一种考虑故障影响度的配电网供电恢复方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑故障影响度的配电网供电恢复方法，通过分析配电网故障对负荷与网架结构造成的影响评估故障影响度，划分故障严重等级匹配供电恢复模型，执行故障恢复算法生成供电恢复方案。本发明专利技术通过引入故障影响度评估与控制模型自适应匹配机制协调供电恢复算法速度与策略质量之间的固有矛盾，在电网发生大面积失电情况下，系统将快速恢复负荷供电作为唯一目标，采用粒子群算法搜索转供电策略，在获取恢复全局负荷供电的可行解后即退出搜索；当电网故障造成的负荷停电损失较轻且不会影响重要负荷供电时，将负荷失电量、控制成本、电网重构后的运行性能同时作为评价指标，采用多目标粒子群算法搜寻最优方案，提升故障恢复算法的策略质量。

A method of power supply restoration in distribution network considering fault influence degree

【技术实现步骤摘要】
一种考虑故障影响度的配电网供电恢复方法
本专利技术属于配电网供电恢复
和电力系统自动化
，涉及配电网的供电恢复，具体来说是一种考虑故障影响度的配电网供电恢复方法。
技术介绍
伴随着社会经济的发展，配电网高可靠运行问题已受到广泛重视。供电恢复是配电网自愈控制的核心功能，在电网故障后通过重构网络的形态完成对失电负荷的转供电，对提高电网供电可靠性具有重要意义。配电网供电恢复需统筹考虑失电负荷量、开关操作次数、载荷平衡、电压质量、网损等综合因素，是一个复杂的多目标多约束非线性组合优化问题。近年来，国内外学者围绕着配电网供电恢复课题开展了大量的研究工作，提出的解决方案主要包括传统数学优化算法、启发式算法、人工智能算法等。人工智能算法以其独特优点得到了广泛关注，如俞隽亚等(俞隽亚，王增平，孙洁，杨国生.基于支路交换——粒子群算法的配电网故障恢复[J].电力系统保护与控制，2014,42(13)：95-99.)将模拟退火的思想融入二进制算法惯性权重的动态调整中，并采用种群适应度方差判断粒子的相似性，对粒子进行自适应变异，有效避免了粒子群算法易“早熟”的问题；此外，将粒子群算法与支路交换法相结合，有效提高粒子群算法的搜索速度。戴志辉等(戴志辉，崇志强，焦彦军.含分布式电源的配电网多目标供电恢复[J].电网技术，2014,38(7)：1959-1965.)采用二进制粒子群算法搜索Pareto非支配解获得供电恢复方案，方法可生成具体供电恢复方案由调度员根据情况灵活选择。配电网供电恢复算法的求解速度与最优解的质量间存在固有矛盾，增加控制模型的评价指标将以牺牲策略的生成速度为代价，过于追求算法的运行速度亦无法保证策略的合理性。现阶段的研究并未统筹考虑上述二者的关系，系统采用统一的数学模型生成控制策略，在速度与质量的取舍中往往顾此失彼，致使供电恢复功能难以满足实际配电网不同故障情况下的转供电要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提出一种考虑故障影响度的配电网供电恢复方法，通过引入故障影响度评估与控制模型自适应匹配机制协调了供电恢复算法速度与策略质量之间的固有矛盾，优化了供电恢复对电网不同运行状态和故障情况的适应能力。本专利技术为解决技术问题所采取的技术方案如下：一种考虑故障影响度的配电网供电恢复方法，包括如下步骤：(1)配电网故障影响度评估：从故障对负荷造成的停电损失与对网架结构的破坏情况两个层面入手分析配电网的故障严重程度；(2)供电恢复模型自适应匹配：基于故障影响度，将配电网的故障划分为I、II、III级，根据供电恢复评价指标的等级偏好与故障等级匹配控制模型；(3)执行故障恢复算法，生成供电恢复方案。在步骤(1)中，所述配电网故障影响度评估采用如下的方法确定配电网故障影响度：以失电负荷量作为负荷短时停电损失，以故障线路所带负荷节点数表征网架结构破坏程度，用加权相加的方式确定故障的严重值，将故障严重值与最严重故障情况下的故障严重值相除，获得故障影响度。在步骤(2)中，所述的供电恢复模型自适应匹配是基于故障等级匹配故障恢复模型来说的，对于I级故障，以失电负荷量为评价指标，供电恢复模型是单目标非线性组合优化问题，采用二进制粒子群算法搜寻转供电策略，当获得可恢复所有失电负荷供电的可行解时即输出为最终结果；对于II级故障，考虑控制成本，将失电负荷量与开关操作次数作为评价指标，采用加权相加的方式将供电恢复模型转化为单目标优化问题，采用二进制粒子群算法生成转供电策略；对于III级故障，考虑故障恢复后电网的运行性能，将失电负荷量、开关操作次数、载荷平衡、电压质量、网损作为评价指标，供电恢复模型是多目标优化问题，采用多目标粒子群算法搜寻最优供电恢复策略。本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了一种考虑故障影响度的配电网供电恢复方法，通过引入故障影响度评估与控制模型自适应匹配机制有效协调了供电恢复算法速度与策略质量之间的固有矛盾，有效保证了故障恢复策略在电网严重故障情况下的快速生成，优化供电恢复功能对电网不同运行状态和故障情况的适应能力。附图说明图1为本专利技术的流程图；图2为基于二进制粒子群算法的配电网故障恢复流程图；图3为基于多目标粒子群算法的配电网故障恢复流程图；图4为配电网供电恢复的试验线路简化图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的解释和说明：如附图1所示为本专利技术公开的一种考虑故障影响度的配电网供电恢复方法的流程图。本专利技术通过引入故障影响度评估与控制模型自适应匹配机制，有效协调供电恢复算法速度与策略质量之间的固有矛盾，电网故障后评估故障影响度划分故障等级，根据供电恢复评价指标的等级偏好与故障等级匹配故障恢复模型，执行相应的故障恢复算法生成供电恢复方案。各个步骤的具体实现方案阐述如下：1、配电网故障影响度评估：(1)负荷停电损失：负荷停电损失采用该负荷在时刻t的有功功率表征，数学表达式如下：式中，n为失电负荷数；PNi是负荷i的有功功率经归一化处理后得到的标准值，PNi的计算公式为：式中，Pi为负荷的有功功率，Pmax为网络中最大用户的有功功率，Pmin为最小有功功率。(2)故障对网架结构的破坏程度：故障对网架结构的破坏程度与故障线路所带负荷节点的数量有关，故障线路所带负荷节点数量越多，该线路在网络中越重要，在发生故障后对网架的破坏就越严重。故障对网架结构的破坏程度IMP的计算公式为：式中：Nk为线路k所带负荷节点的数量，N为负荷节点的总数。(3)配电网故障影响度计算：将配电网故障影响值表征为负荷短时停电损失与网架破坏程度的加权，其计算公式如下式所示：fk＝αLloss+βIMPk式中：Lloss为负荷短时停电损失；IMPk为故障线路k对网架结构的破坏程度；α与β是权值系数，α+β＝1。将故障影响值作标准化和归一化处理，计算公式如下式所示：式中：f％为标准化处理后的故障影响值；fmax为最严重故障影响值。2、供电恢复模型自适应匹配机制：基于配电网的建设运行经验，分析配电网供电恢复目标函数中各评价指标的优先级排序，根据电网故障影响度，选择评价指标，协调故障恢复算法策略生成速度与控制质量之间的矛盾。(1)配电网供电恢复的数学模型：配电网供电恢复模型的目标函数主要包括：失电负荷量f1，开关操作次数f2，载荷平衡f3，电压质量f4，网损f5；需要满足的约束条件包括：①配电网的辐射状拓扑约束；②线路电流和变压器容量约束；③配电网的节点电压约束；结合配电网运行要求与实践经验，给出目标函数评价指标的控制优先级：失电负荷量f1反映了系统未能通过供电恢复功能转供负荷所造成的损失，是最重要的评价指标；开关操作次数f2是控制成本指标，最大限度地降低开关的操作次数是提升配电网自愈控制系统续航能力的关键；载荷平衡f3、电压质量f4、网损f5是故障恢复后电网的运行性能指标，优先级低于f1与f2。(2)供电恢复模型的自适应匹配规则：根据步骤一的故障影响度评价结果划分配电网故障等级，按照故障等级与目标函数评价指标简化同向的原则确定供电恢复控制方式：故障等级I级(最严重情况)：步骤一确定的故障影响度f％的取值范围：70％<f％≤100％，此时配电网故障较为严重，需加快供电恢复，系统以恢复失电负荷供电f1为评价指标，此时的配电网供电恢复模型是单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑故障影响度的配电网供电恢复方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：（1）配电网故障影响度评估：从故障对负荷造成的停电损失与对网架结构的破坏情况两个层面入手分析配电网的故障严重程度；（2）供电恢复模型自适应匹配：基于故障影响度，将配电网的故障划分为I、Ⅱ、Ⅲ级，根据供电恢复评价指标的等级偏好与故障等级匹配控制模型；（3）执行故障恢复算法，生成供电恢复方案。

【技术特征摘要】
1.一种考虑故障影响度的配电网供电恢复方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：（1）配电网故障影响度评估：从故障对负荷造成的停电损失与对网架结构的破坏情况两个层面入手分析配电网的故障严重程度；（2）供电恢复模型自适应匹配：基于故障影响度，将配电网的故障划分为I、Ⅱ、Ⅲ级，根据供电恢复评价指标的等级偏好与故障等级匹配控制模型；（3）执行故障恢复算法，生成供电恢复方案。2.根据权利要求1所述的一种考虑故障影响度的配电网供电恢复方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述配电网故障影响度评估采用如下的方法确定配电网故障影响度：以失电负荷量作为负荷短时停电损失，以故障线路所带负荷节点数表征网架结构破坏程度，用加权相加的方式确定故障的严重值，将故障严重值与最严重故障情况下的故障严重值相除，...

【专利技术属性】
技术研发人员：燕跃豪，张绍辉，鲍薇，钟浩，辛军，刘雪珂，赵乔，许琬昱，王增平，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司郑州供电公司，华北电力大学，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41