一种融合多代理架构的主动配电网故障恢复方法技术

本发明专利技术公开了一种融合多代理架构的主动配电网故障恢复方法，包括依次连接的输入单元、拓扑分区单元、故障恢复单元和输出单元；输入单元获取配电网网架数据、配电网节点数据、含移动式储能车的分布式资源数据和PMU量测数据；拓扑分区单元根据输入单元提供的数据特征和PMU优化配置情况建立主动配电网网络拓扑关系，对主动配电网进行两阶段网络分区；故障恢复单元构建以停电经济损失、抢修时间和正负序电流偏差值指标综合最优为目标的群发性故障抢修复电模型，实现故障抢修的实时优化；所述的输出单元是输出整个故障周期的最优故障抢修复电策略。本发明专利技术能够输出整个故障周期内的最优应急修复策略。最优应急修复策略。最优应急修复策略。

【技术实现步骤摘要】
一种融合多代理架构的主动配电网故障恢复方法


[0001]本专利技术涉及一种用于配网应急抢修复电领域的融合多代理架构的主动配电网故障恢复方法。

技术介绍

[0002]目前电网安全稳定运行面临诸多挑战。一方面，新型电力系统的源、网、荷结构均发生重大变化，以新能源为主体、高度电力电子化、高度信息物理融合等因素不断增加电网结构和运行方式的复杂性，亟需引入具备实时性、高精度、同步性和数据全面性的同步相量测量装置(PMU装置)，克服传统电网中常规量测装置普遍存在的采集周期长、量测不同步和动态性较弱等问题，从而提升新型电网对由源荷不确定性引发的高密度实时运行状态及安全态势要素进行动态感知的能力；另一方面，随着气候变化和国际形势的更加严峻，极端自然灾害和蓄意攻击等非常规事件发生频次逐渐升高，电网运行的外部环境恶化，易诱发电力设备事故和电力系统灾变，加大了故障连锁性传播的风险。因此，应加快实施重大举措提升配电网故障应急恢复能力，进而保障我国电网及用户的用电安全。
[0003]经对现有文献和专利进行检索发现，现有文献中，潘高峰，王星华，彭显刚，等在《电力系统保护与控制》(2013,41(22):32
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37)上发表的《基于社团结构理论的电网无功分区及主导节点选择方法研究》依据复杂网络理论中的社团结构划分算法原理，提出了基于连边相似权的电力系统网络拓扑分区模型，并引入社团结构模块化指标来动态评估电网各分区的无功平衡态势。李大虎，袁志军，何俊，等在《高电压技术》(2021,47(07):2301
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>2311)上发表的《面向台风气象的电网运行风险态势感知方法》利用设备故障概率模型、电网时变风险传播模型和最优直流潮流模型等从概率和后果两方面对电网运行态势要素可能出现的实时以及未来的运行风险状态进行量化评价。田书欣，李昆鹏，魏书荣，等在《中国电机工程学报》(2021,41(02):617
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632)上发表的《基于同步相量测量装置的配电网安全态势感知方法》根据配电网PMU配置节点矩阵和可变相邻矩阵，构建配电网网络拓扑分层模型，进而形成融合LSTM的多层同步并行感知方法，实现对正常运行和故障扰动下的配电网安全运行态势的预测及预警。黎恒烜，孙海顺等在《中国电机工程学报》(2012,32(04):49
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56)上发表的《含分布式电源的配电网多代理故障自恢复系统》将母线视作一种代理，通过建立一种完全分布式的多代理系统，对故障发生后分散式信息进行传递和协调，从而实现对失电负荷进行全局恢复。徐岩，张荟，马天祥，等在《电力系统自动化》上发表的《含分布式电源的配电网故障紧急恢复与抢修协调优化策略》(2021,45(22):38
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46)构造了分布式电源(Distributed Generation，DG)出力的离散概率模型，提出了一种考虑DG出力不确定性的主动配电网故障紧急恢复与抢修协调优化策略，在一定程度上提高了DG的利用率。何俊，于华，邓长虹，等在《高电压技术》上发表的《极端天气下基于态势感知的重点区域电网负荷供电保障策略》(2022,48(4):1277
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1285)利用DG出力预测、储能、电动汽车电站充放电预测，对重点区域电网的源荷进行深度感知，进而建立了考虑负荷供电保障成本与失负荷成本的供电恢复策略，促进电网向有利的方向进行抢修复电。现有专利中，北京交通大学谢桦、许
寅、王奕凡等的授权专利技术专利《一种主动配电网负荷故障恢复策略优化算法》构建了多时段负荷故障恢复策略优化模型，并利用所获取的实时信息来动态调整负荷恢复方案。东南大学汤一达、顾伟、中国电力科学研究院有限公司盛万兴等的授权专利技术专利《一种同时考虑重构与孤岛划分的主动配电网故障恢复统一模型的方法》在获取取电网故障信息和配电网信息的基础上，构建包含潮流约束、“虚拟潮流”连通性约束以及考虑重构与孤岛划分的统一数学模型，进而制定涵盖更多可能性的故障恢复运行策略。燕山大学杨丽君、曹玉洁、张子振等的授权专利技术专利《一种考虑内外博弈的主动配电网故障恢复策略》以恢复过程中供需双方利益均衡为原则，建立了考虑内外双重博弈的故障恢复模型，并以每种恢复方案作为博弈参与者，将故障恢复问题转化为多个恢复方案之间博弈的问题，从而利用网损和节点最低电压值等评价指标博弈出最优的故障恢复方案。以上文献和专利从不同侧重点对故障恢复方法进行研究，但没有综合考虑分布式资源实时随机扰动和极端事件下群发性故障共同作用对主动配电网故障应急恢复方案的影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种融合多代理架构的主动配电网故障恢复方法，其为一种深度挖掘PMU实时量测和信息处理能力的主动配电网群发性故障恢复方法，从而能够输出整个故障周期内的最优应急修复策略。
[0005]实现上述目的的一种技术方案是：一种融合多代理架构的主动配电网故障恢复方法，包括依次连接的输入单元、拓扑分区单元、故障恢复单元和输出单元；
[0006]所述的输入单元获取配电网网架数据、配电网节点数据、含移动式储能车的分布式资源数据和PMU量测数据，其中PMU量测数据是指利用PMU高密集采样得到的分布式电源和负荷电压相量、电流相量、功率、正序电流、负序电流的量测值；
[0007]所述的拓扑分区单元根据输入单元提供的数据特征和PMU优化配置情况，利用图论中的图对偶理论，建立主动配电网网络拓扑关系，进而基于混合搜索算法和PMU分区支持度对主动配电网进行两阶段网络分区；
[0008]所述的故障恢复单元是通过提出基于网络分区的PMU多代理通讯架构，构建以停电经济损失、抢修时间和正负序电流偏差值指标综合最优为目标的群发性故障抢修复电模型，实现故障抢修的实时优化；
[0009]所述的输出单元是输出整个故障周期的最优故障抢修复电策略。
[0010]进一步的，所述拓扑分区单元由PMU优化配置子单元、网络分区初筛子单元、网络分区精筛子单元构成，所述PMU优化配置子单元，将主动配电网拓扑图和已知的有限PMU配置情况相结合，利用以PMU配置节点为中心的图有序对建立主动配电网辐射状网络结构图；设主动配电网正常运行时，网络总节点数为n，已配置PMU共m台，根据已配置PMU的节点出发对网络进行分区，同时引入树和度函数，定义树的度函数为d(V)，表示顶点V的度，若d(V)＝0，则该节点为孤立节点；若d(V)＝1，则该节点为树叶；若d(V)>1,则该节点为分支节点。
[0011]再进一步的，所述网络分区初筛子单元采用搜索算法对网络结构进行第一阶段遍历初筛，其具体步骤如下：
[0012]步骤1网络简化，在获取PMU优化配置子单元中的网络拓扑和PMU布点情况后，选取某个PMU节点j为根节点，该节点是配置PMU节点；
[0013]同时定义判据1，该节点是配置PMU节点；判据2，d(V)＝0；判据，d(V)>1；网络中任一节点若满足其中一条原则就保留；否则对该节点进行删减，最后得到配电网网络简化后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种融合多代理架构的主动配电网故障恢复方法，其特征在于：包括依次连接的输入单元、拓扑分区单元、故障恢复单元和输出单元；所述的输入单元获取配电网网架数据、配电网节点数据、含移动式储能车的分布式资源数据和PMU量测数据，其中PMU量测数据是指利用PMU高密集采样得到的分布式电源和负荷电压相量、电流相量、功率、正序电流、负序电流的量测值；所述的拓扑分区单元根据输入单元提供的数据特征和PMU优化配置情况，利用图论中的图对偶理论，建立主动配电网网络拓扑关系，进而基于混合搜索算法和PMU分区支持度对主动配电网进行两阶段网络分区；所述的故障恢复单元是通过提出基于网络分区的PMU多代理通讯架构，构建以停电经济损失、抢修时间和正负序电流偏差值指标综合最优为目标的群发性故障抢修复电模型，实现故障抢修的实时优化；所述的输出单元是输出整个故障周期的最优故障抢修复电策略。2.根据权利要求1所述的一种融合多代理架构的主动配电网故障恢复方法，其特征在于：所述拓扑分区单元由PMU优化配置子单元、网络分区初筛子单元、网络分区精筛子单元构成，所述PMU优化配置子单元，将主动配电网拓扑图和已知的有限PMU配置情况相结合，利用以PMU配置节点为中心的图有序对建立主动配电网辐射状网络结构图；设主动配电网正常运行时，网络总节点数为n，已配置PMU共m台，根据已配置PMU的节点出发对网络进行分区，同时引入树和度函数，定义树的度函数为d(V)，表示顶点V的度，若d(V)＝0，则该节点为孤立节点；若d(V)＝1，则该节点为树叶；若d(V)>1,则该节点为分支节点。3.根据权利要求2所述的一种融合多代理架构的主动配电网故障恢复方法，其特征在于：所述网络分区初筛子单元采用搜索算法对网络结构进行第一阶段遍历初筛，其具体步骤如下：步骤1网络简化，在获取PMU优化配置子单元中的网络拓扑和PMU布点情况后，选取某个PMU节点j为根节点，该节点是配置PMU节点；同时定义判据1，该节点是配置PMU节点；判据2，d(V)＝0；判据，d(V)>1；网络中任一节点若满足其中一条原则就保留；否则对该节点进行删减，最后得到配电网网络简化后的树；步骤2整体BFS，以已知的配置PMU的节点为根节点，通过广度优先搜索算法向周围扩展，找到二级根节点、三级根节点；若当前节点的次级根节点d(V)＝1时，跳到步骤3；d(V)>1则继续当前搜索；d(V)＝0则停止当前支路的搜索；步骤3局部DFS，完成一次广度搜索后，在每条次级根节点所在的树叶支路上，作局部的深度优先搜索；当搜索到d(V)>1的节点时，跳回步骤2；若搜索到d(V)＝1的节点时，则继续当前搜索；若搜索到d(V)＝0的节点时，则停止当前支路的搜索；步骤4判断搜索是否完成，对于当前根节点的搜索，停止的标志是同一级搜索到的节点的度函数值全为0；步骤5初步筛选节点所在分区,对于任一节点，若该节点和当前节点j的唯一拓扑连线上不存在其他PMU，则该节点可能属于节点j所在的PMU分区，并将其视为待分区节点；否则，该节点必定不属于节点j所在的PMU分区；步骤6选择下一个配置PMU的节点j重复上述过程，其中，j＝j+1，j＝1,2,
…
,m；直至完成所有j的递归循环后，输出全网的第一阶段分区初筛结果。
4.根据权利要求2所述的一种融合多代理架构的主动配电网故障恢复方法，其特征在于，所述网络分区精筛子单元利用PMU分区支持度指标对网络分区初筛结果进行精细化划分，形成合理的主动配电网网络分区优化方案，具体方法如下：首先，由线性牛拉法潮流模型可得到分别令ΔP＝0和ΔQ＝0，化简可得到电压幅值
‑
无功的灵敏度矩阵、电压相角
‑
有功的灵敏度矩阵，进而定义节点i、j的无功和有功电气距离为式中，为了综合利用由PMU量测提供的各态势要素，对无功电气距离D
ij
和有功电气距离B
ij
进行加权求和，得到节点i、j间的综合电气距离H
ij
为：H
ij
＝kD
ij
+(1
‑
k)B
ij
式中，k和1
‑
k分别对应无功电气距离和有功电气距离的权重值；综合电气距离H
ij
越大，说明节点i、j的耦合强度越大，联系越紧密；网络分区的目标是使同一分区内节点间的电气量联系紧密，耦合强度大，即综合电气距离较大；而在分区间，不同节点的电气量联系稀疏，耦合强度小，即综合电气距离较小；其次，令某配置PMU的节点j所在分区为A
k
，且每个分区内有且只有一个节点配置PMU；依据此PMU布点原则可知，综合电气距离H
ij
越大，节点i和配置PMU的节点j的电气联系越紧密，则节点i属于A
k
分区的支持度就越大，即节点i属于A
k
的支持度α
i
(A
k
)的大小与综合电气距离H
ij
成正比；给出α
i
(A
k
)与H
ij
的函数关系式为满足支持度与对应综合电气距离成正比的关系，可推导上式满足以下条件：条件1，0＜α0＜1；条件2，条件3，由条件1和条件2可知，若H
ij
＝0，则α
i
(A
k
)＝0，即综合电气距离为0时，节点i对A
k
分区的支持度为0，节点i完全不属于A
k
分区；而由条件3可知，综合电气距离为无穷大时，节点i对A
k
分区的支持度达到最大，节点i完全属于A
k
分区；的函数可定义为：式中，r、β、τ是相关系数，r取0.5，β、τ取1；由此可以计算出系统内所有节点i对分区k中配置PMU的节点j的支持度，并对其进行数据归一化处理：
由上式给出的系统中每一节点对各PMU节点的支持度大小，对其从大到小依次排列，并将待分区节点分配至最大支持度所对应的分区；执行循环迭代，直到遍历系统全部节点为止，从而确定每一节点所属分区情况。5.根据权利要求1所述的一种融合多代理架构的主动配电网故障恢复方法，其特征在于，故障恢复单元包括PMU多代理架构子单元、正负序电流偏差值子单元和多故障抢修优化模型子单元。6.根据权利要求5所述的一种融合多代理架构的主动配电网故障恢复方法，其特征在于，所述PMU多代理架构子单元利用多功能PMU信息传递通讯架构，将PMU作为网络各分区的代理，实现故障信息的实时汇报和决策；针对PMU高频采样数据时间尺度和故障恢复低频数据时间尺度不一致的问题，本方法在故障恢复低频间隔t到t+1时期内，用加权和的方式将PMU高频采样数据融合成低频信息，具体公式如下：式中，η为一个低频时间间隔包括的高频数据个数；B(j,λ)为权重函数；z
uj
为多维变量的PMU高频采样数据；λ为待定参数，决定权重函数的大致形态；若λ＝0，说明是等权重形态；若λ<0，说明较小的z
uj
获得较大的权重；若λ>0，说明较大的z
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑真，黄晨宏，马小丽，时珊珊，杜洋，颜华敏，卢婧婧，肖远兵，李建宁，牟锴，张冠花，汪笃红，马晔晖，黄一楠，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：