的配电网信息，并基于所述配电网信息计算待恢复的负荷量，所述配电网信息包括：故障切除后的并网节点、故障切除后的离网节点、各节点故障前负荷以及离网节点集中可用于恢复供电的资源信息；
S102，基于故障切除后的并网节点集、故障切除后的离网节点集以及配电网的联络开关建立模拟故障切除后配电网闭环运行的节点电压优化模型，确定恢复配电网离网节点供电所采用的配电网拓扑；所述节点电压优化模型将所有可用的配电网联络开关投运，将其中的支路从节点电压优化模型中退出运行，以减少模型中的基本回路数，直至模型中的基本回路数减为0，得到最终的配电网拓扑；将支路退出运行的逻辑为：若该支路退出运行后模型的基本回路数减少，且该支路所连接的一个节点的电压为最小，同时该支路的线路潮流最小，则将其退出运行；
S103，基于所述配电网拓扑、各节点故障前负荷、离网节点集中可用于恢复供电的资源信息以及待恢复的负荷量，以有功负荷恢复量最大为目标函数，确定恢复负荷的位置和恢复的负荷数量，并按照各级负荷的功率因数确定各级负荷的权重，所述负荷的等级按照其在配电网中的重要程度划分。
图2所示为本发明的主要应用对象为新型配电网。该配电网系统包含配电变压器、母线、可投退的输电线路、联络开关、负荷、分布式电源、柔性多状态开关，负荷和分布式电源通过常规开关连接在馈线节点上，不同线路分支通过柔性多状态开关实现合环运行。图2所展示的故障情况为：短路故障发生在节点4与节点5的支路之间。
图3所示为本发明的计算流程，主要包括故障切除后的网络状态统计、网络重构计算和负荷恢复计算三部分。其中网络状态统计搜索与统计离网节点群在故障前的负荷，以及可用于供电恢复的资源等；网络重构计算确定恢复供电时的良性网络结构；负荷恢复计算确定恢复负荷的位置。本发明所涉及的流程如下：
步骤一、搜索与统计故障切除后网络状态，包括故障切除后并网节点集Con和离网节点集Iso、各节点故障前负荷统计集Load、离网节点群可用于恢复供电的资源及其容量
Figure 36622DEST_PATH_IMAGE076
，计算待恢复负荷量
Figure 70306DEST_PATH_IMAGE070
和
Figure 936631DEST_PATH_IMAGE004
，各统计量可表示如下：
Figure 806498DEST_PATH_IMAGE077
Figure 416471DEST_PATH_IMAGE078
Figure 180027DEST_PATH_IMAGE079
Figure 341887DEST_PATH_IMAGE080
Figure 823684DEST_PATH_IMAGE081
Figure 971769DEST_PATH_IMAGE082
其中，故障切除后的网络状态搜索可基于无向图的关联矩阵M实现，具体方法流程如下：
（1）获取网络支路信息与节点信息，获取配电网的节点集合Bus及各节点故障前的负荷Load。
（2）根据故障切除后的投运的支路信息，建立配电网的无向图关联矩阵M，其元素
Figure 589832DEST_PATH_IMAGE001
的定义为：
Figure 673326DEST_PATH_IMAGE002
（3）以配电网变压器所连接的首端节点作为搜索集，利用无向图关联矩阵M搜索建立并网节点集Con，具体计算方法为：
1）读取关联矩阵M中搜索集各节点所对应的行，得到与搜索集节点相关联的支路编号；
2） 读取关联矩阵M中从1）获取的相关支路所关联的节点，作为新的搜索集；
3） 重复1）和2）直至搜索集不再有变化，则此时的搜索集为并网节点集Con；
4）计算离网节点集Iso，Iso=Bus-Con；
5） 计算待恢复负荷量
Figure 376839DEST_PATH_IMAGE003
和
Figure 328615DEST_PATH_IMAGE075
。
步骤二、建立模拟闭环运行配电网节点电压优化模型，确定供电恢复所采用的配电网拓扑。具体流程为：
（1）假设配电网所有可用的联络开关投运，形成模拟闭环运行配电网网络拓扑，以节点电压最小值最大作为优化目标，优化分布式电源和柔性多状态开关的运行状态，计算得到模拟闭环运行的各节点电压和各支路潮流。优化模型的目标表示如下
Figure 214835DEST_PATH_IMAGE083
式中，
Figure 593864DEST_PATH_IMAGE006
为节点i的电压幅值。
优化模型的约束如下
1）系统潮流约束
Figure 784674DEST_PATH_IMAGE007
Figure 149927DEST_PATH_IMAGE071
式中，
Figure 8162DEST_PATH_IMAGE084
为节点i、j的相角差，
Figure 558092DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 95252DEST_PATH_IMAGE085
分别为注入节点i的有功功率和无功功率；
Figure 388830DEST_PATH_IMAGE086
、
Figure 101572DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 697769DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 128750DEST_PATH_IMAGE015
分别为节点导纳矩阵中节点i的自电导和自电纳、节点i和节点j之间的互电导和互电纳；
Figure 960440DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 386742DEST_PATH_IMAGE085
的计算公式如下：
Figure 278475DEST_PATH_IMAGE087
Figure 665594DEST_PATH_IMAGE017
其中，
Figure 441920DEST_PATH_IMAGE018
和
Figure 863674DEST_PATH_IMAGE019
分别为节点i所接柔性多状态开关注入节点的有功功率和无功功率，
Figure 926308DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure 190936DEST_PATH_IMAGE088
分别为所接分布式电源注入节点的有功功率和无功功率；
Figure 364429DEST_PATH_IMAGE022
和
Figure 640689DEST_PATH_IMAGE023
分别为节点i负荷的有功分量和无功分量。
2）节点电压约束
Figure 15170DEST_PATH_IMAGE024
式中，
Figure 376881DEST_PATH_IMAGE025
和
Figure 354064DEST_PATH_IMAGE026
分别为系统电压约束的上限和下限。理论上，
Figure 750410DEST_PATH_IMAGE089
和
Figure 545060DEST_PATH_IMAGE028
只允许设定为偏离基准电压7%或10%，但考虑到供电恢复配电网运行于非常态，在不切除负荷的情况下对应的优化问题可能无解，故这里
Figure 128488DEST_PATH_IMAGE025
取偏离基准电压的10%，
Figure 909362DEST_PATH_IMAGE028
取0。
3）支路电流约束
Figure 301161DEST_PATH_IMAGE090
式中，
Figure 876498DEST_PATH_IMAGE031
为节点i和节点j所在支路的电流幅值，
Figure 947223DEST_PATH_IMAGE032
为节点i和节点j所在支路的最大允许电流；
Figure 390842DEST_PATH_IMAGE033
为节点i和节点j的电压相位差。
4）柔性多状态开关运行约束
Figure 761781DEST_PATH_IMAGE034
Figure 648965DEST_PATH_IMAGE035
Figure 472565DEST_PATH_IMAGE036
式中，
Figure 329662DEST_PATH_IMAGE037
和
Figure 555107DEST_PATH_IMAGE038
分别为柔性多状态开关两端注入节点的有功功率，
Figure 862461DEST_PATH_IMAGE039
和
Figure 907777DEST_PATH_IMAGE040
分别为柔性多状态开关两端注入节点的无功功率，
Figure 568566DEST_PATH_IMAGE041
为柔性多状态开关的容量。
5）分布式电源运行约束
Figure 523883DEST_PATH_IMAGE042
Figure 877504DEST_PATH_IMAGE043
式中，
Figure 410117DEST_PATH_IMAGE044
和
Figure 999230DEST_PATH_IMAGE045
分别为分布式电源注入节点的有功功率和无功功率，
Figure 199267DEST_PATH_IMAGE046
为分布式电源出力的最小功率因数限制，取
Figure 458210DEST_PATH_IMAGE047
。
对模型中的符号进行如下代换，可将上述优化问题转化为锥优化问题求解。
Figure 353485DEST_PATH_IMAGE091
（2）根据各节点电压和各支路潮流，对模拟闭环运行的配电网进行“开环”处理。具体流程为
1）基于步骤二（1）中优化计算，对节点电压和支路潮流进行求解。其中节点电压
Figure 887234DEST_PATH_IMAGE092
可根据代换变量
Figure 676199DEST_PATH_IMAGE093
开平方根计算得出；节点m到节点n的支路潮流
Figure 230677DEST_PATH_IMAGE094
的计算式为：
Figure 3461DEST_PATH_IMAGE095
Figure 809743DEST_PATH_IMAGE052
Figure 594159DEST_PATH_IMAGE053
2）对节点电压进行升序排序。
3）按节点电压由低到高依次获取对应的节点编号，并计算是否需要退运相关支路，具体流程如图4所示。依据步骤一（2）中建立的关联矩阵M获取与该节点关联的支路编号及其对应的支路潮流。若将其中潮流较小的支路从模拟闭环运行配电网网络拓扑中退运能够减少网络拓扑的基本回路数，则将该支路退运。获取节点编号并重复上述计算和操作直至网络拓扑的基本回路数为0。
具体地，步骤二中，从模拟闭环运行的配电网，退出支路的逻辑是：1、退出后基本回路数能减少；2、满足1的支路中，所连接的一个节点的电压最小；3、满足1和2之路中，线路潮流最小。
配电网拓扑基本回路数计算的具体方法如下：
①构建配电网网络的有向图关联矩阵A，其元素
Figure 460484DEST_PATH_IMAGE096
的定义为：
Figure 579619DEST_PATH_IMAGE097
②计算模拟闭环运行配电网网络的基本回路数
Figure DEST_PATH_IMAGE098
，计算公式如下：
Figure 720750DEST_PATH_IMAGE099
式中，
Figure 94094DEST_PATH_IMAGE100
表示关联矩阵A的秩，b表示支路数。
步骤三、建立负荷恢复模型，优化计算恢复负荷方案。引入负荷恢复变量c i ，其含义为：
Figure 396899DEST_PATH_IMAGE054
考虑负荷按重要级别恢复，设存在三个等级的负荷，级别由高到低所包括的节点集合分别为
Figure 613117DEST_PATH_IMAGE055
、
Figure 885835DEST_PATH_IMAGE056
和
Figure 769478DEST_PATH_IMAGE057
，同级别的负荷重要程度相同，引入负荷恢复权重
Figure 977605DEST_PATH_IMAGE058
描述节点i负荷的重要性，则
Figure 556485DEST_PATH_IMAGE058
可用下列式子确定：
Figure 773840DEST_PATH_IMAGE059
Figure 246409DEST_PATH_IMAGE060
Figure 15651DEST_PATH_IMAGE101
Figure 206461DEST_PATH_IMAGE062
式中，D 1 、D 2 和D 3 为权重
Figure 696348DEST_PATH_IMAGE063
的具体取值，
Figure 429949DEST_PATH_IMAGE064
为节点i负荷的功率因数；上述式子通过确定各级负荷的权重，严格保障了各级负荷的恢复优先度。由于恢复供电的电源最大容量是确定的，而负荷恢复的优化模型常以有功负荷恢复量最大为目标函数。在忽略线路损耗和考虑恢复负荷容量相同的条件下，负荷功率的因数越大，恢复的有功功率越多。为补偿功率因数在无权重负荷恢复模型中对按负荷优先级恢复计算的影响，考虑不同级别负荷中极端功率因数的情况，在不同等级负荷间设置级差较大的权值即可。
以恢复的有功负荷最多为目标，负荷恢复模型的目标函数可表示为：
Figure 714300DEST_PATH_IMAGE065
优化模型的约束条件包含步骤二（1）中所列写的1）至5），但2）中
Figure 782619DEST_PATH_IMAGE067
和
Figure 76197DEST_PATH_IMAGE068
对应设置为偏离基准电压的10%。优化模型最终计算出恢复负荷位置与最终恢复的负荷数量。
下面结合算例，对本发明公开方法进行说明：以图5所示配电网为例，将节点负荷划分为3个等级，在连接节点4和节点5的支路发生故障，离网节点集Iso为节点5到17、节点25到33，失负荷总量达将（2055+j1480）kVA。根据步骤二中优化计算可得配电网恢复负荷的良性拓扑如图6所示：除节点8与节点14连接的联络开关断开外，其余的联络开关均投入运行；节点30和节点31所在支路退出运行。负荷恢复最终的结果如图6所示，除了节点13、29、32三处负荷未恢复，其余负荷均已恢复，总恢复功率达（1675+j760）kVA。此处，j表示复数。
图7是本发明实施例提供的考虑网络重构的配电网供电恢复系统架构图，如图7所示，包括：
配电网信息确定单元710，用于在配电网故障切除后，建立对应的无向图关联矩阵，以确定故障切除后的配电网信息，并基于所述配电网信息计算待恢复的负荷量，所述配电网信息包括：故障切除后的并网节点、故障切除后的离网节点、各节点故障前负荷以及离网节点集中可用于恢复供电的资源信息；
配电网拓扑确定单元720，用于基于故障切除后的并网节点集、故障切除后的离网节点集以及配电网的联络开关建立模拟故障切除后配电网闭环运行的节点电压优化模型，确定恢复配电网离网节点供电所采用的配电网拓扑；所述节点电压优化模型将所有可用的配电网联络开关投运，将其中的支路从节点电压优化模型中退出运行，以减少模型中的基本回路数，直至模型中的基本回路数减为0，得到最终的配电网拓扑；将支路退出运行的逻辑为：若该支路退出运行后模型的基本回路数减少，且该支路所连接的一个节点的电压为最小，同时该支路的线路潮流最小，则将其退出运行；
负荷配置单元730，用于基于所述配电网拓扑、各节点故障前负荷、离网节点集中可用于恢复供电的资源信息以及待恢复的负荷量，以有功负荷恢复量最大为目标函数，确定恢复负荷的位置和恢复的负荷数量，并按照各级负荷的功率因数确定各级负荷的权重，所述负荷的等级按照其在配电网中的重要程度划分。
可以理解的是，图7中各个单元的详细功能实现可参见前述方法实施例中的介绍，在此不做赘述。
本领域的技术人员容易理解，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 (10)

1.一种考虑网络重构的配电网供电恢复方法，其特征在于，包括如下步骤：
在配电网故障切除后，建立对应的无向图关联矩阵，以确定故障切除后的配电网信息，并基于所述配电网信息计算待恢复的负荷量，所述配电网信息包括：故障切除后的并网节点、故障切除后的离网节点、各节点故障前负荷以及离网节点集中可用于恢复供电的资源信息；
基于故障切除后的并网节点集、故障切除后的离网节点集以及配电网的联络开关建立模拟故障切除后配电网闭环运行的节点电压优化模型，确定恢复配电网离网节点供电所采用的配电网拓扑；所述节点电压优化模型将所有可用的配电网联络开关投运，将其中的支路从节点电压优化模型中退出运行，以减少模型中的基本回路数，直至模型中的基本回路数减为0，得到最终的配电网拓扑；将支路退出运行的逻辑为：若该支路退出运行后模型的基本回路数减少，且该支路所连接的一个节点的电压为最小，同时该支路的线路潮流最小，则将其退出运行；
基于所述配电网拓扑、各节点故障前负荷、离网节点集中可用于恢复供电的资源信息以及待恢复的负荷量，以有功负荷恢复量最大为目标函数，确定恢复负荷的位置和恢复的负荷数量，并按照各级负荷的功率因数确定各级负荷的权重，所述负荷的等级按照其在配电网中的重要程度划分。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在配电网故障切除后，建立对应的无向图关联矩阵，以确定故障切除后的配电网信息，具体为：
获取配电网的支路信息与节点信息，确定配电网的节点集合Bus及各节点故障前的负荷Load；
根据故障切除后的配电网中投运的支路信息，建立配电网的无向图关联矩阵M，其元素
Figure 132137DEST_PATH_IMAGE001
的定义为：
Figure 580436DEST_PATH_IMAGE002
以配电网变压器所连接的首端节点作为搜索集，利用无向图关联矩阵M搜索建立并网节点集Con，具体计算方法为：
1）读取无向图关联矩阵M中搜索集各节点所对应的行，得到与搜索集节点相关联的支路编号；
2）读取无向图关联矩阵M中从步骤1）获取的相关支路所关联的节点，作为新的搜索集；
3）重复步骤1）和步骤2）直至搜索集不再有变化，则此时的搜索集为并网节点集Con；
4）计算离网节点集Iso，Iso=Bus-Con；
5）根据离网节点集Iso和各节点故障前的负荷Load，将离网节点故障前的负荷求和计算待恢复负荷量的有功分量
Figure 750387DEST_PATH_IMAGE003
和无功分量
Figure 676754DEST_PATH_IMAGE004
。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述建立模拟故障切除后配电网闭环运行的节点电压优化模型，具体为：
假设配电网所有可用的联络开关投运，形成模拟闭环运行的配电网网络拓扑，以节点电压最小值最大作为优化目标，优化配电网中分布式电源和柔性多状态开关的运行状态，计算得到模拟闭环运行的各节点电压和各支路潮流；所述优化目标为：
Figure 897651DEST_PATH_IMAGE005
式中，
Figure 985693DEST_PATH_IMAGE006
为节点i的电压幅值；
所述节点电压优化模型的约束如下：
1）系统潮流约束：
Figure 518305DEST_PATH_IMAGE007
Figure 372998DEST_PATH_IMAGE008
式中，
Figure 307456DEST_PATH_IMAGE009
为节点i、j的相角差，
Figure 566399DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 727253DEST_PATH_IMAGE011
分别为注入节点i的有功功率和无功功率；
Figure 729844DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 784388DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 604445DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 111650DEST_PATH_IMAGE015
分别为节点导纳矩阵中节点i的自电导和自电纳、节点i和节点j之间的互电导和互电纳；
Figure 917932DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 702348DEST_PATH_IMAGE016
的计算公式如下：
Figure 568673DEST_PATH_IMAGE017
Figure 563174DEST_PATH_IMAGE018
其中，
Figure 32201DEST_PATH_IMAGE019
和
Figure 61337DEST_PATH_IMAGE020
分别为节点i所接柔性多状态开关注入节点的有功功率和无功功率，
Figure 98563DEST_PATH_IMAGE021
和
Figure 455726DEST_PATH_IMAGE022
分别为所接分布式电源注入节点的有功功率和无功功率；
Figure 603811DEST_PATH_IMAGE023
和
Figure 221874DEST_PATH_IMAGE024
分别为节点i负荷的有功分量和无功分量；
2）节点电压约束：
Figure 820214DEST_PATH_IMAGE025
式中，
Figure 523728DEST_PATH_IMAGE026
和
Figure 209924DEST_PATH_IMAGE027
分别为系统电压约束的上限和下限；
Figure 823440DEST_PATH_IMAGE028
取偏离基准电压的10%，
Figure 468047DEST_PATH_IMAGE029
取0；
3）支路电流约束：
Figure 658857DEST_PATH_IMAGE031
式中，
Figure 273378DEST_PATH_IMAGE032
为节点i和节点j所在支路的电流幅值，
Figure 866034DEST_PATH_IMAGE033
为节点i和节点j所在支路的最大允许电流；
Figure 415964DEST_PATH_IMAGE034
为节点i和节点j的电压相位差；
4）柔性多状态开关运行约束：
Figure 969436DEST_PATH_IMAGE035
Figure 263014DEST_PATH_IMAGE036
Figure 975755DEST_PATH_IMAGE037
式中，
Figure 555641DEST_PATH_IMAGE038
和
Figure 721043DEST_PATH_IMAGE039
分别为柔性多状态开关两端注入节点的有功功率，
Figure 552733DEST_PATH_IMAGE040
和
Figure 260926DEST_PATH_IMAGE041
分别为柔性多状态开关两端注入节点的无功功率，
Figure 887079DEST_PATH_IMAGE042
为柔性多状态开关的容量；
5）分布式电源运行约束：
Figure 539778DEST_PATH_IMAGE043
Figure 565371DEST_PATH_IMAGE044
式中，
Figure 721546DEST_PATH_IMAGE045
和
Figure 784180DEST_PATH_IMAGE046
分别为分布式电源注入节点的有功功率和无功功率，
Figure 658595DEST_PATH_IMAGE047
为分布式电源出力的最小功率因数限制，取
Figure 973033DEST_PATH_IMAGE048
。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定恢复配电网离网节点供电所采用的配电网拓扑，具体为：
1）基于模拟闭环运行的配电网网络拓扑，确定各个节点的电压
Figure 514873DEST_PATH_IMAGE049
，并确定节点m与节点n所在支路平均潮流
Figure 748408DEST_PATH_IMAGE050
：
Figure 234753DEST_PATH_IMAGE051
Figure 211936DEST_PATH_IMAGE052
Figure 608283DEST_PATH_IMAGE053
Figure 888085DEST_PATH_IMAGE054
式中，S mn 为节点m到节点n的潮流，S nm 为节点n到节点m的潮流，P mn 、Q mn 分别为节点m到节点n潮流的有功分量和无功分量；
2）对节点电压进行升序排序；
3）按节点电压由低到高依次获取对应的节点编号，并计算是否需要退运相关支路，依据所述无向图关联矩阵M获取与该节点关联的支路编号及其对应的支路潮流；若将其中潮流小于阈值的支路从模拟闭环运行配电网网络拓扑中退运能够减少网络拓扑的基本回路数，则将该支路退运；
4）重复上述步骤1）-步骤3），直至模拟闭环运行的配电网网络拓扑的基本回路数为0，此时得到最终的配电网拓扑。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，确定恢复负荷的位置和恢复的负荷数量，并按照各级负荷的功率因数确定各级负荷的权重，具体为：
建立负荷恢复模型，引入负荷恢复变量c i ，其含义为：
Figure 737093DEST_PATH_IMAGE055
考虑负荷按重要级别恢复，设存在三个等级的负荷，级别由高到低所包括的节点集合分别为
Figure 252388DEST_PATH_IMAGE056
、
Figure 503240DEST_PATH_IMAGE057
和
Figure 468791DEST_PATH_IMAGE058
，同级别的负荷重要程度相同，引入负荷恢复权重
Figure 805095DEST_PATH_IMAGE059
描述节点i负荷的重要性，则
Figure 124080DEST_PATH_IMAGE059
可用下列式子确定：
Figure 370385DEST_PATH_IMAGE060
Figure 116624DEST_PATH_IMAGE061
Figure 674645DEST_PATH_IMAGE062
Figure 921955DEST_PATH_IMAGE063
式中，D 1 、D 2 和D 3 为权重
Figure 881821DEST_PATH_IMAGE064
的具体取值，
Figure 64541DEST_PATH_IMAGE065
为节点i负荷的功率因数；
以恢复的有功负荷最多为目标，负荷恢复模型的目标函数可表示为：
Figure 250802DEST_PATH_IMAGE066
所述负荷恢复模型的节点电压约束为：
Figure 911591DEST_PATH_IMAGE067
；式中，
Figure 991542DEST_PATH_IMAGE068
和
Figure 469797DEST_PATH_IMAGE069
均设置为偏离基准电压的10%。
6.一种考虑网络重构的配电网供电恢复系统，其特征在于，包括：
配电网信息确定单元，用于在配电网故障切除后，建立对应的无向图关联矩阵，以确定故障切除后的配电网信息，并基于所述配电网信息计算待恢复的负荷量，所述配电网信息包括：故障切除后的并网节点、故障切除后的离网节点、各节点故障前负荷以及离网节点集中可用于恢复供电的资源信息；
配电网拓扑确定单元，用于基于故障切除后的并网节点集、故障切除后的离网节点集以及配电网的联络开关建立模拟故障切除后配电网闭环运行的节点电压优化模型，确定恢复配电网离网节点供电所采用的配电网拓扑；所述节点电压优化模型将所有可用的配电网联络开关投运，将其中的支路从节点电压优化模型中退出运行，以减少模型中的基本回路数，直至模型中的基本回路数减为0，得到最终的配电网拓扑；将支路退出运行的逻辑为：若该支路退出运行后模型的基本回路数减少，且该支路所连接的一个节点的电压为最小，同时该支路的线路潮流最小，则将其退出运行；
负荷配置单元，用于基于所述配电网拓扑、各节点故障前负荷、离网节点集中可用于恢复供电的资源信息以及待恢复的负荷量，以有功负荷恢复量最大为目标函数，确定恢复负荷的位置和恢复的负荷数量，并按照各级负荷的功率因数确定各级负荷的权重，所述负荷的等级按照其在配电网中的重要程度划分。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述配电网信息确定单元在配电网故障切除后，建立对应的无向图关联矩阵，以确定故障切除后的配电网信息，具体为：获取配电网的支路信息与节点信息，确定配电网的节点集合Bus及各节点故障前的负荷Load；根据故障切除后的配电网中投运的支路信息，建立配电网的无向图关联矩阵M，其元素
Figure 2410DEST_PATH_IMAGE070
的定义为：
Figure 732468DEST_PATH_IMAGE002
；以配电网变压器所连接的首端节点作为搜索集，利用无向图关联矩阵M搜索建立并网节点集Con，具体计算方法为：1）读取无向图关联矩阵M中搜索集各节点所对应的行，得到与搜索集节点相关联的支路编号；2）读取无向图关联矩阵M中从步骤1）获取的相关支路所关联的节点，作为新的搜索集；3）重复步骤1）和步骤2）直至搜索集不再有变化，则此时的搜索集为并网节点集Con；4）计算离网节点集Iso，Iso=Bus-Con；5）根据离网节点集Iso和各节点故障前的负荷Load，将离网节点故障前的负荷求和计算待恢复负荷量的有功分量
Figure 276713DEST_PATH_IMAGE071
和无功分量
Figure 801235DEST_PATH_IMAGE004
。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述配电网拓扑确定单元建立模拟故障切除后配电网闭环运行的节点电压优化模型，具体为：假设配电网所有可用的联络开关投运，形成模拟闭环运行的配电网网络拓扑，以节点电压最小值最大作为优化目标，优化配电网中分布式电源和柔性多状态开关的运行状态，计算得到模拟闭环运行的各节点电压和各支路潮流；
所述优化目标为：
Figure 86723DEST_PATH_IMAGE072
式中，
Figure 237386DEST_PATH_IMAGE006
为节点i的电压幅值；
所述节点电压优化模型的约束如下：
1）系统潮流约束：
Figure 291929DEST_PATH_IMAGE007
Figure DEST_PATH_IMAGE073
式中，
Figure 128298DEST_PATH_IMAGE009
为节点i、j的相角差，
Figure 635503DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 441785DEST_PATH_IMAGE011
分别为注入节点i的有功功率和无功功率；
Figure 475469DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 341794DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 477240DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 821634DEST_PATH_IMAGE015
分别为节点导纳矩阵中节点i的自电导和自电纳、节点i和节点j之间的互电导和互电纳；
Figure 850769DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 747050DEST_PATH_IMAGE016
的计算公式如下：
Figure 228847DEST_PATH_IMAGE017
Figure 376932DEST_PATH_IMAGE018
其中，
Figure 135940DEST_PATH_IMAGE019
和
Figure 344068DEST_PATH_IMAGE020
分别为节点i所接柔性多状态开关注入节点的有功功率和无功功率，
Figure 47581DEST_PATH_IMAGE021
和
Figure 123991DEST_PATH_IMAGE022
分别为所接分布式电源注入节点的有功功率和无功功率；
Figure 862140DEST_PATH_IMAGE023
和
Figure 975589DEST_PATH_IMAGE024
分别为节点i负荷的有功分量和无功分量；
2）节点电压约束：
Figure 166399DEST_PATH_IMAGE025
式中，
Figure 797232DEST_PATH_IMAGE026
和
Figure 389887DEST_PATH_IMAGE027
分别为系统电压约束的上限和下限；
Figure 330030DEST_PATH_IMAGE028
取偏离基准电压的10%，
Figure 8136DEST_PATH_IMAGE029
取0；
3）支路电流约束：
Figure 301714DEST_PATH_IMAGE074
式中，
Figure 624242DEST_PATH_IMAGE032
为节点i和节点j所在支路的电流幅值，
Figure 345074DEST_PATH_IMAGE033
为节点i和节点j所在支路的最大允许电流；
Figure 510476DEST_PATH_IMAGE034
为节点i和节点j的电压相位差；
4）柔性多状态开关运行约束：
Figure 342165DEST_PATH_IMAGE035
Figure 34047DEST_PATH_IMAGE036
Figure 925779DEST_PATH_IMAGE037
式中，
Figure 578478DEST_PATH_IMAGE038
和
Figure 89225DEST_PATH_IMAGE039
分别为柔性多状态开关两端注入节点的有功功率，
Figure 510979DEST_PATH_IMAGE040
和
Figure 573613DEST_PATH_IMAGE041
分别为柔性多状态开关两端注入节点的无功功率，
Figure 838241DEST_PATH_IMAGE042
为柔性多状态开关的容量；
5）分布式电源运行约束：
Figure 277312DEST_PATH_IMAGE043
Figure 553573DEST_PATH_IMAGE044
式中，
Figure 662474DEST_PATH_IMAGE045
和
Figure 289765DEST_PATH_IMAGE046
分别为分布式电源注入节点的有功功率和无功功率，
Figure 1369DEST_PATH_IMAGE047
为分布式电源出力的最小功率因数限制，取
Figure 522349DEST_PATH_IMAGE048
。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述配电网拓扑确定单元确定恢复配电网离网节点供电所采用的配电网拓扑，具体为：
1）基于模拟闭环运行的配电网网络拓扑，确定各个节点的电压
Figure 192365DEST_PATH_IMAGE049
，并确定节点m与节点n所在支路平均潮流
Figure 41372DEST_PATH_IMAGE050
：
Figure 432033DEST_PATH_IMAGE051
Figure 682886DEST_PATH_IMAGE052
Figure 523803DEST_PATH_IMAGE053
Figure 984740DEST_PATH_IMAGE054
式中，S mn 为节点m到节点n的潮流，S nm 为节点n到节点m的潮流，P mn 、Q mn 分别为节点m到节点n潮流的有功分量和无功分量；
2）对节点电压进行升序排序；
3）按节点电压由低到高依次获取对应的节点编号，并计算是否需要退运相关支路，依据所述无向图关联矩阵M获取与该节点关联的支路编号及其对应的支路潮流；若将其中潮流小于阈值的支路从模拟闭环运行配电网网络拓扑中退运能够减少网络拓扑的基本回路数，则将该支路退运；
4）重复上述步骤1）- 步骤3），直至模拟闭环运行的配电网网络拓扑的基本回路数为0，此时得到最终的配电网拓扑。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述负荷配置单元确定恢复负荷的位置和恢复的负荷数量，并按照各级负荷的功率因数确定各级负荷的权重，具体为：
建立负荷恢复模型，引入负荷恢复变量c i ，其含义为：
Figure 303726DEST_PATH_IMAGE055
考虑负荷按重要级别恢复，设存在三个等级的负荷，级别由高到低所包括的节点集合分别为
Figure 409085DEST_PATH_IMAGE056
、
Figure 296270DEST_PATH_IMAGE057
和
Figure 854290DEST_PATH_IMAGE058
，同级别的负荷重要程度相同，引入负荷恢复权重
Figure 976967DEST_PATH_IMAGE059
描述节点i负荷的重要性，则
Figure 936833DEST_PATH_IMAGE059
可用下列式子确定：
Figure 244186DEST_PATH_IMAGE060
Figure 555082DEST_PATH_IMAGE061
Figure 215870DEST_PATH_IMAGE062
Figure 905609DEST_PATH_IMAGE063
式中，D 1 、D 2 和D 3 为权重
Figure 524809DEST_PATH_IMAGE064
的具体取值，
Figure 57421DEST_PATH_IMAGE065
为节点i负荷的功率因数；
以恢复的有功负荷最多为目标，负荷恢复模型的目标函数可表示为：
Figure 380955DEST_PATH_IMAGE066
所述负荷恢复模型的节点电压约束为：
Figure 315413DEST_PATH_IMAGE067
；式中，
Figure 839935DEST_PATH_IMAGE068
和
Figure 735210DEST_PATH_IMAGE069
均设置为偏离基准电压的10%。
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