一种基于开关时序动作的配电系统故障恢复方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于开关时序动作的配电系统故障恢复方法，包括如下步骤：步骤1、采集配电系统初始信息建立基于开关时序动作的配电系统故障恢复模型；步骤2、建立基于开关时序动作的配电系统故障恢复模型的约束组；步骤3求解基于开关时序动作的配电系统故障恢复模型输出配电系统时序故障恢复计算结果；通过本发明专利技术可以在确定配电系统发生严重故障后选择最佳的网络重构策略。最佳的网络重构策略。最佳的网络重构策略。

【技术实现步骤摘要】
一种基于开关时序动作的配电系统故障恢复方法


[0001]本专利技术属于电力系统分析领域，尤其涉及一种基于开关时序动作的配电系统故障恢复方法。

技术介绍

[0002]随着全球极端灾害的逐渐增多，构建韧性配电系统已成为世界各国的重要战略之一。实施恢复措施可以提升极端灾害下配电系统的快速响应能力和恢复能力。但是，在实施配电系统恢复措施时，应当充分计及电网安全运行，综合考虑满足配网辐射拓扑、合理的开关动作顺序等。因此，为了构建韧性配电网，必须同时对极端灾害下配电系统的事故后的故障隔离过程和负荷恢复方法予以重视。
[0003]网络拓扑对极端灾害下配电系统的预防过程和恢复过程有着重要的影响。当故障发生时，故障会在配电网中迅速传递，与故障相连的节点将失去全部负荷。在事故发生后，通常会断开所有与故障相连的开关，从而隔离故障，随后，逐步闭合开关，恢复负荷。因此，提出基于开关时序动作的配电系统故障恢复方法对制定配电网极端灾害恢复策略具有重要意义。

技术实现思路

[0004]为了在确保配电网安全可靠运行的同时，进一步提升配电系统关键负荷的生存性和恢复效率，从而制定配电网极端灾害恢复策略，提出了一种基于开关时序动作的配电系统故障恢复方法。具体方案包括以下步骤：
[0005]步骤1采集配电系统初始信息建立基于开关时序动作的配电系统故障恢复模型，
[0006]所述基于开关时序动作的配电系统故障恢复模型表示形式为：
[0007][0008]以恢复过程系统有功失负荷量最小为目标函数，其表示形式为：r/>[0009][0010]其中，C表示场景集合；p
c
表示场景概率；ω
j
表示节点权重；表示恢复过程有功失负荷量；Ω
T
表示时段集合；B表示节点集合；
[0011]步骤3求解基于开关时序动作的配电系统故障恢复模型得到配电系统时序故障恢复计算结果。
[0012]进一步，所述故障传递约束包括：建立第一虚拟网络，从而确定恢复过程各时段配电网的故障区域；
[0013]建立故障传递约束：
[0014][0015][0016][0017][0018][0019][0020][0021][0022][0023][0024]其中，表示恢复过程支路(i,j)的i侧是否闭合，若是则为1。N
BUS
表示配电网节点数。(i,j)表示配电网支路编号。i表示配电网节点编号。t表示恢复过程时段编号。c表示场景编号。表示第一虚拟网络中顶点i是否为汇点，若是则为1。f
ij,c
表示表示场景c中支路(i,j)是否发生故障，若是则为1。表示t时段第一虚拟网络中边(i,j)的i侧的网络流。表示t时段第一虚拟网络中边(i,j)是否与源点相连，若是则为1。N
T
表示恢复过程时段总数。
[0025]式(2)～(10)表示第一虚拟网络的边容量、源点和汇点约束。通过建立第一虚拟网络，确定了恢复过程各时段配电网中所有与故障相连的节点和支路。配电网节点i与故障相连的充要条件为：在第一虚拟网络中，存在使顶点i为汇点的网络流分布。式(11)表示在恢复过程的第t
‑
1时段，若第一虚拟网络中顶点i不为汇点，则在下一时段顶点i不应为汇点。式(12)表示在恢复过程的第t
‑
1时段，若第一虚拟网络中边(i,j)不与源点相连，则在下一时段边(i,j)不应与源点相连。即式(11)和(12)表示配电网的故障区域不应因恢复过程的恢复措施而扩大。
[0026]进一步，所述辐射状拓扑约束：
[0027][0028][0029][0030][0031][0032][0033]其中，E表示配电网支路集合。L
k,ij
表示配电网环路k中支路(i,j)是否闭合，若是
则为1。表示恢复过程支路(i,j)是否闭合，若是则为1。E`表示配电网增广网络的支路集合。L表示配电网环路集合。{E\S3}
i
表示i侧未安装有S3集合开关的配电网支路集合，S3集合开关包括远程控制开关、断路器等。表示恢复过程前阶段支路(i,j)是否闭合，若是则为1。
[0034]式(13)为基于断线解环思想的配电网辐射状拓扑约束，通过破坏配电网每一条环路的成环条件实现辐射状拓扑。式(14)～(16)表示对于配电网每一条支路，若其两侧开关均闭合，则该支路闭合，否则该支路断开。式(17)和(18)表示支路未安装有S3集合开关的一侧状态在恢复过程保持不变。
[0035]进一步，所述故障隔离约束：
[0036]基于恢复过程故障传递约束所确定的与故障相连的配电网支路和节点，在第1个时段断开所有与故障相连S3集合开关，从而隔离故障。在恢复过程第1个时段，若S3集合开关所处支路或其所在支路一侧的节点与故障相连，则该开关被断开；若S3集合开关所处支路和其所在支路一侧的节点均不与故障相连，则该开关不动作。
[0037][0038][0039][0040][0041][0042][0043]其中，表示恢复阶段前阶段中，支路(i,j)是否与故障相连，若是则为1。{S3}
i
表示表示i侧安装有S3集合开关的配电网支路集合。表示恢复阶段前阶段中节点i是否与故障相连，若是则为1。
[0044]式(19)和(20)表示对于i侧安装有S3集合开关的配电网支路(i,j)，若DEG阶段开关自动动作后支路(i,j)或节点i处于故障区域，则在恢复过程第1个时段支路(i,j)的i侧被断开。式(21)和(22)表示对于j侧安装有S3集合开关的配电网支路(i,j)，若DEG阶段开关自动动作后支路(i,j)或节点j处于故障区域，则在恢复过程第1个时段支路(i,j)的j侧被断开。对于i侧安装有S3集合开关的配电网支路(i,j)，式(23)表示若DEG阶段开关自动动作后支路(i,j)和节点i均未处于故障区域，则在恢复过程第1个时段支路(i,j)的i侧开关不动作。式(24)表示若DEG阶段开关自动动作后支路(i,j)和节点j均未处于故障区域，则在恢复过程第1个时段支路(i,j)的j侧开关不动作。其中，{S3}
i
表示i侧安装有S3集合开关的配电网支路集合。
[0045]进一步，电源连接判定约束：
[0046]建立第二虚拟网络判定节点和电源的连接状态；
[0047][0048][0049][0050][0051][0052]其中，表示t时段第二第二虚拟网络中顶点i是否为汇点，若是则为1。表示表示节点i是否存在电源，若是则为1。N
BUS
表示配电网节点数。表示t时段第二虚拟网络中源点i向网络注入网络流的大小。表示t时段第二虚拟网络中边(i,j)上的网络流。π(i)表示顶点i的父顶点集合。δ(i)表示顶点i的子顶点集合。
[0053]式(25)～(29)确定了恢复过程每个时段配电网中所有与电源相连的节点。配电网节点i与电源相连的充要条件为：在第二虚拟网络本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于开关时序动作的配电系统故障恢复方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1采集配电系统初始信息建立基于开关时序动作的配电系统故障恢复模型，所述基于开关时序动作的配电系统故障恢复模型表示形式为：其中：以恢复过程系统有功失负荷量最小为目标函数，其表示形式为：其中：C表示场景集合；p
c
表示场景概率；ω
j
表示节点权重；表示恢复过程有功失负荷量；Ω
T
表示时段集合。B表示节点集合；(2)～(46)表示多组约束；步骤2、建立基于开关时序动作的配电系统故障恢复模型的约束组，所述约束组包括：故障传递约束、辐射状拓扑约束、故障隔离约束、电源连接判定约束、负荷恢复约束和运行约束；步骤3求解基于开关时序动作的配电系统故障恢复模型输出配电系统时序故障恢复计算结果。2.根据权利要求1所述的一种基于开关时序动作的配电系统故障恢复方法，其特征在于，所述故障传递约束包括：建立第一虚拟网络，从而确定恢复过程各时段配电网的故障区域；建立故障传递约束：建立故障传递约束：建立故障传递约束：建立故障传递约束：建立故障传递约束：建立故障传递约束：建立故障传递约束：建立故障传递约束：建立故障传递约束：建立故障传递约束：建立故障传递约束：其中，表示恢复过程支路(i,j)的i侧是否闭合，若是则为1；N
BUS
表示配电网节点数；(i,j)表示配电网支路编号；i表示配电网节点编号t表示恢复过程时段编号；c表示场景编号；表示第一虚拟网络中顶点i是否为汇点，若是则为1；f
ij,c
表示场景c中支路(i,j)
是否发生故障，若是则为1；表示t时段第一虚拟网络中边(i,j)的i侧的网络流；表示t时段第一虚拟网络中边(i,j)是否与源点相连，若是则为1；N
T
表示恢复过程时段总数；式(2)～(10)表示第一虚拟网络的边容量、源点和汇点约束；通过建立第一虚拟网络，确定了恢复过程各时段配电网中所有与故障相连的节点和支路；配电网节点i与故障相连的充要条件为：在第一虚拟网络中，存在使顶点i为汇点的网络流分布；式(11)表示在恢复过程的第t
‑
1时段，若第一虚拟网络中顶点i不为汇点，则在下一时段顶点i不应为汇点；式(12)表示在恢复过程的第t
‑
1时段，若第一虚拟网络中边(i,j)不与源点相连，则在下一时段边(i,j)不应与源点相连；即式(11)和(12)表示配电网的故障区域不应因恢复过程的恢复措施而扩大。3.根据权利要求1所述的一种基于开关时序动作的配电系统故障恢复方法，其特征在于，所述辐射状拓扑约束包括：于，所述辐射状拓扑约束包括：于，所述辐射状拓扑约束包括：于，所述辐射状拓扑约束包括：于，所述辐射状拓扑约束包括：于，所述辐射状拓扑约束包括：其中，E表示配电网支路集合；L
k,ij
表示配电网环路k中支路(i,j)是否闭合，若是则为1；表示恢复过程支路(i,j)是否闭合，若是则为1；E`表示配电网增广网络的支路集合；L表示配电网环路集合；{E\S3}
i
表示i侧未安装有S3集合开关的配电网支路集合，S3集合开关包括远程控制开关、断路器；表示恢复过程前阶段支路(i,j)是否闭合，若是则为1；式(13)为基于断线解环思想的配电网辐射状拓扑约束，通过破坏配电网每一条环路的成环条件实现辐射状拓扑；式(14)～(16)表示对于配电网每一条支路，若其两侧开关均闭合，则该支路闭合，否则该支路断开；式(17)和(18)表示支路未安装有S3集合开关的一侧状态在恢复过程保持不变。4.根据权利要求1所述的一种基于开关时序动作的配电系统故障恢复方法，其特征在于，所述故障隔离约束是基于恢复过程故障传递约束所确定的与故障相连的配电网支路和节点，在第1个时段断开所有与故障相连S3集合开关，从而隔离故障；在恢复过程第1个时段，若S3集合开关所处支路或其所在支路一侧的节点与故障相连，则该开关被断开；若S3集合开关所处支路和其所在支路一侧的节点均不与故障相连，则该开关不动作；所述故障隔离约束包括：离约束包括：离约束包括：
其中，表示恢复阶段前阶段中，支路(i,j)是否与故障相连，若是则为1；{S3}
i
表示表示i侧安装有S3集合开关的配电网支路集合；表示恢复阶段前阶段中节点i是否与故障相连，若是则为1；式(19)和(20)表示对于i侧安装有S3集合开关的配电网支路(i,j)，若DEG阶段开关自动动作后支路(i,j)或节点i处于故障区域，则在恢复过程第1个时段支路(i,j)的i侧被断开；式(21)和(22)表示对于j侧安装有S3集合开关的配电网支路(i,j)，若DEG阶段开关自动动作后支路(i,j)或...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦超，曾永康，卢嘉妮，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：