CN117937476A - 基于预警状态的有源配电网分区段优化重构方法、系统 - Google Patents

基于预警状态的有源配电网分区段优化重构方法、系统 Download PDF

Info

Publication number
CN117937476A
CN117937476A CN202410330652.5A CN202410330652A CN117937476A CN 117937476 A CN117937476 A CN 117937476A CN 202410330652 A CN202410330652 A CN 202410330652A CN 117937476 A CN117937476 A CN 117937476A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power distribution
distribution network
early warning
active power
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202410330652.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117937476B (zh
Inventor
舒东胜
张茂松
杨洁
李亚馨
夏方舟
徐敬友
赵红生
邵非凡
叶高翔
陈可
唐靖
周玉洁
杨子立
郑子健
彭文彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui University
Economic and Technological Research Institute of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Anhui University
Economic and Technological Research Institute of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui University, Economic and Technological Research Institute of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd filed Critical Anhui University
Priority to CN202410330652.5A priority Critical patent/CN117937476B/zh
Publication of CN117937476A publication Critical patent/CN117937476A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117937476B publication Critical patent/CN117937476B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/007—Arrangements for selectively connecting the load or loads to one or several among a plurality of power lines or power sources
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/15—Correlation function computation including computation of convolution operations
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/007—Arrangements for selectively connecting the load or loads to one or several among a plurality of power lines or power sources
    • H02J3/0073—Arrangements for selectively connecting the load or loads to one or several among a plurality of power lines or power sources for providing alternative feeding paths between load and source when the main path fails, e.g. transformers, busbars
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/14—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by switching loads on to, or off from, network, e.g. progressively balanced loading
    • H02J3/144—Demand-response operation of the power transmission or distribution network
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H02J3/466—Scheduling the operation of the generators, e.g. connecting or disconnecting generators to meet a given demand
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/40—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation wherein a plurality of decentralised, dispersed or local energy generation technologies are operated simultaneously
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/50—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load for selectively controlling the operation of the loads
    • H02J2310/56—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load for selectively controlling the operation of the loads characterised by the condition upon which the selective controlling is based
    • H02J2310/58—The condition being electrical
    • H02J2310/60—Limiting power consumption in the network or in one section of the network, e.g. load shedding or peak shaving

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

基于预警状态的有源配电网分区段优化重构方法、系统、设备及存储介质，该方法通过调研配电网信息管理系统，采用K中心法预测配电网运行状态未来趋势，判定配电网运行是否进入预警状态，在线对即将发生故障区域范围内的各分布式电源和线路进行可转供能力分析，确定各分布式电源和线路所能转供的负荷裕度及路径，最后通过构建预警状态下的负荷转供优化模型，求解模型得到最优负荷转供方法，通过负荷转移等手段，提前在预警状态进行分区段优化重构，避免了配电网进入故障运行状态再进行网络重构所造成的损失，减少了调控人员对配电网负荷异常处置的工作量，提高了供电设备利用率和供电可靠性，保障了电网的安全稳定运行。

Description

基于预警状态的有源配电网分区段优化重构方法、系统
技术领域
本发明属于电网调度技术领域，具体涉及一种基于预警状态的有源配电网分区段优化重构的方法、系统、设备及存储介质。
背景技术
随着电网的不断发展和新能源发电技术的不断成熟，越来越多的分布式电源接入到配电网中，这对现有的配电网运行控制方式带来了严峻的挑战，因此进一步升级配电网的自动化系统及关键技术，建设完善的配电网调度系统具有很强的实际工程应用价值。目前，配电网的运行包含四种状态：正常状态、预警状态、紧急状态（事故状态）和恢复状态（事故后状态），在电力系统的运行过程中受到灾难性扰动的机会并不多，多数的情况为在正常状态下受到的小扰动，但这些小扰动不断累积会导致电力系统的安全水平逐渐降低，使配电网运行进入预警状态。
在预警状态下，配电网的电压、频率等都在容许范围内，但系统的安全储备减小、抗外界扰动的能力下降、个别元件的运行参数临近安全范围边缘，若这时的配电网再受到扰动，就可能使电压、频率的偏差超过容许范围，一些设备发生过负荷，使系统的安全运行受到威胁。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种基于预警状态的有源配电网分区段优化重构的方法、系统、设备及存储介质。
为实现以上目的，本发明的技术方案如下：
第一方面，本发明提出基于预警状态的有源配电网分区段优化重构方法，包括：
基于有源配电网馈线运行历史数据确定出有源配电网运行进入预警状态时,分析进入预警状态的有源配电网运行区域范围内的单联络线路和多联络线路的可转供区段；
针对有源配电网单联络线路和多联络线路可转供区段，构建负荷转供优化模型并对模型进行求解，根据模型求解结果，调整有源配电网联络线路中的开关设备，实现有源配电网的分区段优化重构。
分析进入预警状态的有源配电网运行区域范围内的单联络线路和多联络线路的可转供区段，包括：
明确有源配电网中参与网络重构的多联路线路区段内的预警线路及其备用线路，将连接预警线路与备用线路的联络开关和分段开关编号为，并记入白色节点集合，一条备用线路与预警线路之间只有一个联络开关；
构建以有源配电网中参与网络重构的多联路线路区段内的开关设备为顶点，配电线路为边的有源配电网无向图模型；
初始化无向图模型，取白色节点集合中某一条备用线路与预警线路间的联络开关，/>为搜索起点，分段开关/>，/>，...，为待搜索节点集合，读取联络开关/>的最大负荷裕值/>后将其转入黑色节点集合，待搜索的分段开关/>，/>，...，转入灰色节点集合；
依次从灰色节点集合中取待搜索分段开关，/>，...，采用以下公式计算得到其实际所带总负荷值/>，直到/>：
；
将灰色节点集合中满足的分段开关转入绿色节点集合，其余分段开关转入黑色节点集合，联络开关/>搜索结束，所有绿色节点相连的边即为预警线路通过联络开关/>转供的备用线路所能供带的最佳区段；
对预警线路与另一条备用线路的联络开关进行搜索，直至白色节点集合中所有的联络开关都搜索完毕，得到该有源配电网中参与网络重构的多联路线路可转供区段。
构建负荷转供优化模型的目标函数，包括：
；
；
；
；
上式中，，/>，/>分别为/>，/>，/>的权重，/>为失配电网故障期间的失电负荷损失，/>为网络重构后的线路电压偏移量，/>为网络重构的联络开关和分段开关操作费用；/>为配电网节点数，/>为是否对第/>个负荷点进行供电的表征系数，/>为第/>个负荷节点的重要程度权重，/>为第/>个负荷节点故障时刻的负荷水平；/>为节点数，/>为节点/>重构后的实际电压，/>为节点/>的额定电压；/>为开关操作费用系数，/>为开关个数，/>和/>为第/>个开关在重构前和重构后的状态；
构建负荷转供优化模型的约束条件,包括：
节点电压约束：
；
网络拓扑辐射状约束：
；
线路最大负荷转供能力约束：
；
上式中，为第/>个节点的电压幅值，/>和/>为第/>个节点的额定电压范围；/>为转供区域内的配电网拓扑，/>为配电网辐射状网络集合；/>为第/>条线路的负荷转供量，/>为第/>条线路的最大负荷转供裕度。
确定出有源配电网运行进入预警状态时，包括：
采用K中心法将有源配电网运行历史数据分为正常运行数据与故障运行数据两大类，寻找出两大类运行数据的中心点，根据有源配电网实时运行数据到两大类运行数据中心的距离，预测有源配电网运行状态，当有源配电网运行预测为故障状态但实际运行为正常状态时被判定有源配电网运行进入预警状态。
第二方面，本发明提出基于预警状态的有源配电网分区段优化重构系统，包括:
预警状态判断模块,用于基于有源配电网馈线运行历史数据，确定有源配电网运行是否进入预警状态；
可转供区段分析模块,用于分析进入预警状态的有源配电网运行区域范围内的单联络线路和多联络线路的可转供区段；
模型构建模块,用于针对有源配电网单联络线路和多联络线路可转供区段，构建负荷转供优化模型并对模型进行求解，根据模型求解结果，调整有源配电网联络线路中的开关设备，实现有源配电网的分区段优化重构。
可转供区段分析模块包括：
开关编号单元，用于明确有源配电网中参与网络重构的多联路线路区段内的预警线路及其备用线路，将连接预警线路与备用线路的联络开关和分段开关编号为，并记入白色节点集合，一条备用线路与预警线路之间只有一个联络开关；
无向图模型构建单元，用于构建以有源配电网中参与网络重构的多联路线路区段内的开关设备为顶点，配电线路为边的有源配电网无向图模型；
初始化无向图模型单元，用于初始化无向图模型，取白色节点集合中某一条备用线路与预警线路间的联络开关，/>为搜索起点，分段开关/>，/>，...，为待搜索节点集合，读取联络开关/>的最大负荷裕值/>后将其转入黑色节点集合，待搜索的分段开关/>，/>，...，转入灰色节点集合；
总负荷值计算单元，用于依次从灰色节点集合中取待搜索分段开关，/>，...，采用以下公式计算得到其实际所带总负荷值/>，直到/>：
；
搜索结束单元，用于将灰色节点集合中满足的分段开关转入绿色节点集合，其余分段开关转入黑色节点集合，联络开关/>搜索结束，所有绿色节点相连的边即为预警线路通过联络开关/>转供的备用线路所能供带的最佳区段；
循环单元，用于对预警线路与另一条备用线路的联络开关进行搜索，直至白色节点集合中所有的联络开关都搜索完毕，得到该有源配电网中参与网络重构的多联路线路可转供区段。
模型构建模块包括:
目标函数单元，用于构建如下目标函数：
；
；
；
；
上式中，，/>，/>分别为/>，/>，/>的权重，/>为失配电网故障期间的失电负荷损失，/>为网络重构后的线路电压偏移量，/>为网络重构的联络开关和分段开关操作费用；/>为配电网节点数，/>为是否对第/>个负荷点进行供电的表征系数，/>为第/>个负荷节点的重要程度权重，/>为第/>个负荷节点故障时刻的负荷水平；/>为节点数，/>为节点/>重构后的实际电压，/>为节点/>的额定电压；/>为开关操作费用系数，/>为开关个数，/>和/>为第/>个开关在重构前和重构后的状态；
约束条件单元，用于构建如下约束：
节点电压约束：
；
网络拓扑辐射状约束：
；
线路最大负荷转供能力约束：
；
上式中，为第/>个节点的电压幅值，/>和/>为第/>个节点的额定电压范围；/>为转供区域内的配电网拓扑，/>为配电网辐射状网络集合；/>为第/>条线路的负荷转供量，/>为第/>条线路的最大负荷转供裕度。
预警状态判断模块，还用于采用K中心法将有源配电网运行历史数据分为正常运行数据与故障运行数据两大类，寻找出两大类运行数据的中心点，根据有源配电网实时运行数据到两大类运行数据中心的距离，预测有源配电网运行状态，当有源配电网运行预测为故障状态但实际运行为正常状态时被判定有源配电网运行进入预警状态。
第三方面，本发明提出基于预警状态的配电网分区段优化重构设备，包括处理器以及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序代码，并将所述计算机程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述计算机程序代码中的指令执行前述的基于预警状态的配电网分区段优化重构方法。
第四方面，本发明提出一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序；
所述计算机程序被处理器执行时实现前述的基于预警状态的配电网分区段优化重构方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提出基于预警状态的有源配电网分区段优化重构方法，该方法首先基于有源配电网馈线运行历史数据，判定有源配电网运行是否进入预警状态，在线分析进入预警状态的有源配电网运行区域范围内的单联络线路和多联络线路的可转供区段，其次针对有源配电网单联络线路和多联络线路可转供区段，构建负荷转供优化模型并对模型进行求解，根据模型求解结果，调整有源配电网联络线路中的开关设备。一方面，该方法在电力系统调度运行过程中引入了故障预警环节，在配电网未出现故障前及时发现其潜在故障并进行预警，确定预警区段各分布式电源和线路所能转供的负荷裕度及路径，避免了随意进行负荷转供出现的线路重载或过载问题，另一方面，该方法提前在预警状态进行配电网的分区段优化重构，避免了配电网进入故障运行状态再进行网络重构会造成的重大损失，减少了调控人员对配电网中异常负荷处置的工作量，提高了供电设备利用率和供电可靠性，保障了电网的安全稳定运行。
附图说明
图1为本发明所述方法的整体流程图。
图2为实施例1所述某地区配电网中进入预警状态的多联络线路简化拓扑结构图。
图3为实施例2所述系统的结构图。
图4为实施例3所述设备的结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式以及附图对本发明作进一步详细的说明。
本发明提出一种基于预警状态的有源配电网分区段优化重构方法、系统、设备及存储介质，该方法通过调研配电网信息管理系统，采用K中心法预测配电网运行状态未来趋势，判定配电网运行是否进入预警状态，在线对即将发生故障区域范围内的各分布式电源和线路进行可转供能力分析，确定各分布式电源和线路所能转供的负荷裕度及路径，构建预警状态下的负荷转供优化模型，求解模型得到最优负荷转供方法，通过负荷转移提前将即将出现故障的线路所带的部分重要负荷转出，降低配电网出现重大故障的风险及严重后果，保障电网安全稳定运行。
实施例1：
本实施例以某一地区的供电系统为研究对象，利用基于预警状态的有源配电网分区段优化重构方法，求解得到有源配电网络的开关设备动作方案，完成预警状态下的网络重构。
如图1所示，基于预警状态的有源配电网分区段优化重构方法，依次按照以下步骤进行：
1、在配电网信息管理系统中调研馈线运行历史数据：
通过有源配电网中的实时量测装置及配电网信息管理系统定时采集电压、电流、功率等各电气量数据，利用插值法补全历史记录中的缺失数据并修改装置异常所采集的异常数值，归类筛选出部分特征变量，利用因子分析法将表征配电网运行状态的高维特征变量压缩融合为低维关键特征变量。
2、采用基于代表对象的K中心法判定有源配电网运行是否进入预警状态：
设置K中心法的簇为2，将有源配电网筛选出的低维特征数据在坐标系中分为正常运行数据与故障运行数据两大类，寻找出两大类运行数据的中心点，即最靠近中心的对象来代表簇，根据有源配电网实时运行数据到两大类簇的距离，预测有源配电网运行状态，当有源配电网运行预测为故障状态但实际运行为正常状态时被判定有源配电网运行进入预警状态。
3、分类讨论有源配电网运行区域范围内进入预警状态的各种分布式电源在配电网网络重构时的处理方式：
有源配电网由于分布式电源的引入，改变了传统配电网的结构，在考虑其线路转供能力时必须要考虑对分布式电源的处理以避免在考虑线路转供能力时分布式电源的影响，各分布式电源在网络重构优化中按照有功无功的调节能力可分为三类处理方式：对于没有有功无功调节能力且出力具有随机性的分布式电源，重构网络时直接作脱网处理；对于具有部分有功无功调节能力的分布式电源，重构网络时作为负的负荷节点处理；对于可以自由调节有功无功能力的分布式电源，重构网络时作为备用电源处理。
4、采用以下公式确定进入预警状态的单联络线路的可转供区段：
；
上式中，为单联络线路/>主路径上的分段开关，/>为开关/>的负荷， />为单联络线路/>的备用线路/>的负荷裕度。
5、参见图2，采用改进型广度搜索算法确定进入预警状态的有源配电网运行区域范围内的多联络线路的可转供区段，包括：
设定即将发生预警的线路为线路1，明确有源配电网中参与网络重构的多联路线路区段内的预警线路1及其备用线路2、3、4，将连接预警线路与备用线路的联络开关和分段开关编号为，（V19，V20，V21为联络开关），记入白色节点集合，一条备用线路与预警线路之间只有一个联络开关；
构建以有源配电网中参与网络重构的多联路线路区段内的开关设备为顶点，配电线路为边的有源配电网无向图模型；
初始化无向图模型，取白色节点集合中备用线路2与预警线路1间的联络开关V19为搜索起点，分段开关，/>，...，为待搜索节点集合，读取联络开关V19的最大负荷裕值后将其转入黑色节点集合，待搜索的分段开关/>，/>，...，转入灰色节点集合；
依次从灰色节点集合中取待搜索分段开关，/>，...，为防止网络重构后输电线路过载问题，负荷转供的最大值确定在0.8倍联络开关负荷裕度，采用以下公式计算得到分段开关实际所带总负荷值/>，直到/>：
；
将灰色节点集合中满足的分段开关转入绿色节点集合，其余分段开关转入黑色节点集合，联络开关V19搜索结束，所有绿色节点相连的边即为预警线路通过联络开关V19转供的备用线路所能供带的最佳区段；
重新构建无向图模型，对预警线路1的另外两条备用线路3、4的联络开关V20、V21进行搜索，直至白色节点集合中所有的联络开关都搜索完毕，得到该有源配电网中参与网络重构的多联路线路可转供区段。
6、针对有源配电网单联络线路和多联络线路可转供区段，以配电网供电可靠性、经济性和失电负荷最小为目标，构建负荷转供优化模型包括：
；
；
；
；
上式中，，/>，/>分别为/>，/>，/>的权重；/>为失配电网故障期间的失电负荷损失；/>为网络重构后的线路电压偏移量；/>为网络重构的联络开关和分段开关操作费用，配电网重构时开关频繁动作会降低开关寿命造成经济损失，引入开关操作费用能达到减少开关动作次数延长开关寿命，降低经济损失的效果；/>为配电网节点数；/>为是否对第/>个负荷点进行供电的表征系数，/>时供电，/>时不供电；/>为第/>个负荷节点的重要程度权重；/>为第/>个负荷节点故障时刻的负荷水平；/>为节点数；/>为节点重构后的实际电压；/>为节点/>的额定电压；/>为开关操作费用系数；/>为开关个数；/>和/>为第/>个开关在重构前和重构后的状态。
7、以供电可靠性和经济性为目标，负荷转供优化模型的约束条件包括：
节点电压约束：
；
网络拓扑辐射状约束：
；
线路最大负荷转供能力约束：
；
上式中，为第/>个节点的电压幅值，/>和/>为第/>个节点的额定电压范围；/>为转供区域内的配电网拓扑，/>为配电网辐射状网络集合；/>为第/>条线路的负荷转供量，/>为第/>条线路的最大负荷转供裕度。
8、根据模型求解结果，调整有源配电网联络线路中的联络开关和分段开关，实现有源配电网的分区段优化重构。
本实施例的模拟求解重构操作信息如下表：
表1 预警状态的有源配电网网络重构区段开关操作信息表
。
实施例2：
如图3所示，基于预警状态的有源配电网分区段优化重构系统，包括预警状态判断模块、可转供区段分析模块、模型构建模块。
所述预警状态判断模块用于基于有源配电网馈线运行历史数据，确定有源配电网运行是否进入预警状态：
采用K中心法将有源配电网运行历史数据分为正常运行数据与故障运行数据两大类，寻找出两大类运行数据的中心点，根据有源配电网实时运行数据到两大类运行数据中心的距离，预测有源配电网运行状态，当有源配电网运行预测为故障状态但实际运行为正常状态时被判定有源配电网运行进入预警状态。
所述可转供区段分析模块用于分析进入预警状态的有源配电网运行区域范围内的单联络线路和多联络线路的可转供区段，采用改进型广度搜索算法确定多联络线路的转供区段，包括开关编号单元、无向图模型构建单元、初始化无向图模型单元、总负荷值计算单元、搜索结束单元和循环单元；
所述开关编号单元用于明确有源配电网中参与网络重构的多联路线路区段内的预警线路及其备用线路，将连接预警线路与备用线路的联络开关和分段开关编号为，并记入白色节点集合，一条备用线路与预警线路之间只有一个联络开关；
所述无向图模型构建单元用于构建以有源配电网中参与网络重构的多联路线路区段内的开关设备为顶点，配电线路为边的有源配电网无向图模型；
所述初始化无向图模型单元用于初始化无向图模型，取白色节点集合中某一条备用线路与预警线路间的联络开关，/>为搜索起点，分段开关/>，/>，...，为待搜索节点集合，读取联络开关/>的最大负荷裕值/>后将其转入黑色节点集合，待搜索的分段开关/>，/>，...，转入灰色节点集合；
所述总负荷值计算单元用于依次从灰色节点集合中取待搜索分段开关，/>，...，采用以下公式计算得到其实际所带总负荷值/>，直到/>：
；
所述搜索结束单元用于将灰色节点集合中满足的分段开关转入绿色节点集合，其余分段开关转入黑色节点集合，联络开关/>搜索结束，所有绿色节点相连的边即为预警线路通过联络开关/>转供的备用线路所能供带的最佳区段；
所述循环单元用于对预警线路与另一条备用线路的联络开关进行搜索，直至白色节点集合中所有的联络开关都搜索完毕，得到该有源配电网中参与网络重构的多联路线路可转供区段。
所述模型构建模块用于针对有源配电网单联络线路和多联络线路可转供区段，构建负荷转供优化模型并对模型进行求解，根据模型求解结果，调整有源配电网联络线路中的开关设备，实现有源配电网的分区段优化重构，包括目标函数单元和约束条件单元：
所述目标函数单元包括：
；
；
；
；
上式中，，/>，/>分别为/>，/>，/>的权重，/>为失配电网故障期间的失电负荷损失，/>为网络重构后的线路电压偏移量，/>为网络重构的联络开关和分段开关操作费用；/>为配电网节点数，/>为是否对第/>个负荷点进行供电的表征系数，/>为第/>个负荷节点的重要程度权重，/>为第/>个负荷节点故障时刻的负荷水平；/>为节点数，/>为节点/>重构后的实际电压，/>为节点/>的额定电压；/>为开关操作费用系数，/>为开关个数，/>和/>为第/>个开关在重构前和重构后的状态；
所述约束条件单元包括：
节点电压约束：
；
网络拓扑辐射状约束：
；
线路最大负荷转供能力约束：
；
上式中，为第/>个节点的电压幅值，/>和/>为第/>个节点的额定电压范围；/>为转供区域内的配电网拓扑，/>为配电网辐射状网络集合；/>为第/>条线路的负荷转供量，/>为第/>条线路的最大负荷转供裕度。
实施例3：
如图4所示，基于预警状态的配电网分区段优化重构设备，包括处理器以及存储器；所述存储器用于存储计算机程序代码，并将所述计算机程序代码传输给所述处理器；所述处理器用于根据所述计算机程序代码中的指令执行实施例1所述的基于预警状态的配电网分区段优化重构方法。
实施例4：
一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本方案所述的基于预警状态的配电网分区段优化重构方法的步骤。
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。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
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。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.基于预警状态的有源配电网分区段优化重构方法，其特征在于，
包括：
基于有源配电网馈线运行历史数据确定出有源配电网运行进入预警状态时，分析进入预警状态的有源配电网运行区域范围内的单联络线路和多联络线路的可转供区段；
针对有源配电网单联络线路和多联络线路可转供区段，构建负荷转供优化模型并对模型进行求解，根据模型求解结果，调整有源配电网联络线路中的开关设备，实现有源配电网的分区段优化重构。
2.根据权利要求1所述的基于预警状态的配电网分区段优化重构方法，其特征在于，
分析进入预警状态的有源配电网运行区域范围内的单联络线路和多联络线路的可转供区段，包括：
明确有源配电网中参与网络重构的多联路线路区段内的预警线路及其备用线路，将连接预警线路与备用线路的联络开关和分段开关编号为，并记入白色节点集合，一条备用线路与预警线路之间只有一个联络开关；
构建以有源配电网中参与网络重构的多联路线路区段内的开关设备为顶点，配电线路为边的有源配电网无向图模型；
初始化无向图模型，取白色节点集合中某一条备用线路与预警线路间的联络开关，为搜索起点，分段开关/>，/>，...，为待搜索节点集合，读取联络开关/>的最大负荷裕值/>后将其转入黑色节点集合，待搜索的分段开关/>，/>，...，转入灰色节点集合；
依次从灰色节点集合中取待搜索分段开关，/>，...，采用以下公式计算得到其实际所带总负荷值/>，直到/>：
；
将灰色节点集合中满足的分段开关转入绿色节点集合，其余分段开关转入黑色节点集合，联络开关/>搜索结束，所有绿色节点相连的边即为预警线路通过联络开关/>转供的备用线路所能供带的最佳区段；
对预警线路与另一条备用线路的联络开关进行搜索，直至白色节点集合中所有的联络开关都搜索完毕，得到该有源配电网中参与网络重构的多联路线路可转供区段。
3.根据权利要求1所述的基于预警状态的配电网分区段优化重构方法，其特征在于，
构建负荷转供优化模型的目标函数，包括：
；
；
；
；
上式中，，/>，/>分别为/>，/>，/>的权重，/>为失配电网故障期间的失电负荷损失，/>为网络重构后的线路电压偏移量，/>为网络重构的联络开关和分段开关操作费用；为配电网节点数，/>为是否对第/>个负荷点进行供电的表征系数，/>为第/>个负荷节点的重要程度权重，/>为第/>个负荷节点故障时刻的负荷水平；/>为节点数，/>为节点/>重构后的实际电压，/>为节点/>的额定电压；/>为开关操作费用系数，/>为开关个数，/>和/>为第/>个开关在重构前和重构后的状态；
构建负荷转供优化模型的约束条件，包括：
节点电压约束：
；
网络拓扑辐射状约束：
；
线路最大负荷转供能力约束：
；
上式中，为第/>个节点的电压幅值，/>和/>为第/>个节点的额定电压范围；为转供区域内的配电网拓扑，/>为配电网辐射状网络集合；/>为第/>条线路的负荷转供量，/>为第/>条线路的最大负荷转供裕度。
4.根据权利要求1所述的基于预警状态的配电网分区段优化重构方法，其特征在于，
确定出有源配电网运行进入预警状态时，包括：
采用K中心法将有源配电网运行历史数据分为正常运行数据与故障运行数据两大类，寻找出两大类运行数据的中心点，根据有源配电网实时运行数据到两大类运行数据中心的距离，预测有源配电网运行状态，当有源配电网运行预测为故障状态但实际运行为正常状态时被判定有源配电网运行进入预警状态。
5.基于预警状态的有源配电网分区段优化重构系统，其特征在于，
包括：
预警状态判断模块，用于基于有源配电网馈线运行历史数据，确定有源配电网运行是否进入预警状态；
可转供区段分析模块，用于分析进入预警状态的有源配电网运行区域范围内的单联络线路和多联络线路的可转供区段；
模型构建模块，用于针对有源配电网单联络线路和多联络线路可转供区段，构建负荷转供优化模型并对模型进行求解，根据模型求解结果，调整有源配电网联络线路中的开关设备，实现有源配电网的分区段优化重构。
6.根据权利要求5所述的基于预警状态的配电网分区段优化重构系统，其特征在于，
可转供区段分析模块包括：
开关编号单元，用于明确有源配电网中参与网络重构的多联路线路区段内的预警线路及其备用线路，将连接预警线路与备用线路的联络开关和分段开关编号为，并记入白色节点集合，一条备用线路与预警线路之间只有一个联络开关；
无向图模型构建单元，用于构建以有源配电网中参与网络重构的多联路线路区段内的开关设备为顶点，配电线路为边的有源配电网无向图模型；
初始化无向图模型单元，用于初始化无向图模型，取白色节点集合中某一条备用线路与预警线路间的联络开关，/>为搜索起点，分段开关/>，/>，...，为待搜索节点集合，读取联络开关/>的最大负荷裕值/>后将其转入黑色节点集合，待搜索的分段开关/>，/>，...，转入灰色节点集合；
总负荷值计算单元，用于依次从灰色节点集合中取待搜索分段开关，/>，...，采用以下公式计算得到其实际所带总负荷值/>，直到/>：
；
搜索结束单元，用于将灰色节点集合中满足的分段开关转入绿色节点集合，其余分段开关转入黑色节点集合，联络开关/>搜索结束，所有绿色节点相连的边即为预警线路通过联络开关/>转供的备用线路所能供带的最佳区段；
循环单元，用于对预警线路与另一条备用线路的联络开关进行搜索，直至白色节点集合中所有的联络开关都搜索完毕，得到该有源配电网中参与网络重构的多联路线路可转供区段。
7.根据权利要求5所述的基于预警状态的配电网分区段优化重构系统，其特征在于，
模型构建模块包括:
目标函数单元，用于构建如下目标函数：
；
；
；
；
上式中，，/>，/>分别为/>，/>，/>的权重，/>为失配电网故障期间的失电负荷损失，/>为网络重构后的线路电压偏移量，/>为网络重构的联络开关和分段开关操作费用；为配电网节点数，/>为是否对第/>个负荷点进行供电的表征系数，/>为第/>个负荷节点的重要程度权重，/>为第/>个负荷节点故障时刻的负荷水平；/>为节点数，/>为节点/>重构后的实际电压，/>为节点/>的额定电压；/>为开关操作费用系数，/>为开关个数，/>和/>为第/>个开关在重构前和重构后的状态；
约束条件单元，用于构建如下约束：
节点电压约束：
；
网络拓扑辐射状约束：
；
线路最大负荷转供能力约束：
；
上式中，为第/>个节点的电压幅值，/>和/>为第/>个节点的额定电压范围；为转供区域内的配电网拓扑，/>为配电网辐射状网络集合；/>为第/>条线路的负荷转供量，/>为第/>条线路的最大负荷转供裕度。
8.根据权利要求5所述的基于预警状态的配电网分区段优化重构系统，其特征在于，
预警状态判断模块，还用于采用K中心法将有源配电网运行历史数据分为正常运行数据与故障运行数据两大类，寻找出两大类运行数据的中心点，根据有源配电网实时运行数据到两大类运行数据中心的距离，预测有源配电网运行状态，当有源配电网运行预测为故障状态但实际运行为正常状态时被判定有源配电网运行进入预警状态。
9.基于预警状态的配电网分区段优化重构设备，其特征在于，
包括处理器以及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序代码，并将所述计算机程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述计算机程序代码中的指令执行权利要求1-4任一项所述的基于预警状态的配电网分区段优化重构方法。
10.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：
所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4中任一项所述的基于预警状态的配电网分区段优化重构方法的步骤。
CN202410330652.5A 2024-03-22 2024-03-22 基于预警状态的有源配电网分区段优化重构方法、系统 Active CN117937476B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410330652.5A CN117937476B (zh) 2024-03-22 2024-03-22 基于预警状态的有源配电网分区段优化重构方法、系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410330652.5A CN117937476B (zh) 2024-03-22 2024-03-22 基于预警状态的有源配电网分区段优化重构方法、系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117937476A true CN117937476A (zh) 2024-04-26
CN117937476B CN117937476B (zh) 2024-06-11

Family

ID=90765003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202410330652.5A Active CN117937476B (zh) 2024-03-22 2024-03-22 基于预警状态的有源配电网分区段优化重构方法、系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117937476B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015018465A2 (en) * 2013-08-05 2015-02-12 Nec Europe Ltd. Method, system and controlling means for load balancing between local nodes
US20150142197A1 (en) * 2013-11-19 2015-05-21 Intelligent Power & Energy Research Corporation (Iperc) Automated identification of components connected in a power grid
CN107681780A (zh) * 2017-09-07 2018-02-09 广东电网有限责任公司佛山供电局 一种电网断面监视及转供策略智能生成系统及方法
US20200153273A1 (en) * 2018-11-13 2020-05-14 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Methods and Systems for Post-Disaster Resilient Restoration of Power Distribution System
CN112103988A (zh) * 2020-08-12 2020-12-18 南昌大学 一种结合网络重构的集群划分双层模型的建立方法
US20220078082A1 (en) * 2020-09-09 2022-03-10 North China Electric Power University Method And System Of Hybrid Data-And-Model-Driven Hierarchical Network Reconfiguration
CN114530846A (zh) * 2022-02-11 2022-05-24 国网山东省电力公司济南供电公司 一种配电网转供网络重构方法、装置及存储介质
WO2023010760A1 (zh) * 2021-08-04 2023-02-09 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 配售电竞争态势下区域配电网的供电能力评估方法
CN116316570A (zh) * 2023-02-28 2023-06-23 国电南瑞科技股份有限公司 一种计及分布式电源接入的非故障区供电恢复方法及系统
CN117335384A (zh) * 2023-08-24 2024-01-02 国网河南省电力公司邓州市供电公司 一种基于蚁群算法的配电网故障恢复重构方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015018465A2 (en) * 2013-08-05 2015-02-12 Nec Europe Ltd. Method, system and controlling means for load balancing between local nodes
US20150142197A1 (en) * 2013-11-19 2015-05-21 Intelligent Power & Energy Research Corporation (Iperc) Automated identification of components connected in a power grid
CN107681780A (zh) * 2017-09-07 2018-02-09 广东电网有限责任公司佛山供电局 一种电网断面监视及转供策略智能生成系统及方法
US20200153273A1 (en) * 2018-11-13 2020-05-14 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Methods and Systems for Post-Disaster Resilient Restoration of Power Distribution System
CN112103988A (zh) * 2020-08-12 2020-12-18 南昌大学 一种结合网络重构的集群划分双层模型的建立方法
US20220078082A1 (en) * 2020-09-09 2022-03-10 North China Electric Power University Method And System Of Hybrid Data-And-Model-Driven Hierarchical Network Reconfiguration
WO2023010760A1 (zh) * 2021-08-04 2023-02-09 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 配售电竞争态势下区域配电网的供电能力评估方法
CN114530846A (zh) * 2022-02-11 2022-05-24 国网山东省电力公司济南供电公司 一种配电网转供网络重构方法、装置及存储介质
CN116316570A (zh) * 2023-02-28 2023-06-23 国电南瑞科技股份有限公司 一种计及分布式电源接入的非故障区供电恢复方法及系统
CN117335384A (zh) * 2023-08-24 2024-01-02 国网河南省电力公司邓州市供电公司 一种基于蚁群算法的配电网故障恢复重构方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HONGWEI LI: "A_Link-Path_Model-Based_Load-Transfer_Optimization_Strategy_for_Urban_High-Voltage_Distribution_Power_System", 《IEEE ACCESS》, 17 December 2019 (2019-12-17), pages 3728 - 3737, XP011766031, DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2960297 *
ZHIHUA ZHANG: "Optimal_Harmonic_Measuring_Device_Placement_in_Distribution_Networks_in_Consideration_of_Topology_Changes", 《IEEE ACCESS》, 6 May 2020 (2020-05-06), pages 85339 - 85347, XP011788983, DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2992678 *
周凤媛: "基于有源配电网的供电恢复方法及策略研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》, no. 1, 15 January 2024 (2024-01-15), pages 042 - 1089 *
赵雄光: "供电安全标准分析法在配电网规划中的应用", 《湖北电力》, vol. 40, no. 1, 31 January 2016 (2016-01-31), pages 63 - 66 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN117937476B (zh) 2024-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20240275167A1 (en) Resilience enhancement-oriented energy storage control method and system for distributed generator (dg) in distribution network
US8504214B2 (en) Self-healing power grid and method thereof
CN110212539B (zh) 一种提高配电网可靠性的负荷转供方法及装置
CN112653138B (zh) 一种基于分布式多代理的配电网自愈恢复方法
Shen et al. Review of service restoration methods in distribution networks
CN114186858A (zh) 一种配电网储能规划节点重要度评估方法及系统
CN113761791A (zh) 一种基于物理信息和深度强化学习的电力系统自动化操作方法及装置
CN113899981A (zh) 基于矩阵算法的分布式电源配电网故障定位方法及系统
CN109004639B (zh) 基于完全分布式算法的配电网分区供电恢复策略优化方法
CN117791597A (zh) 基于机器学习的配电网故障自愈方法和系统
CN114386222A (zh) 一种基于信息物理系统的配电网协同故障恢复方法和系统
CN117937476B (zh) 基于预警状态的有源配电网分区段优化重构方法、系统
CN113922358A (zh) 一种含分布式储能的配电网时序运行可靠性快速评估方法
CN113964816A (zh) 一种配网馈线故障自愈率的分析方法
Yan et al. Load balancing distribution network reconfiguration based on constraint satisfaction problem model
CN114221901B (zh) 一种能源互联网cps韧性调度方法、系统及其存储介质
Liu et al. A resilience enhancement scheme of cyber-physical power system for extreme natural disasters
CN115549075A (zh) 一种含微电网的配电网供电恢复方法及系统
CN111767656B (zh) 一种弹性配电网远动开关优化配置方法、存储介质及设备
Xu et al. Fault recovery of distribution network containing distributed generation based on heuristic search algorithm and multi-population genetic algorithm
CN112290547B (zh) 一种基于网络重构的输电网线路潮流越限求解方法及设备
CN105515057B (zh) 基于潮流追踪的主动解列策略空间缩减方法及系统
CN118281863B (zh) 一种配电信息物理系统的灾后恢复处理方法及装置
Wang et al. Distribution Network Fault Location and Recovery Considering Load Importance
CN117650635B (zh) 基于终端停电事件的配网拓扑分析方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant