一种考虑灾前预调度的配电网多故障抢修恢复方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种考虑灾前预调度的配电网多故障抢修恢复方法及系统，包括：确定元件停运概率，生成预想事故集；计算系统直流潮流；依次退出预想事故集中负荷节点判断系统是否发生故障，若发生，则将故障节点并入事故确定集；判断系统中的所有节点是否判断结束，若判断结束，得到事故确定集；若否，获取下一节点信息；基于事故确定集确定系统故障位置和故障元件所属分区并构建路径调度方案；采用基于最近邻聚类的DG出力预测方法确定DG出力预测曲线；基于DG出力预测曲线通过构建多源协同优化模型确定配电网抢修恢复方案。本发明专利技术中能够有效提高故障抢修效率，优化抢修顺序，实时调整抢修计划，优化配电网可用资源的供电能力。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑灾前预调度的配电网多故障抢修恢复方法及系统
本专利技术涉及电力系统分析领域，特别是涉及一种考虑灾前预调度的配电网多故障抢修恢复方法及系统。
技术介绍
传统的配电网故障恢复问题，是指配电网故障发生后，在故障定位和故障隔离的基础之上，采用一定的故障恢复策略，对配电网的联络开关及分段开关进行操作，将断电负荷转移到其他馈线进行供电，及时找到非故障区的最佳恢复供电路径，完成配电网故障恢复的任务。配电网供电恢复是一个高阶、多约束的非线性组合问题，尤其在微电网加入后，系统网络结构变得更为复杂，对配电网故障恢复的快速性和高效性提出了新的挑战。目前，大多数配电网故障恢复均基于孤岛划分的思路，即根据配电网内本地电源类型、容量、位置以及负荷的重要程度、负荷需求及位置等，将目标配电网的停电区域划分为若干个孤岛，每个孤岛内包含一个或多个电源。但随着分布式电源渗透率不断提高、需求侧负荷的参与以及配电网运行方式更加灵活多变，仅考虑此种恢复方法将不再适用于当前配电网运行情况，尤其是在恶劣天气下，配电网可能会遭受严重破坏，发生多处故障，导致大面积、连续性、长时间的停电事故，交通路网也极有可能被损害，造成抢修恢复不及时，停电损失加大的后果，因此如何充分、高效利用现有的灵活性资源提高救援物资调度效率，实现配电网的快速恢复，提高配电网的韧性响应成为本专利技术的研究重点。本专利技术考虑在极端天气发生前造成配电网大规模停电前，制定移动应急电源(mobileemergencygenerators，MEGs)预调度策略，并在配电网故障后，利用分布式电源(distributedgenerator，DG)、储能装置(energystoragesystems，ESS)、电动汽车(electricvehicle，EV)和柔性负荷的调节能力，快速恢复主动配电网(activedistributionnetwork，ADN)中的重要负荷，缩短负荷停电时间，保证重要基础设施与服务正常运行。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种配电网故障抢修恢复方法及系统，考虑在极端天气发生前造成配电网大规模停电前，制定移动应急电源(mobileemergencygenerators，MEGs)预调度策略，并在配电网故障后，利用分布式电源(distributedgenerator，DG)、储能装置(energystoragesystems，ESS)、电动汽车(electricvehicle，EV)和柔性负荷的调节能力，快速恢复主动配电网(activedistributionnetwork，ADN)中的重要负荷，缩短负荷停电时间，保证重要基础设施与服务正常运行。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种配电网故障抢修恢复方法，所述方法包括：S1：确定元件停运概率；S2：基于所述元件停运概率计算负荷节点停电概率，并生成预想事故集Ω；所述预想事故集包括：负荷节点停电概率大于0的节点；Ω＝{N1,1,N1,2,…,Ni,j,…,Nm,n}，i＝1,2,…m，j＝1,2,…n，Ni,j表示位于第i条支路的第j个负荷节点；S3：将预想事故集中的节点按照负荷等级由高到低依次退出运行；S4：计算系统直流潮流；S5：基于所述直流潮流判断系统中的节点是否存在故障；S6：若不存在故障，则执行S8；S7：若存在故障，则将故障节点并入事故确定集；S8：判断系统中的所有节点是否判断结束；S9：若判断结束，得到事故确定集；S10：若否，则获取下一节点信息，返回步骤S3；S11：基于所述事故确定集确定配电网系统故障位置和故障元件所属分区；S12：基于所述配电网系统故障位置和故障元件所属分区构建路径调度方案；S13：采用基于最近邻聚类的DG出力预测方法确定DG出力预测曲线；S14：基于所述DG出力预测曲线，确定配电网孤岛划分结果，基于所述划分结果通过调整开关状态对灾后配电网进行紧急恢复，针对未能恢复的故障点进一步制定灾后配电网多故障抢修应对策略；S15：基于所述路径调度方案、DG出力预测曲线以及灾后配电网多故障抢修应对策略构建多源协同优化模型确定配电网抢修恢复方案。可选的，所述确定元件停运概率具体包括：计算断线故障率；其中，μ1σ1表示导线所能承受的极限应力，其中σ1为导线的涉及应力，μ1为导线安全系数；K1和T1为线路参数，一般为常数；σm为导线最大应力；计算倒塔故障率；其中，μ2H2表示杆塔所能承受的极限载荷，其中H2为杆塔的设计载荷，μ2为杆塔安全系数；K2和T2为线路参数，一般为常数；Wt为杆塔受到的总载荷。计算闪络故障率；其中，La为线路允许的最小风偏距离；Ls表示导线对杆塔的距离；K3和T3为线路参数，为常数。基于所述断线故障率、所述倒塔故障率、所述闪络故障率计算供电线路元件的故障概率；其中，Pij,1为线路i的第j档的断线故障率、Pij,2为线路i的第j档的倒塔故障率、Pij,3为线路i的第j档的闪络故障率；基于所述供电线路元件的故障概率计算负荷节点停电概率；N表示电源点到负荷节点的供电线路条数。可选的，所述路径调度方案构建模块具体包括：其中，ω(n)表示程度系数，i表示资存放点所在位置编号；j表示系统供电区域所有负荷节点；Lij(n)表示重要程度为n的负荷大小，Pmspi表示第i个物资存放点的储备容量。可选的，所述DG出力预测曲线确定模块具体包括：获得n个历史数据样本；其中样本集P＝{p1,p2,…,pn}，每个样本有m个特征值pi＝{pi1,pi2,…,pim}，中心特征向量为pT′＝{pT1,pT2,…,pTm}；计算所述样本与所述中心特征向量的欧氏距离d；判断d是否满足设定阈值，若满足，则调取历史负荷Pi当前时刻下对应的DG出力，并视为现有负荷Oi当前时刻下的DG出力；若不满足，则继续获取历史数据样本，直至找到系统所有DG在故障时刻出力情况，得到系统DG出力预测曲线。可选的，基于所述DG出力预测曲线通过构建多源协同优化模型确定配电网抢修恢复方案具体包括：其中，f1(x)表示抢修恢复过程中的综合收益；M表示整个过程中的恢复子过程集合；m表示第m个恢复子过程，Gm表示负荷恢复收益，Rm表示抢修恢复风险，Dm表示抢修恢复费用，其中，Lm表示第m个子过程恢复的负荷集合，λm,i表示Lm中的第i个负荷的单位停电损失；Pm,i表示Lm中的第i个负荷的恢复容量，tm,i表示Lm中的第i个负荷的提前恢复时间；其中，表示第m个子过程削减的负荷集合；λm,j表示中的第j个负荷的单位停电损失；Pm,j表示中的第j个负荷的削减容量；tm,i表示中的第j个负荷的停电时间；其中，Sm表示第m个子过程中可供电电源的集合；分别表示第m个子过程中应急移动电源调度、DG发电费用，Em,k、Fm,k分别表示第m个子过程中第k个开关动作折损、操作管理费用。本专利技术另外一种考虑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑灾前预调度的配电网多故障抢修恢复方法，其特征在于，所述方法包括：/nS1：确定元件停运概率；/nS2：基于所述元件停运概率计算负荷节点停电概率，并生成预想事故集Ω；所述预想事故集包括：负荷节点停电概率大于0的节点；Ω＝{N

【技术特征摘要】
1.一种考虑灾前预调度的配电网多故障抢修恢复方法，其特征在于，所述方法包括：
S1：确定元件停运概率；
S2：基于所述元件停运概率计算负荷节点停电概率，并生成预想事故集Ω；所述预想事故集包括：负荷节点停电概率大于0的节点；Ω＝{N1,1,N1,2,…,Ni,j,…,Nm,n}i＝1,2,…m，j＝1,2,…n，Ni,j表示位于第i条支路的第j个负荷节点；
S3：将预想事故集中的节点按照负荷等级由高到低依次退出运行；
S4：计算系统直流潮流；
S5：基于所述直流潮流判断系统中的节点是否存在故障；
S6：若不存在故障，则执行S8；
S7：若存在故障，则将故障节点并入事故确定集；
S8：判断系统中的所有节点是否判断结束；
S9：若判断结束，得到事故确定集；
S10：若否，则获取下一节点信息，返回步骤S3；
S11：基于所述事故确定集确定系统故障位置和故障元件所属分区；
S12：基于所述系统故障位置和故障元件所属分区构建路径调度方案；
S13：采用基于最近邻聚类的DG出力预测方法确定DG出力预测曲线；
S14：基于所述DG出力预测曲线，确定配电网孤岛划分结果，基于所述划分结果通过调整开关状态对灾后配电网进行紧急恢复，针对未能恢复的故障点进一步制定灾后配电网多故障抢修应对策略；
S15：基于所述路径调度方案、DG出力预测曲线以及灾后配电网多故障抢修应对策略构建多源协同优化模型确定配电网抢修恢复方案。


2.根据权利要求1所述的考虑灾前预调度的配电网多故障抢修恢复方法，其特征在于，所述确定元件停运概率具体包括：
计算断线故障率；其中，μ1σ1表示导线所能承受的极限应力，其中σ1为导线的涉及应力，μ1为导线安全系数；K1和T1为线路参数，一般为常数；σm为导线最大应力；
计算倒塔故障率；其中，μ2H2表示杆塔所能承受的极限载荷，其中H2为杆塔的设计载荷，μ2为杆塔安全系数；K2和T2为线路参数，一般为常数；Wt为杆塔受到的总载荷。
计算闪络故障率；其中，La为线路允许的最小风偏距离；Ls表示导线对杆塔的距离；K3和T3为线路参数，为常数。
基于所述断线故障率、所述倒塔故障率、所述闪络故障率计算供电线路元件的故障概率；其中，Pij,1为线路i的第j档的断线故障率、Pij,2为线路i的第j档的倒塔故障率、Pij,3为线路i的第j档的闪络故障率；
基于所述供电线路元件的故障概率计算负荷节点停电概率：

N表示电源点到负荷节点的供电线路条数。


3.根据权利要求1所述的考虑灾前预调度的配电网多故障抢修恢复方法，其特征在于，所述基于所述系统故障位置和故障元件所属分区构建路径调度方案具体包括：




其中，ω(n)表示程度系数，i表示资存放点所在位置编号；j表示系统供电区域所有负荷节点；Lij(n)表示重要程度为n的负荷大小，Pmspi表示第i个物资存放点的储备容量。


4.根据权利要求1所述的考虑灾前预调度的配电网多故障抢修恢复方法，其特征在于，所述采用基于最近邻聚类的DG出力预测方法确定DG出力预测曲线具体包括：
获得n个历史数据样本；其中样本集P＝{p1,p2,···,pn}，每个样本有m个特征值pi＝{pi1,pi2,···,pim}，中心特征向量为pT′＝{pT1,pT2,···,pTm}；
计算所述样本与所述中心特征向量的欧氏距离d；
判断d是否满足设定阈值，若满足，则调取历史负荷Pi当前时刻下对应的DG出力，并视为现有负荷Oi当前时刻下的DG出力；若不满足，则继续获取历史数据样本，直至找到系统所有DG在故障时刻出力情况，得到系统DG出力预测曲线。


5.根据权利要求1所述的考虑灾前预调度的配电网多故障抢修恢复方法，其特征在于，基于所述路径调度方案、DG出力预测曲线以及灾后配电网多故障抢修应对策略构建多源协同优化模型确定配电网抢修恢复方案具体包括：

其中，f1(x)表示抢修恢复过程中的综合收益；M表示整个过程中的恢复子过程集合；m表示第m个恢复子过程，Gm表示负荷恢复收益，Rm表示抢修恢复风险，Dm表示抢修恢复费用，其中，Lm表示第m个子过程恢复的负荷集合，λm,i表示Lm中的第i个负荷的单位停电损失；Pm,i表示Lm中的第i个负荷的恢复容量，tm,i表示Lm中的第i个负荷的提前恢复时间；其中，表示第m个子过程削减的负荷集合；λm,j表示中的第j个负荷的单位停电损失；Pm,j表示中的第j个负荷的削减容量；tm,i表示中的第j个负荷的停电时间；其中，Sm表示第m个子过程中可供电电源的集合；分别表示第m个子过程中应急移动电源调度、DG发电费用，Em,k、Fm,k分别表示第m个子过程中第k个开关动作折损、操作管理费用。


6.一种考虑灾前预调度的配电网多故障抢修恢复系统，其特征在于，所述系统包括：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨丽君，郝金慧，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13