CN116365462A - 一种提高配电网故障恢复的优化方法 - Google Patents

一种提高配电网故障恢复的优化方法 Download PDF

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朱心怡
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Abstract

本发明公开了一种提高配电网故障恢复的优化方法，包括以下步骤：步骤一：配电网的故障恢复是指在故障定位和隔离的基础上如何恢复对无故障停电区域的供电，其目标是在允许的操作条件和电气约束下，本发明提出的方法利用计算机技术与自动控制技术，大大减少了线路开关试投的次数，减少了对线路的冲击；应用智能软件对全网作出实时分析和判断，找出可行的和优选的恢复方案，因此能够保证满足网络的拓扑约束、设备的容量约束和用户的电压质量，避免了早期的故障恢复模式自动化水平较低，工作人员依靠故障指示器手动隔离故障区，人工恢复非故障区的供电，故障处理时间较长的问题。

Description

一种提高配电网故障恢复的优化方法
技术领域
本发明属于配电网故障恢复技术领域，具体涉及一种提高配电网故障恢复的优化方法。
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。是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿器及一些附属设施等组成的，在电力网中起重要分配电能作用的网络。
随着供电质量日益受到人们的重视，迅速的故障恢复控制显得十分重要。配电网的恢复重构指的是故障发生后，控制中心利用已有自动化功能定位了故障并且自动隔离了故障之后，寻找到需要恢复供电的区域，重新调整配电网中的联络开关和分段开关的状态，在所有可能的开关运行状态中快速地找出一套既能满足网络运行条件又能使目标函数最小的开关运行方案，并且通过遥控开关尽快地恢复对停电用户的供电。
早期的故障恢复模式自动化水平较低，工作人员依靠故障指示器手动隔离故障区，人工恢复非故障区的供电，故障处理时间较长。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种提高配电网故障恢复的优化方法，以解决上述背景技术中提出的早期的故障恢复模式自动化水平较低，工作人员依靠故障指示器手动隔离故障区，人工恢复非故障区的供电，故障处理时间较长的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提高配电网故障恢复的优化方法，包括以下步骤：
步骤一：配电网的故障恢复是指在故障定位和隔离的基础上如何恢复对无故障停电区域的供电，其目标是在允许的操作条件和电气约束下，通过网络重构尽可能多和快速地将停电区域的负荷转供到正常的馈线上，同时，要求开关的操作次数越少越好；
步骤二：恢复算法的快速自启动并包含数据自动预处理；
步骤三：恢复算法的快速执行；
步骤四：优先操作可遥控的开关或刀闸，良好的人机界面以减轻调度员在紧急状态下的负担；
步骤五：故障信息通过故障指示器传送至调度中心或被相应的继保设备检测并定位；
步骤六：调度中心遥控或继保动作使开关B1跳闸，母线被从系统中切除，因而母线所连馈线上负荷全部失电；
步骤七：前提假设：所有故障均已定位并经过隔离，且经故障隔离后的网络运行正常；配电网中存在正常运行的变压器和馈线；所有开关、刀闸均可操作；忽略配电网各种参数和量测量的误差；
步骤八：恢复重构的数学模型；
步骤九：按照不同的应用场合和目的，可以定义不同的恢复重构的数学模型；
步骤十：配电网恢复重构是一个组合优化问题，有其自身的特点。
优选的，在步骤一中，恢复策略必须满足如下要求：
恢复策略必须是实时的。应尽可能快的恢复对停电区域的供电，提高供电可靠性；
恢复策略应尽可能多地恢复停电的负荷，应按负荷的不同等级优先考虑重要负荷的恢复供电；
开关(可遥控的除外)的操作次数应尽可能少；
恢复网络的结构变动应尽量少，即应尽量操作离停电区域近的开关；
恢复过程不能出现环网；
恢复过程不能有设备过载。
优选的，在步骤二至步骤四中，同时配网中并非所有的故障都需要实施故障恢复的功能，例如，瞬时故障可由继保设备自动清除，仅当故障造成停电且故障设备无法短时间修复时，才需要进行故障恢复操作，因此研究故障恢复时，必须从实际应用的角度出发，考虑所有可能的三种故障类型：线路故障，变压器故障和母线故障。
优选的，在步骤八中，配电网的恢复重构是在定位并隔离了故障之后，在满足配电网运行要求的前提下，通过改变网络中联络开关和分段开关的状态，找到能够使得目标函数最小的恢复方案，恢复重构是一个多目标、高维的离散组合优化问题，由于作为优化变量的开关数目较大，所以恢复重构成的算法的核心是消除不必要的组合搜索，降低计算量，避免组合爆炸。
优选的，在步骤八中，同时又必须有足够的精度，使计算结果最优或接近最优。
优选的，在步骤九中，其数学模型可描述如下：
0bjminf(S,X)，S.T.h(S,X)＝0，g(S,X)≤0,S∈T
其中，f(S,X)是数学模型的目标函数，S为控制变量，X为状态变量，g为不等式约束，h是等式约束，T为所求问题的解空间。
优选的，在步骤十中，其特点主要包括以下几个：离散性、高维性和非线性；配电网络的辐射性；配电网馈线的解耦性。
与现有技术相比，本发明提供了一种提高配电网故障恢复的优化方法，具备以下有益效果：
本发明提出的方法利用计算机技术与自动控制技术，大大减少了线路开关试投的次数，减少了对线路的冲击；应用智能软件对全网作出实时分析和判断，找出可行的和优选的恢复方案，因此能够保证满足网络的拓扑约束、设备的容量约束和用户的电压质量，避免了早期的故障恢复模式自动化水平较低，工作人员依靠故障指示器手动隔离故障区，人工恢复非故障区的供电，故障处理时间较长的问题。
具体实施方式
下面将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，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
本发明提供一种技术方案：一种提高配电网故障恢复的优化方法，包括以下步骤：
步骤一：配电网的故障恢复是指在故障定位和隔离的基础上如何恢复对无故障停电区域的供电，其目标是在允许的操作条件和电气约束下，通过网络重构尽可能多和快速地将停电区域的负荷转供到正常的馈线上，同时，要求开关的操作次数越少越好；
步骤二：恢复算法的快速自启动并包含数据自动预处理；
步骤三：恢复算法的快速执行；
步骤四：优先操作可遥控的开关或刀闸，良好的人机界面以减轻调度员在紧急状态下的负担；
步骤五：故障信息通过故障指示器传送至调度中心或被相应的继保设备检测并定位；
步骤六：调度中心遥控或继保动作使开关B1跳闸，母线被从系统中切除，因而母线所连馈线上负荷全部失电；
步骤七：前提假设：所有故障均已定位并经过隔离，且经故障隔离后的网络运行正常；配电网中存在正常运行的变压器和馈线；所有开关、刀闸均可操作；忽略配电网各种参数和量测量的误差；
步骤八：恢复重构的数学模型；
步骤九：按照不同的应用场合和目的，可以定义不同的恢复重构的数学模型；
步骤十：配电网恢复重构是一个组合优化问题，有其自身的特点。
本发明中，优选的，步骤一中，恢复策略必须满足如下要求：
恢复策略必须是实时的。应尽可能快的恢复对停电区域的供电，提高供电可靠性；
恢复策略应尽可能多地恢复停电的负荷，应按负荷的不同等级优先考虑重要负荷的恢复供电；
开关(可遥控的除外)的操作次数应尽可能少；
恢复网络的结构变动应尽量少，即应尽量操作离停电区域近的开关；
恢复过程不能出现环网；
恢复过程不能有设备过载。
本发明中，优选的，步骤二至步骤四中，同时配网中并非所有的故障都需要实施故障恢复的功能，例如，瞬时故障可由继保设备自动清除，仅当故障造成停电且故障设备无法短时间修复时，才需要进行故障恢复操作，因此研究故障恢复时，必须从实际应用的角度出发，考虑所有可能的三种故障类型：线路故障，变压器故障和母线故障。
本发明中，优选的，步骤八中，配电网的恢复重构是在定位并隔离了故障之后，在满足配电网运行要求的前提下，通过改变网络中联络开关和分段开关的状态，找到能够使得目标函数最小的恢复方案，恢复重构是一个多目标、高维的离散组合优化问题，由于作为优化变量的开关数目较大，所以恢复重构成的算法的核心是消除不必要的组合搜索，降低计算量，避免组合爆炸。
本发明中，优选的，步骤八中，同时又必须有足够的精度，使计算结果最优或接近最优。
本发明中，优选的，步骤九中，其数学模型可描述如下：
0bjminf(S,X)，S.T.h(S,X)＝0，g(S,X)≤0,S∈T
其中，f(S,X)是数学模型的目标函数，S为控制变量，X为状态变量，g为不等式约束，h是等式约束，T为所求问题的解空间。
本发明中，优选的，步骤十中，其特点主要包括以下几个：离散性、高维性和非线性；配电网络的辐射性；配电网馈线的解耦性。
本发明提出的方法利用计算机技术与自动控制技术，大大减少了线路开关试投的次数，减少了对线路的冲击；应用智能软件对全网作出实时分析和判断，找出可行的和优选的恢复方案，因此能够保证满足网络的拓扑约束、设备的容量约束和用户的电压质量，避免了早期的故障恢复模式自动化水平较低，工作人员依靠故障指示器手动隔离故障区，人工恢复非故障区的供电，故障处理时间较长的问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种提高配电网故障恢复的优化方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一：配电网的故障恢复是指在故障定位和隔离的基础上如何恢复对无故障停电区域的供电，其目标是在允许的操作条件和电气约束下，通过网络重构尽可能多和快速地将停电区域的负荷转供到正常的馈线上，同时，要求开关的操作次数越少越好；
步骤二：恢复算法的快速自启动并包含数据自动预处理；
步骤三：恢复算法的快速执行；
步骤四：优先操作可遥控的开关或刀闸，良好的人机界面以减轻调度员在紧急状态下的负担；
步骤五：故障信息通过故障指示器传送至调度中心或被相应的继保设备检测并定位；
步骤六：调度中心遥控或继保动作使开关B1跳闸，母线被从系统中切除，因而母线所连馈线上负荷全部失电；
步骤七：前提假设：所有故障均已定位并经过隔离，且经故障隔离后的网络运行正常；配电网中存在正常运行的变压器和馈线；所有开关、刀闸均可操作；忽略配电网各种参数和量测量的误差；
步骤八：恢复重构的数学模型；
步骤九：按照不同的应用场合和目的，可以定义不同的恢复重构的数学模型；
步骤十：配电网恢复重构是一个组合优化问题，有其自身的特点。
2.根据权利要求1所述的提高配电网故障恢复的优化方法，其特征在于：在步骤一中，恢复策略必须满足如下要求：
恢复策略必须是实时的。应尽可能快的恢复对停电区域的供电，提高供电可靠性；
恢复策略应尽可能多地恢复停电的负荷，应按负荷的不同等级优先考虑重要负荷的恢复供电；
开关(可遥控的除外)的操作次数应尽可能少；
恢复网络的结构变动应尽量少，即应尽量操作离停电区域近的开关；
恢复过程不能出现环网；
恢复过程不能有设备过载。
3.根据权利要求1所述的提高配电网故障恢复的优化方法，其特征在于：在步骤二至步骤四中，同时配网中并非所有的故障都需要实施故障恢复的功能，例如，瞬时故障可由继保设备自动清除，仅当故障造成停电且故障设备无法短时间修复时，才需要进行故障恢复操作，因此研究故障恢复时，必须从实际应用的角度出发，考虑所有可能的三种故障类型：线路故障，变压器故障和母线故障。
4.根据权利要求1所述的提高配电网故障恢复的优化方法，其特征在于：在步骤八中，配电网的恢复重构是在定位并隔离了故障之后，在满足配电网运行要求的前提下，通过改变网络中联络开关和分段开关的状态，找到能够使得目标函数最小的恢复方案，恢复重构是一个多目标、高维的离散组合优化问题，由于作为优化变量的开关数目较大，所以恢复重构成的算法的核心是消除不必要的组合搜索，降低计算量，避免组合爆炸。
5.根据权利要求1所述的提高配电网故障恢复的优化方法，其特征在于：在步骤八中，同时又必须有足够的精度，使计算结果最优或接近最优。
6.根据权利要求1所述的提高配电网故障恢复的优化方法，其特征在于：在步骤九中，其数学模型可描述如下：
0bjminf(S,X)，S.T.h(S,X)＝0，g(S,X)≤0,S∈T
其中，f(S,X)是数学模型的目标函数，S为控制变量，X为状态变量，g为不等式约束，h是等式约束，T为所求问题的解空间。
7.根据权利要求1所述的提高配电网故障恢复的优化方法，其特征在于：在步骤十中，其特点主要包括以下几个：离散性、高维性和非线性；配电网络的辐射性；配电网馈线的解耦性。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117674095A (zh) * 2023-11-29 2024-03-08 国网上海市电力公司 一种检修方式下电网故障恢复策略的生成方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117674095A (zh) * 2023-11-29 2024-03-08 国网上海市电力公司 一种检修方式下电网故障恢复策略的生成方法

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