基于树拓扑的配电网负荷转供方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于树拓扑的配电网负荷转供方法，包括以下步骤：步骤1，建立配电网负荷模型；步骤2，根据配电网负荷模型建立分层供电树模型；步骤3，若出现失电线路，则将对失电线路对应的分层供电树模型进行重构；步骤4，通过重构的分层供电树模型获取负荷转供方案；步骤5，尝试闭合多个联络开关对失电线路的负荷进行转供；步骤6，尝试忽略失电线路中的部分负荷，寻找对失电线路中其余负荷供电恢复的方案；步骤7，根据转供方案对失电线路的负荷进行转供。本发明专利技术弥补了配网负荷转供分支及分段转供层面的转供能力，使得失电故障转供处置更精准细化，且实现过程计算简单，有效提升了配电网调控工作准确度及效率。网调控工作准确度及效率。网调控工作准确度及效率。

【技术实现步骤摘要】
基于树拓扑的配电网负荷转供方法及系统


[0001]本专利技术涉及配电网负荷转供
，尤其是指基于树拓扑的配电网负荷转供方法及系统。

技术介绍

[0002]现有调度负荷转供方法基本可以分成以下几类：1）基于启发式搜索算法。根据失电区信息搜索可用的联络开关，并结合电气距离、转移容量等信息，使用一个或多个联络开关试图完全恢复所有失电负荷；如果整个失电区无法完全恢复，在计及负荷重要性的前提下切除部分相对不重要负荷以满足安全约束。考虑到负荷变化对负荷转移的影响，因不同时间负荷值不同，而进一步给出了计及恢复时间的负荷转移方案。
[0003]2）基于随机优化算法。该方法为了具有比较快的计算速度，控制变量只有线路的开合，并没有计及负荷的可控性及切除，所得到的方案相对简单。将非支配排序遗传算法（NSGA
‑
II）应用到多目标多约束的配电网恢复供电中，经过多次寻优排序得到帕雷多最优解。模型相对完备，所得到的方案在一定意义上（相对于计算时间）具有最优性；但相对而言具有计算时间较长。该类方法的突出特点是模型相对完善，在足够的计算时间内，能够获得最优或次优方案，具有较好的寻优能力；但其缺点是计算时间往往较长，无法达到在线应用的计算速度，且不适用于大规模网络中。
[0004]3）专家系统法。专家系统能够自动生成恢复故障需要操作的方案，实时性好，适用性广，可应用于网络较大时的方案求解。但专家系统的只是库的建立和集成费时费力，且实际中故障种类多种多样，无法记录包括全部情况。
[0005]现有技术包括：现有技术1，专利申请号202210801365.9，公开了一种配网线路部分负荷转供分析方法及系统，首先基于配网线路单线图，获取与待分析配网线路环网的直接转供线路、间接转供线路、以及对应的环网开关，生成环网数据记录表；接着基于环网数据记录表并结合配网线路供电路径，获取备选间接转供电转出开关和备选间接转供电转出负荷，根据备选间接转供电转出负荷的数据信息，分析得到最终的备选间接转供电方案；然后基于环网数据记录表并结合最终的备选间接转供电方案，进行直接转供电本侧配网线路与其环网的所有对侧配网线路转供电负荷分析，得出最终的直接转供电方案以及对应的间接转供电方案。代替传统人工进行数据统计分析过程，大幅提升工作效率和保障电网紧急情况下负荷的快速转移，提升电网的安全稳定运行水平和用户的供电可靠性。但该专利技术对于转供电方案的计算时间较长，运用较为困难，使用效率较低。
[0006]现有技术2，专利申请号201811574651.6，公开了一种地区电网负荷转供方法，先对地区电网进行500KV分区划分和220KV分区划分；再分别针对500KV主变压器和220KV主变压器的越限情况搜索多种负荷转供措施；评估多种负荷转供措施对供电可靠性的影响程度，并根据影响程度对负荷转供措施进行优先级别划分；然后分别针对500KV主变压器和
220KV主变压器的越限情况，优先选择并执行优先级别较高的负荷转供措施，直至相应的主变压器不再越限。本专利技术能够快速选择负荷转供措施，提高选择效率和负荷转供效果，并利于降低负荷转供对电网运行产生的不良影响。但该专利技术的方法不能保证所有缺电负荷尽可能的都进行转供，使用上较为局限。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是克服现有技术中负荷转供方法较为单一、使用较为局限，不能快速找出对于缺电负荷进行转供的最优方法，导致转供方法效率较低的缺陷，提供一种基于树拓扑的配电网负荷转供方法及系统。
[0008]本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现：基于树拓扑的配电网负荷转供方法，包括以下步骤：步骤1，建立配电网负荷模型；步骤2，根据配电网负荷模型建立分层供电树模型，建立分层供电树模型具体为：以电源端为根节点，正常运行时供电半径最长的馈线为树干，其余馈线为树枝，树枝端点处于断开状态的为联络开关，然后对供电树树干进行分层，按每个开关到跟节点的电气距离远近进行层号排序，并计算每层所带的负荷，与本层的连枝视为同一层；步骤3，若出现失电线路，则对失电线路对应的分层供电树模型进行重构；步骤4，通过重构的分层供电树模型获取负荷转供方案：判断闭合一个联络开关，失电线路负荷是否能完全转供至对侧线路，若是则获取该失电线路的转供方案，若否则跳转至步骤5；步骤5，尝试闭合多个联络开关对失电线路的负荷进行转供，若存在有多个联络开关闭合使失电线路的负荷供电恢复，则获取该失电线路的转供方案，若不存在则跳转至步骤6；步骤6，忽略失电线路中的部分负荷，寻找对失电线路中其余负荷供电恢复的转供方案；步骤7，根据转供方案对失电线路的负荷进行转供。
[0009]本方案首先建立分层供电树模型，使电网设备间通过拓扑相关联，在负荷转供分析过程中，对分层供电树模型进行重构，明确了失电线路的拓扑关系，在负荷转供分析过程中，通过分层量化分析计算，达到分段转供的目的。本方案考虑了单个对侧线路对单个失电线路负荷转供、多个对侧线路对单个失电线路转供以及无法队所有失电线路负荷进行转供的情况下尽可能的保证重要负荷或最多的负荷能进行转供的情况，由此本专利技术弥补了配网负荷转供分支及分段转供层面的转供能力，使得失电故障转供处置更精准细化，且实现过程计算简单，有效提升了配电网调控工作准确度及效率。
[0010]作为优选，所述的步骤3具体为：将与失电线路连通可用联络开关作为目标，首先将可用联络开关不属于失电线路的一端进行合并，当做一个虚拟电源点，闭合所有支路，此时形成的网络为目标网络；当对于某个失电存在多个可用联络开关时，形成的目标网络含有多个环，编码时既要保证网络满足拓扑约束，并且需要使目标最优，控制变量为网络中开关以及负荷切除量。
[0011]对于一个失电线路如果可用联络开关数多于一个，则形成的目标网络中有环产
生，假设有n个联络开关，在目标网络中会形成n
‑
1个环，在每个环中断开一条支路以使网络保持辐射状；通过构建矩阵的操作实现分层供电树模型进行重构实现网络保持辐射状，构建矩阵的操作具体为：建立一个维度为n(A
L
)行，n(A
T
)列的矩阵M，其中A
T
和A
L
分别为树枝个数和连枝个数，每一行代表一个连枝，每一列代表一个树枝，矩阵L中第i行j列m
ij
取值如下：其中，e
j
代表第j条树枝，表示在供电树的参考树t0中连枝l
i
对应的基本回路，每一条连枝对应一个基本回路，如果某树枝属于该连枝对应的基本回路，那么在该行对应树枝位置的列中数值为1，如果为0表示该树枝不在这个连枝对应的基本回路中；从参考树t0开始通过交换树枝来形成不同结构的树，由生成树的方法可知，进行交换的连枝必定满足条件：其中，e
ik
为需要进行交换的树枝，为需要与树枝进行交换的连枝，为当前生成树中树枝e
ik
基本割集的集合，为参考树中e
ik
基本割集的集合；按照生成树过程，首先从选择一条支路替换e1，存在两种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于树拓扑的配电网负荷转供方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1，建立配电网负荷模型；步骤2，根据配电网负荷模型建立分层供电树模型，建立分层供电树模型具体为：以电源端为根节点，正常运行时供电半径最长的馈线为树干，其余馈线为树枝，树枝端点处于断开状态的为联络开关，然后对供电树树干进行分层，按每个开关到跟节点的电气距离远近进行层号排序，并计算每层所带的负荷，与本层的连枝视为同一层；步骤3，若出现失电线路，则对失电线路对应的分层供电树模型进行重构；步骤4，通过重构的分层供电树模型获取负荷转供方案：判断闭合一个联络开关，失电线路负荷是否能完全转供至对侧线路，若是则获取该失电线路的转供方案，若否则跳转至步骤5；步骤5，尝试闭合多个联络开关对失电线路的负荷进行转供，若存在有多个联络开关闭合使失电线路的负荷供电恢复，则获取该失电线路的转供方案，若不存在则跳转至步骤6；步骤6，忽略失电线路中的部分负荷，寻找对失电线路中其余负荷供电恢复的转供方案；步骤7，根据转供方案对失电线路的负荷进行转供。2.根据权利要求1所述的基于树拓扑的配电网负荷转供方法，其特征是，所述的步骤3具体为：将与失电线路连通可用联络开关作为目标，首先将可用联络开关不属于失电线路的一端进行合并，当做一个虚拟电源点，闭合所有支路，此时形成的网络为目标网络；对于一个失电线路如果可用联络开关数多于一个，则形成的目标网络中有环产生，假设有n个联络开关，在目标网络中会形成n
‑
1个环，在每个环中断开一条支路以使网络保持辐射状；通过构建矩阵的操作实现分层供电树模型进行重构实现网络保持辐射状，构建矩阵的操作具体为：建立一个维度为n(A
L
)行，n(A
T
)列的矩阵M，其中A
T
和A
L
分别为树枝个数和连枝个数，每一行代表一个连枝，每一列代表一个树枝，矩阵L中第i行j列m
ij
取值如下：其中，e
j
代表第j条树枝，表示在供电树的参考树t0中连枝l
i
对应的基本回路，每一条连枝对应一个基本回路，如果某树枝属于该连枝对应的基本回路，那么在该行对应树枝位置的列中数值为1，如果为0表示该树枝不在这个连枝对应的基本回路中；从参考树t0开始通过交换树枝来形成不同结构的树，由生成树的方法可知，进行交换的连枝必定满足条件：
其中，e
ik
为需要进行交换的树枝，为需要与树枝进行交换的连枝，为当前生成树中树枝e
ik
基本割集的集合，为参考树中e
ik
基本割集的集合；按照生成树过程，首先从选择一条支路替换e1，存在两种情况：情况1：被选中支路为e1本身，则得到的树t1=t0；情况2：被选中支路为t0连枝l
i
，则表示将l
i
闭合，e1开断从而得到树t1，此时，标记l
i
已用于交换树枝；对于所有满足M0[j][i]=1且j≠i的j行，进行异或操作XOR；定义两行间的异或操作XOR为：对s=2至N
‑
1，new m[j][s]=m0[i][s] xor m0[j][s]；然后用new m[j][s]取代m0[j][s]以更新第j行，得到的新矩阵为M1，对于所有未被标记的t0连枝l
i
，m1[i][s]的含义为：；接下来效仿交换t0时的矩阵操作方法，依次对树枝集合中剩余树枝进行交换，剩余树枝e
k
的交换过程具体描述为：A、若t0连枝l
i
满足：l
i
未标记交换，且m0[i][k]=m
k
‑1[i][k]=1，则这些l
i
与e
k
本身构成；B、从中选择支路替换e
k
，若选中e
k
，则得到的树t
k
=t
k
‑1，M
k
=M
k
‑1；否则，若选中l
i
，将l
i
标记交换，对于任意的未被标记交换的l
i
，若M
k
‑1[j][k]=1则进行操作XOR（rowi，rowj，k+1），得到新矩阵M；将参考树中所有树枝都进行替换后，得到一个新树，即得到一个满足拓扑要求的解，完成对失电线路对应的分层供电树模型进行重构。3.根据权利要求1或2所述的基于树拓扑的配电网负荷转供方法，其特征是，若存在多个失电线路，则对失电线路按照重要负载的占有比例从高到低排序，按排序处理每一个失电线路，每一个失电线路执行步骤3至步骤5，所述的步骤4中还包括若失电线路负荷能完全转供至对侧线路后，计算该联络开关的剩余容量，剩余容量仍可为其余失电线路进行转供；所述的步骤5具体为：尝试闭合多个联络开关对失电线路的负荷进行转供，若失电线路的负荷总量I
lost
＜联络开关容量之和∑I
m，si
，则获取该失电线路的转供方案，若不存在则跳转至步骤6，联络开关容量之和包括未进行转供的联络开关容量和进行转供的联络开关的剩余容量。4.根据权利要求3所述的基于树拓扑的配电网负荷转供方法，其特征是，所述的步骤5中多个联络开关对失电线路进行转供具体为：(a)以某一联络开关i为起始点逐层向失电区进行恢复搜索，假设搜索到第k层，其前后开关分别为S
(k
‑
1)<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李毓，张波，沃建栋，张琼，马翔，刘建生，赵凯美，柳延洪，贾昕宁，马坤隆，金圣哲，徐泽晖，张宇辉，李靖楠，
申请(专利权)人：杭州阳斯信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：