一种配电网韧性恢复方法及计算机可读存储介质技术

本发明专利技术提供一种配电网韧性恢复方法及计算机可读存储介质，方法包括：获取及设定发生通信故障的配电网的参数，参数包括电力数据带有无线通信收发功能的智能飞行设备通信基站的通信平台信息及总数量；计算每一个智能飞行设备的通信平台参数，并得到每一个智能飞行设备到智能配电终端设备或配电站所终端构建通信平台的恢复通信子方案集合；计算恢复通信子方案集合中每一个恢复通信子方案对应的配电网的韧性指标；根据韧性指标选择恢复通信子方案并得到所有智能飞行设备的部署策略。提出了考虑通信系统影响的配电网韧性指标，并提出了基于智能飞行设备通信基站组建紧急电力无线通信专网的方式以改善通信系统故障后配电网的可控性与可观性的方案。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网韧性恢复方法及计算机可读存储介质
本专利技术涉及信息通信技术应用于电力系统安全风险分析
，尤其涉及一种配电网韧性恢复方法及计算机可读存储介质。
技术介绍
电力系统最主要的任务是源源不断的输送可靠的电能给电力用户，而配电网直接面向了终端用户，其可靠性与安全性对于供电的可靠性尤为关键。原先的电网建设思路主要考虑的是在正常状况的扰动事件下如何通过设备的更新换代及保护装置的投入等措施来提高供电可靠性，但是极端灾害天气的频发，对原有的电网建设模式提出了前所未有的挑战。据统计，在美国2003年到2012年间，80％的大停电事故都是由于极端天气带来的，同时每年由天气相关的因素导致的停电事故所产生的损失约为200亿到550亿美元。在2008年我国南方发生大型冰灾，导致大量倒杆断线及覆冰闪络的严重后果。而近些年来不断发生的针对电力系统的网络攻击，使得原有的保护模式对此显得捉襟见肘。因而，各国政府、学术界和工业界都在提出建设具有韧性的配电网，并都给出了自己的理解。虽然具体的定义内容有所不同，但都将韧性描述为系统能够抵御极端扰动事件并能及时恢复为原先状态或预期状态的能力，其中极端扰动事件定义为发生概率低但破坏性极强的事件，如恶意攻击、自然灾害以及人为事故等。配电网在遭遇发生概率低但破坏性极大的扰动时，可能会导致全网失去供电，而以往采用单纯提高电力设备可靠性等为主要目的的技术手段在面对这样的问题时显得力不从心。现如今，智能电网的大力发展与建设对传统配电网的持续供电以及在极端状态下抵御风险的能力提出了更高的要求。鉴于此，发展具有韧性的配电网正越来越受到工业界和学术界的广泛重视。随着越来越多的分布式能源从配电网接入电力系统，许多学者提出了通过调控分布式能源来解决类似这样极端条件下扰动问题的方案。目前这些研究工作的开展普遍是建立在信息与通信系统工作正常的前提下，并且大多只从物理层面的角度来考虑制定配电网的故障恢复策略。实际上，智能电子设备(IED)的快速发展与智能电网建设的不断推进，促使配电网已成为信息与物理的深度融合体，而通信系统的性能好坏会直接影响到整个配电网的工作状况。因此，在信息与物理深度融合的情况下，对配电网主动抵御极端扰动事件与威胁并快速恢复韧性指标的能力和相应的恢复策略开展研究具有重要的现实意义。目前已有许多研究工作尝试结合具体的应用功能提出通过定量分析韧性指标和系统韧性的评估方法。如有些研究根据在极端条件下扰动事件中配电网具体应用功能的受损情况，将定量韧性指标分为以面积定义、以概率定义和考虑配电网调控成本定义三大类。在系统韧性评估方法研究方面，由于评估分析中可用于计算分析的极端扰动事件在日常生活中发生的频率相对很低，且没有足够的历史统计数据去支撑评估计算，因此许多研究根据已经有的故障案例设计典型故障场景集，然后分析故障导致配电网具体功能破坏的机制，进而实现系统韧性的评估。在提高配电网韧性水平的策略研究方面，由于在极端扰动事件后，配电网内可用于恢复供电的资源有限，难以通过对已有设备的调控以实现故障自愈。而微电网在故障时通常可在保护配合下能够实现离网运行，使得其不容易受极端扰动事件的破坏。如果微电网在配电网故障后仍然有充足的容量，就可以作为恢复配电网内重要电力负荷及辅助实现故障自愈的重要资源。因此，大量研究工作聚焦于如何实现微电网和配电网的协调调控，进而提升系统韧性水平。总结起来，虽然许多学者在配电网韧性研究方面已取得了初步的具有建设性的研究成果，但大多数研究工作都是基于通信系统正常的前提下所开展的，相应所提出的韧性恢复策略也是基于物理层面的微网协调控制。而信息物理融合的配电网在极端条件下扰动事件下，通信系统也很可能发生故障而不能提供正常的服务的情况。而现有方法也是被动的通过多代理提高韧性，而没有主动调用配电网内的通信资源。另外，大部分的韧性恢复策略并没有考虑到策略执行的顺序对韧性的影响。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有配电网韧性研究方法不足的问题，提供一种配电网韧性恢复方法及计算机可读存储介质。为了解决上述问题，本专利技术采用的技术方案如下所述：一种配电网韧性恢复方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：获取及设定发生通信故障的配电网的参数，所述配电网的参数包括：电力数据：配电网的拓扑信息、电网运行数据、智能配电终端设备或配电站所终端的地理位置信息、配电网一次设备及二次设备所在地的环境信息、天气状况的气象信息、带有无线通信收发功能的智能飞行设备通信基站的通信平台信息、带有无线通信收发功能的智能飞行设备总数量；S2：计算每一个所述智能飞行设备的通信平台参数，并得到每一个所述智能飞行设备到所述智能配电终端设备或所述配电站所终端构建通信平台的恢复通信子方案集合；S3：计算所述恢复通信子方案集合中每一个恢复通信子方案对应的所述配电网的韧性指标；S4：根据所述韧性指标选择所述恢复通信子方案并得到所有所述智能飞行设备的部署策略。优选地，计算所述智能飞行设备的通信平台参数包括：计算所述智能飞行设备的无线网地面覆盖圆面最大半径和最优传播倾角，具体包括：通过空对地无线通信传播模型计算得到所述智能飞行设备的通信基站在地面覆盖圆面的最大半径Rmax及最优倾角θopt值。优选地，计算所述智能飞行设备的通信平台参数包括：计算通信平台部署位置的可行策略集合，包括：在水平面上不断调整移动所述智能飞行设备的通信基站在地面覆盖最大半径为Rmax的圆面，当圆面的圆心移动到坐标时满足：其中，是第s_t_cp个所述智能配电终端设备或所述配电站所终端v″s_t_cp∈V″cp的坐标，V″cp为故障后退出的通信接入节点的集合，其大小即为待恢复的所述智能配电终端设备或所述配电站所终端的数量；则为所述智能飞行设备的部署位置的可行策略，基于此得到所有能提高配电网韧性的所述智能飞行设备部署位置，即可行策略集优选地，计算所述智能飞行设备的通信平台参数包括：计算所述恢复通信子方案集合，具体包括：将所述智能飞行设备部署位置的所述智能飞行设备作为通信骨干节点vt_c，则构成通信子方案：所述智能配电终端设备或所述配电站所终端构成的集合为：代表由第h_t_cp个和第k_t_cp个所述智能配电终端设备或所述配电站所终端构成的边：在水平面上找到所有不相同的所述智能飞行设备的通信基站作为通信骨干节点与所述智能配电终端设备或所述配电站所终端节点所构成的通信子方案；在所有的所述通信子方案中删除无效通信子方案和重复通信子方案后，则得到所述恢复通信子方案集合：无效通信子方案若具有不同部署位置的所述智能飞行设备vt1_c和vt2_c构成通信子方案和如果则为无效通信子方案。重复通信子方案若具有不同部署位置的所述智能飞行设备vt1_本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电网韧性恢复方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1：获取及设定发生通信故障的配电网的参数，所述配电网的参数包括：电力数据：配电网的拓扑信息、电网运行数据、智能配电终端设备或配电站所终端的地理位置信息、配电网一次设备及二次设备所在地的环境信息、天气状况的气象信息、带有无线通信收发功能的智能飞行设备通信基站的通信平台信息、带有无线通信收发功能的智能飞行设备总数量；/nS2：计算每一个所述智能飞行设备的通信平台参数，并得到每一个所述智能飞行设备到所述智能配电终端设备或所述配电站所终端构建通信平台的恢复通信子方案集合；/nS3：计算所述恢复通信子方案集合中每一个恢复通信子方案对应的所述配电网的韧性指标；/nS4：根据所述韧性指标选择所述恢复通信子方案并得到所有所述智能飞行设备的部署策略。/n

【技术特征摘要】
1.一种配电网韧性恢复方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：获取及设定发生通信故障的配电网的参数，所述配电网的参数包括：电力数据：配电网的拓扑信息、电网运行数据、智能配电终端设备或配电站所终端的地理位置信息、配电网一次设备及二次设备所在地的环境信息、天气状况的气象信息、带有无线通信收发功能的智能飞行设备通信基站的通信平台信息、带有无线通信收发功能的智能飞行设备总数量；
S2：计算每一个所述智能飞行设备的通信平台参数，并得到每一个所述智能飞行设备到所述智能配电终端设备或所述配电站所终端构建通信平台的恢复通信子方案集合；
S3：计算所述恢复通信子方案集合中每一个恢复通信子方案对应的所述配电网的韧性指标；
S4：根据所述韧性指标选择所述恢复通信子方案并得到所有所述智能飞行设备的部署策略。


2.如权利要求1所述的配电网韧性恢复方法，其特征在于，计算所述智能飞行设备的通信平台参数包括：
计算所述智能飞行设备的无线网地面覆盖圆面最大半径和最优传播倾角，具体包括：
通过空对地无线通信传播模型计算得到所述智能飞行设备的通信基站在地面覆盖圆面的最大半径Rmax及最优倾角θopt值。


3.如权利要求2所述的配电网韧性恢复方法，其特征在于，计算所述智能飞行设备的通信平台参数包括：
计算通信平台部署位置的可行策略集合，包括：
在水平面上不断调整移动所述智能飞行设备的通信基站在地面覆盖最大半径为Rmax的圆面，当圆面的圆心移动到坐标时满足：



其中，是第s_t_cp个所述智能配电终端设备或所述配电站所终端v″s_t_cp∈V″cp的坐标，V″cp为故障后退出的通信接入节点的集合，其大小即为待恢复的所述智能配电终端设备或所述配电站所终端的数量；
则为所述智能飞行设备的部署位置的可行策略，基于此得到所有能提高配电网韧性的所述智能飞行设备部署位置，即可行策略集


4.如权利要求3所述的配电网韧性恢复方法，其特征在于，计算所述智能飞行设备的通信平台参数包括：
计算所述恢复通信子方案集合，具体包括：
将所述智能飞行设备部署位置的所述智能飞行设备作为通信骨干节点vt_c，则构成通信子方案：



所述智能配电终端设备或所述配电站所终端构成的集合为：
代表由第h_t_cp个和第k_t_cp个所述智能配电终端设备或所述配电站所终端构成的边：



在水平面上找到所有不相同的所述智能飞行设备的通信基站作为通信骨干节点与所述智能配电终端设备或所述配电站所终端节点所构成的通信子方案；
在所有的所述通信子方案中删除无效通信子方案和重复通信子方案后，则得到所述恢复通信子方案集合：
无效通信子方案
若具有不同部署位置的所述智能飞行设备vt1_c和vt2_c构成通信子方案和如果则为无效通信子方案。
重复通信子方案
若具有不同部署位置的所述智能飞行设备vt1_c和vt2_c构成通信子方案和如果则和为重复通信子方案，删除其中任意一个；
得到所有T_c个不同的所述恢复通信子方案集合将各个方案对应的所述智能飞行设备部署位置写成如下的形式：



即得到所述智能飞行设备通信平台部署位置的可行策略集


5.如权利要求4所述的配电网韧性恢复方法，其特征在于，计算所述智能飞行设备的通信平台参数包括：
在所述恢复通信子方案集合的基础上，计算考虑功耗影响下所述智能飞行设备最优飞行高度及通信基站最优发射功率，具体包括：
最小发射功率下所述智能飞行设备部署水平坐标位置的策略：






式中，是待求的所述智能飞行设备通信平台部署位置的优化策略；
求得所述智能飞行设备通信平台部署位置的优化策略及优化后的通信辐射圆面半径则所述智能飞行设备的最优飞行高度为：



式中，hmin是所述智能飞行设备运行飞行的最低高度；
计算出第t_c个所述智能飞行设备通信基站的最优发射功率为：






Au＝ηLoS-η...

【专利技术属性】
技术研发人员：石立宝，戴强晟，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44