CN114665479B - 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集、故障切除后的离网节点集、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 2100DEST_PATH_IMAGE001
的定义为：
Figure 80915DEST_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 250996DEST_PATH_IMAGE003
和无功分量
Figure 491485DEST_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 238861DEST_PATH_IMAGE005
式中，
Figure 793470DEST_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 880375DEST_PATH_IMAGE007
Figure 354081DEST_PATH_IMAGE008
式中，
Figure 526437DEST_PATH_IMAGE009
为节点i、j的相角差，
Figure 884737DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 826148DEST_PATH_IMAGE011
分别为注入节点i的有功功率和无功功率；
Figure 736335DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 395987DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 292398DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 353895DEST_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 169405DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 988456DEST_PATH_IMAGE011
的计算公式如下：
Figure 750876DEST_PATH_IMAGE016
Figure 463617DEST_PATH_IMAGE017
其中，
Figure 590973DEST_PATH_IMAGE018
和
Figure 225216DEST_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 588065DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure 358575DEST_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 656832DEST_PATH_IMAGE022
和
Figure 512792DEST_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 679332DEST_PATH_IMAGE024
式中，
Figure 569927DEST_PATH_IMAGE025
和
Figure 764717DEST_PATH_IMAGE026
分别为系统电压约束的上限和下限；
Figure 373553DEST_PATH_IMAGE027
取偏离基准电压的10%，
Figure 812625DEST_PATH_IMAGE028
取0；
3）支路电流约束：
Figure 495410DEST_PATH_IMAGE029
式中，
Figure 197787DEST_PATH_IMAGE030
为节点i和节点j所在支路的电流幅值，
Figure 90657DEST_PATH_IMAGE031
为节点i和节点j所在支路的最大允许电流；
Figure 208785DEST_PATH_IMAGE032
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 73973DEST_PATH_IMAGE033
Figure 9568DEST_PATH_IMAGE034
Figure 61838DEST_PATH_IMAGE035
式中，
Figure 249237DEST_PATH_IMAGE036
和
Figure 968931DEST_PATH_IMAGE037
分别为柔性多状态开关两端注入节点的有功功率，
Figure 75427DEST_PATH_IMAGE038
和
Figure 614993DEST_PATH_IMAGE039
分别为柔性多状态开关两端注入节点的无功功率，
Figure 340503DEST_PATH_IMAGE040
为柔性多状态开关的容量；
5）分布式电源运行约束：
Figure 914704DEST_PATH_IMAGE041
Figure 192102DEST_PATH_IMAGE042
式中，
Figure 484543DEST_PATH_IMAGE043
和
Figure 748165DEST_PATH_IMAGE044
分别为分布式电源注入节点的有功功率和无功功率，
Figure 442452DEST_PATH_IMAGE045
为分布式电源出力的最小功率因数限制，取
Figure 890751DEST_PATH_IMAGE046
。
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 77012DEST_PATH_IMAGE047
，并确定节点m与节点n所在支路平均潮流
Figure 206642DEST_PATH_IMAGE048
：
Figure 21015DEST_PATH_IMAGE049
Figure 640215DEST_PATH_IMAGE050
Figure 641669DEST_PATH_IMAGE051
Figure 512673DEST_PATH_IMAGE052
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获取与所有升序排序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 915972DEST_PATH_IMAGE053
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 706074DEST_PATH_IMAGE054
、
Figure 194824DEST_PATH_IMAGE055
和
Figure 866589DEST_PATH_IMAGE056
，同级别的负荷重要程度相同，引入负荷恢复权重
Figure 124395DEST_PATH_IMAGE057
描述节点i负荷的重要性，则
Figure 85398DEST_PATH_IMAGE057
可用下列式子确定：
Figure 61444DEST_PATH_IMAGE058
Figure 274251DEST_PATH_IMAGE059
Figure 652143DEST_PATH_IMAGE060
Figure 987309DEST_PATH_IMAGE061
式中，D 1 、D 2 和D 3 为权重
Figure 247389DEST_PATH_IMAGE062
的具体取值，
Figure 326204DEST_PATH_IMAGE063
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 230706DEST_PATH_IMAGE064
所述负荷恢复模型的节点电压约束为：
Figure 736773DEST_PATH_IMAGE065
；式中，
Figure 484150DEST_PATH_IMAGE066
和
Figure 101076DEST_PATH_IMAGE067
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集、故障切除后的离网节点集、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 125663DEST_PATH_IMAGE068
的定义为：
Figure 802632DEST_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 37305DEST_PATH_IMAGE069
和无功分量
Figure 457922DEST_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 337016DEST_PATH_IMAGE005
式中，
Figure 184886DEST_PATH_IMAGE070
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 906855DEST_PATH_IMAGE071
Figure 865583DEST_PATH_IMAGE072
式中，
Figure 864763DEST_PATH_IMAGE009
为节点i、j的相角差，
Figure 617956DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 827220DEST_PATH_IMAGE011
分别为注入节点i的有功功率和无功功率；
Figure 589640DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 443326DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 898579DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 267243DEST_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 630091DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 666180DEST_PATH_IMAGE011
的计算公式如下：
Figure 964438DEST_PATH_IMAGE016
Figure 820398DEST_PATH_IMAGE017
其中，
Figure 986937DEST_PATH_IMAGE018
和
Figure 877533DEST_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 674588DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure 692878DEST_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 600791DEST_PATH_IMAGE022
和
Figure 408210DEST_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 110587DEST_PATH_IMAGE024
式中，
Figure 878823DEST_PATH_IMAGE025
和
Figure 121585DEST_PATH_IMAGE026
分别为系统电压约束的上限和下限；
Figure 721194DEST_PATH_IMAGE027
取偏离基准电压的10%，
Figure 532155DEST_PATH_IMAGE028
取0；
3）支路电流约束：
Figure 850004DEST_PATH_IMAGE029
式中，
Figure 162036DEST_PATH_IMAGE030
为节点i和节点j所在支路的电流幅值，
Figure 616152DEST_PATH_IMAGE031
为节点i和节点j所在支路的最大允许电流；
Figure 598014DEST_PATH_IMAGE032
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 403159DEST_PATH_IMAGE033
Figure 253303DEST_PATH_IMAGE034
Figure 827504DEST_PATH_IMAGE035
式中，
Figure 980268DEST_PATH_IMAGE036
和
Figure 538288DEST_PATH_IMAGE037
分别为柔性多状态开关两端注入节点的有功功率，
Figure 660965DEST_PATH_IMAGE038
和
Figure 355251DEST_PATH_IMAGE039
分别为柔性多状态开关两端注入节点的无功功率，
Figure 678917DEST_PATH_IMAGE040
为柔性多状态开关的容量；
5）分布式电源运行约束：
Figure 193075DEST_PATH_IMAGE041
Figure 385021DEST_PATH_IMAGE042
式中，
Figure 933814DEST_PATH_IMAGE043
和
Figure 428381DEST_PATH_IMAGE044
分别为分布式电源注入节点的有功功率和无功功率，
Figure 429835DEST_PATH_IMAGE045
为分布式电源出力的最小功率因数限制，取
Figure 425473DEST_PATH_IMAGE046
。
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 828772DEST_PATH_IMAGE047
，并确定节点m与节点n所在支路平均潮流
Figure 494240DEST_PATH_IMAGE048
：
Figure 982990DEST_PATH_IMAGE049
Figure 516740DEST_PATH_IMAGE050
Figure 774546DEST_PATH_IMAGE051
Figure 873564DEST_PATH_IMAGE052
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获取与所有升序排序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 849610DEST_PATH_IMAGE053
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 921472DEST_PATH_IMAGE054
、
Figure 971467DEST_PATH_IMAGE055
和
Figure 41054DEST_PATH_IMAGE056
，同级别的负荷重要程度相同，引入负荷恢复权重
Figure 566714DEST_PATH_IMAGE057
描述节点i负荷的重要性，则
Figure 379949DEST_PATH_IMAGE057
可用下列式子确定：
Figure 550030DEST_PATH_IMAGE058
Figure 56098DEST_PATH_IMAGE059
Figure 803474DEST_PATH_IMAGE060
Figure 420400DEST_PATH_IMAGE061
式中，D 1 、D 2 和D 3 为权重
Figure 444988DEST_PATH_IMAGE062
的具体取值，
Figure 121957DEST_PATH_IMAGE063
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 356629DEST_PATH_IMAGE064
所述负荷恢复模型的节点电压约束为：
Figure 777246DEST_PATH_IMAGE065
；式中，
Figure 984237DEST_PATH_IMAGE066
和
Figure 769790DEST_PATH_IMAGE067
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 429442DEST_PATH_IMAGE073
，计算待恢复负荷量
Figure 450487DEST_PATH_IMAGE074
和
Figure 246405DEST_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集、故障切除后的离网节点集、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 202860DEST_PATH_IMAGE073
，计算待恢复负荷量
Figure 349807DEST_PATH_IMAGE069
和
Figure 174544DEST_PATH_IMAGE004
，各统计量可表示如下：
Figure 90547DEST_PATH_IMAGE076
Figure 952324DEST_PATH_IMAGE077
Figure 586567DEST_PATH_IMAGE078
Figure 152678DEST_PATH_IMAGE079
Figure 251084DEST_PATH_IMAGE080
Figure 346079DEST_PATH_IMAGE081
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 405302DEST_PATH_IMAGE001
的定义为：
Figure 509524DEST_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 196857DEST_PATH_IMAGE003
和
Figure 728333DEST_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 23921DEST_PATH_IMAGE082
式中，
Figure 931834DEST_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 739253DEST_PATH_IMAGE071
Figure 441630DEST_PATH_IMAGE072
式中，
Figure 209866DEST_PATH_IMAGE083
为节点i、j的相角差，
Figure 921470DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 521079DEST_PATH_IMAGE011
分别为注入节点i的有功功率和无功功率；
Figure 456674DEST_PATH_IMAGE084
、
Figure 774522DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 696342DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 416036DEST_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 522533DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 327678DEST_PATH_IMAGE011
的计算公式如下：
Figure 53188DEST_PATH_IMAGE085
Figure 627389DEST_PATH_IMAGE017
其中，
Figure 904786DEST_PATH_IMAGE018
和
Figure 197228DEST_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 788746DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure 155136DEST_PATH_IMAGE086
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 541118DEST_PATH_IMAGE022
和
Figure 383172DEST_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 512802DEST_PATH_IMAGE024
式中，
Figure 733699DEST_PATH_IMAGE025
和
Figure 556162DEST_PATH_IMAGE026
分别为系统电压约束的上限和下限。理论上，
Figure 619933DEST_PATH_IMAGE087
和
Figure 553254DEST_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 628657DEST_PATH_IMAGE025
取偏离基准电压的10%，
Figure 622021DEST_PATH_IMAGE088
取0。
3）支路电流约束
Figure 376350DEST_PATH_IMAGE029
式中，
Figure 910100DEST_PATH_IMAGE030
为节点i和节点j所在支路的电流幅值，
Figure 167906DEST_PATH_IMAGE031
为节点i和节点j所在支路的最大允许电流；
Figure 269854DEST_PATH_IMAGE032
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 980321DEST_PATH_IMAGE033
Figure 317761DEST_PATH_IMAGE034
Figure 695653DEST_PATH_IMAGE035
式中，
Figure 699994DEST_PATH_IMAGE036
和
Figure 163336DEST_PATH_IMAGE037
分别为柔性多状态开关两端注入节点的有功功率，
Figure 38888DEST_PATH_IMAGE038
和
Figure 271286DEST_PATH_IMAGE039
分别为柔性多状态开关两端注入节点的无功功率，
Figure 449458DEST_PATH_IMAGE040
为柔性多状态开关的容量。
5）分布式电源运行约束
Figure 665676DEST_PATH_IMAGE041
Figure 282602DEST_PATH_IMAGE042
式中，
Figure 431823DEST_PATH_IMAGE043
和
Figure 108792DEST_PATH_IMAGE044
分别为分布式电源注入节点的有功功率和无功功率，
Figure 218831DEST_PATH_IMAGE045
为分布式电源出力的最小功率因数限制，取
Figure 373869DEST_PATH_IMAGE046
。
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 643176DEST_PATH_IMAGE089
（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 225467DEST_PATH_IMAGE090
可根据代换变量
Figure 822802DEST_PATH_IMAGE091
开平方根计算得出；节点m到节点n的支路潮流
Figure 781530DEST_PATH_IMAGE092
的计算式为：
Figure 905344DEST_PATH_IMAGE093
Figure 924116DEST_PATH_IMAGE051
Figure 8746DEST_PATH_IMAGE052
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获取与所有升序排序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 771166DEST_PATH_IMAGE094
的定义为：
Figure 687169DEST_PATH_IMAGE095
②计算模拟闭环运行配电网网络的基本回路数
Figure 939159DEST_PATH_IMAGE096
，计算公式如下：
Figure 573403DEST_PATH_IMAGE097
式中，
Figure 811617DEST_PATH_IMAGE098
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 113286DEST_PATH_IMAGE053
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 411543DEST_PATH_IMAGE054
、
Figure 533083DEST_PATH_IMAGE055
和
Figure 434043DEST_PATH_IMAGE056
，同级别的负荷重要程度相同，引入负荷恢复权重
Figure 996742DEST_PATH_IMAGE057
描述节点i负荷的重要性，则
Figure 528218DEST_PATH_IMAGE057
可用下列式子确定：
Figure 933791DEST_PATH_IMAGE058
Figure 841704DEST_PATH_IMAGE059
Figure 527419DEST_PATH_IMAGE060
Figure 229796DEST_PATH_IMAGE061
式中，D 1 、D 2 和D 3 为权重
Figure 122666DEST_PATH_IMAGE062
的具体取值，
Figure 303111DEST_PATH_IMAGE063
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 840403DEST_PATH_IMAGE064
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 775998DEST_PATH_IMAGE066
和
Figure 93847DEST_PATH_IMAGE067
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集、故障切除后的离网节点集、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 (8)

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集、故障切除后的离网节点集、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；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 744137DEST_PATH_IMAGE001
的定义为：
Figure 395698DEST_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 175435DEST_PATH_IMAGE003
和无功分量
Figure 429699DEST_PATH_IMAGE004
；
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；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 244071DEST_PATH_IMAGE005
；式中，
Figure 66534DEST_PATH_IMAGE006
为节点i的电压幅值；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，
所述节点电压优化模型的约束如下：
1）系统潮流约束：
Figure 67988DEST_PATH_IMAGE007
Figure 266888DEST_PATH_IMAGE008
式中，
Figure 670188DEST_PATH_IMAGE009
为节点i、j的相角差，
Figure 663551DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 417881DEST_PATH_IMAGE011
分别为注入节点i的有功功率和无功功率；
Figure 889313DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 412699DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 701598DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 943223DEST_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 218347DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 596238DEST_PATH_IMAGE011
的计算公式如下：
Figure 931405DEST_PATH_IMAGE016
Figure 394747DEST_PATH_IMAGE017
其中，
Figure 473562DEST_PATH_IMAGE018
和
Figure 971539DEST_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 477607DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure 428245DEST_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 310750DEST_PATH_IMAGE022
和
Figure 522289DEST_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 464837DEST_PATH_IMAGE024
式中，
Figure 637193DEST_PATH_IMAGE025
和
Figure 57810DEST_PATH_IMAGE026
分别为系统电压约束的上限和下限；
Figure 530379DEST_PATH_IMAGE027
取偏离基准电压的10%，
Figure 378250DEST_PATH_IMAGE028
取0；
3）支路电流约束：
Figure 303480DEST_PATH_IMAGE029
式中，
Figure 262209DEST_PATH_IMAGE030
为节点i和节点j所在支路的电流幅值，
Figure 323706DEST_PATH_IMAGE031
为节点i和节点j所在支路的最大允许电流；
Figure 608057DEST_PATH_IMAGE032
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 879638DEST_PATH_IMAGE033
Figure 907637DEST_PATH_IMAGE034
Figure 89220DEST_PATH_IMAGE035
式中，
Figure 13313DEST_PATH_IMAGE036
和
Figure 913136DEST_PATH_IMAGE037
分别为柔性多状态开关两端注入节点的有功功率，
Figure 213667DEST_PATH_IMAGE038
和
Figure 515336DEST_PATH_IMAGE039
分别为柔性多状态开关两端注入节点的无功功率，
Figure 875910DEST_PATH_IMAGE040
为柔性多状态开关的容量；
5）分布式电源运行约束：
Figure 997450DEST_PATH_IMAGE041
Figure 367251DEST_PATH_IMAGE042
式中，
Figure 257847DEST_PATH_IMAGE043
和
Figure 913956DEST_PATH_IMAGE044
分别为分布式电源注入节点的有功功率和无功功率，
Figure 522792DEST_PATH_IMAGE045
为分布式电源出力的最小功率因数限制，取
Figure 430705DEST_PATH_IMAGE046
。
3.根据权利要求2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 441386DEST_PATH_IMAGE047
，并确定节点m与节点n所在支路平均潮流
Figure 409342DEST_PATH_IMAGE048
：
Figure 239895DEST_PATH_IMAGE049
Figure 951499DEST_PATH_IMAGE050
Figure 816687DEST_PATH_IMAGE051
Figure 689965DEST_PATH_IMAGE052
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获取与所有升序排序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。
4.根据权利要求3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 273393DEST_PATH_IMAGE053
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 382164DEST_PATH_IMAGE054
、
Figure 367437DEST_PATH_IMAGE055
和
Figure 677196DEST_PATH_IMAGE056
，同级别的负荷重要程度相同，引入负荷恢复权重
Figure 482341DEST_PATH_IMAGE057
描述节点i负荷的重要性，则
Figure 535747DEST_PATH_IMAGE057
可用下列式子确定：
Figure 375527DEST_PATH_IMAGE058
Figure 590608DEST_PATH_IMAGE059
Figure 883049DEST_PATH_IMAGE060
Figure 740147DEST_PATH_IMAGE061
式中，D 1 、D 2 和D 3 为权重
Figure 168854DEST_PATH_IMAGE062
的具体取值，
Figure 820415DEST_PATH_IMAGE063
为节点i负荷的功率因数，
Figure 724786DEST_PATH_IMAGE064
为节点j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 119995DEST_PATH_IMAGE065
所述负荷恢复模型的节点电压约束为：
Figure 668788DEST_PATH_IMAGE066
；式中，
Figure 491251DEST_PATH_IMAGE067
和
Figure 758284DEST_PATH_IMAGE068
均设置为偏离基准电压的10%。
5.一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集、故障切除后的离网节点集、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；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 691605DEST_PATH_IMAGE001
的定义为：
Figure 94905DEST_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 353848DEST_PATH_IMAGE069
和无功分量
Figure 842598DEST_PATH_IMAGE004
；
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；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 579610DEST_PATH_IMAGE070
；式中，
Figure 102995DEST_PATH_IMAGE006
为节点i的电压幅值；
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。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述配电网拓扑确定单元建立的节点电压优化模型的约束如下：
1）系统潮流约束：
Figure 391894DEST_PATH_IMAGE007
Figure 367940DEST_PATH_IMAGE071
式中，
Figure 908643DEST_PATH_IMAGE072
为节点i、j的相角差，
Figure 286534DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 621701DEST_PATH_IMAGE073
分别为注入节点i的有功功率和无功功率；
Figure 85043DEST_PATH_IMAGE074
、
Figure 616388DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 848786DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 354854DEST_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 305492DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 47052DEST_PATH_IMAGE075
的计算公式如下：
Figure 133957DEST_PATH_IMAGE016
Figure 76505DEST_PATH_IMAGE017
其中，
Figure 248860DEST_PATH_IMAGE018
和
Figure 669477DEST_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 142047DEST_PATH_IMAGE020
和
Figure 724338DEST_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 649569DEST_PATH_IMAGE022
和
Figure 873877DEST_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 60007DEST_PATH_IMAGE024
式中，
Figure 344358DEST_PATH_IMAGE025
和
Figure 491306DEST_PATH_IMAGE026
分别为系统电压约束的上限和下限；
Figure 253725DEST_PATH_IMAGE027
取偏离基准电压的10%，
Figure 435308DEST_PATH_IMAGE028
取0；
3）支路电流约束：
Figure 624981DEST_PATH_IMAGE029
式中，
Figure 524804DEST_PATH_IMAGE030
为节点i和节点j所在支路的电流幅值，
Figure 90914DEST_PATH_IMAGE031
为节点i和节点j所在支路的最大允许电流；
Figure 861424DEST_PATH_IMAGE032
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 487578DEST_PATH_IMAGE033
Figure 733751DEST_PATH_IMAGE034
Figure 837973DEST_PATH_IMAGE035
式中，
Figure 994148DEST_PATH_IMAGE036
和
Figure 525624DEST_PATH_IMAGE037
分别为柔性多状态开关两端注入节点的有功功率，
Figure 134460DEST_PATH_IMAGE038
和
Figure 307952DEST_PATH_IMAGE039
分别为柔性多状态开关两端注入节点的无功功率，
Figure 53054DEST_PATH_IMAGE040
为柔性多状态开关的容量；
5）分布式电源运行约束：
Figure 21010DEST_PATH_IMAGE041
Figure 117142DEST_PATH_IMAGE042
式中，
Figure 297588DEST_PATH_IMAGE043
和
Figure 428355DEST_PATH_IMAGE044
分别为分布式电源注入节点的有功功率和无功功率，
Figure 426267DEST_PATH_IMAGE045
为分布式电源出力的最小功率因数限制，取
Figure 9695DEST_PATH_IMAGE046
。
7.根据权利要求6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 259410DEST_PATH_IMAGE047
，并确定节点m与节点n所在支路平均潮流
Figure 979105DEST_PATH_IMAGE048
：
Figure 288863DEST_PATH_IMAGE049
Figure 94008DEST_PATH_IMAGE050
Figure 147415DEST_PATH_IMAGE051
Figure 987195DEST_PATH_IMAGE052
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获取与所有升序排序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。
8.根据权利要求7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 202276DEST_PATH_IMAGE053
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 494717DEST_PATH_IMAGE054
、
Figure 351814DEST_PATH_IMAGE055
和
Figure 905155DEST_PATH_IMAGE056
，同级别的负荷重要程度相同，引入负荷恢复权重
Figure 556717DEST_PATH_IMAGE057
描述节点i负荷的重要性，则
Figure 602033DEST_PATH_IMAGE057
可用下列式子确定：
Figure 731663DEST_PATH_IMAGE058
Figure 280456DEST_PATH_IMAGE059
Figure 102919DEST_PATH_IMAGE060
Figure 369952DEST_PATH_IMAGE061
式中，D 1 、D 2 和D 3 为权重
Figure 303273DEST_PATH_IMAGE062
的具体取值，
Figure 706572DEST_PATH_IMAGE063
为节点i负荷的功率因数，
Figure 965515DEST_PATH_IMAGE064
为节点j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 454265DEST_PATH_IMAGE065
所述负荷恢复模型的节点电压约束为：
Figure 315911DEST_PATH_IMAGE066
；式中，
Figure 839296DEST_PATH_IMAGE067
和
Figure 737982DEST_PATH_IMAGE068
均设置为偏离基准电压的10%。
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