基于擬最小路法的智能配電網(wǎng)供電分區(qū)恢復(fù)與優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于智能配電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于擬最小路法的智能配電 網(wǎng)供電分區(qū)恢復(fù)與優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 智能配電網(wǎng)是國(guó)家電網(wǎng)公司建設(shè)統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要組成部分，同時(shí)也是世 界范圍內(nèi)未來配電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。智能配電網(wǎng)具有完備的自愈功能，其中智能配電網(wǎng)故 障后的自動(dòng)、快速、優(yōu)化恢復(fù)供電是其自愈控制技術(shù)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，同時(shí)也是其保證供電 高可靠性和用戶高滿意度的重要手段。
[0003] 供電恢復(fù)問題的傳統(tǒng)解決方法有：數(shù)學(xué)優(yōu)化方法、啟發(fā)式搜索算法、人工智能算 法、多代理技術(shù)、AER模型算法、貪婪算法、最小生成樹和動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法、二進(jìn)制粒子群優(yōu)化 算法等。
[0004] 雖然上述這些傳統(tǒng)方法能夠有效地解決網(wǎng)絡(luò)故障后的供電恢復(fù)問題，但是它們均 側(cè)重于恢復(fù)結(jié)果的完成，而忽視了恢復(fù)過程的優(yōu)化。在故障恢復(fù)過程中難以保持網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 的平衡性，忽略了負(fù)荷的均勻分布問題，容易導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)局部重載。至于保證網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的問 題，則更加難以企及。
[0005] 由此可見，結(jié)合智能配電網(wǎng)具有高度自動(dòng)化的特點(diǎn)，對(duì)智能配電網(wǎng)供電恢復(fù)問題 進(jìn)行新的研宄，在恢復(fù)的過程中注重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與負(fù)荷分布的均勻性，是一項(xiàng)十分必 要的研宄課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于擬最小路法的智能配電網(wǎng)供 電分區(qū)恢復(fù)與優(yōu)化方法。
[0007] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的基于擬最小路法的智能配電網(wǎng)供電分區(qū)恢復(fù)與 優(yōu)化方法包括按順序執(zhí)行的下列步驟：
[0008] 步驟1)構(gòu)建供電恢復(fù)與優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)：
[0009] 構(gòu)建基于擬最小路法的智能配電網(wǎng)供電分區(qū)恢復(fù)與整體優(yōu)化方法的目標(biāo)函數(shù)，最 大可能地減小系統(tǒng)的失電負(fù)荷；
[0010] 步驟2)定義擬最小路，建立相關(guān)指標(biāo)體系：
[0011] 包括擬最小路的定義以及基于擬最小路的相關(guān)指標(biāo)體系的建立，具體包括：⑴聯(lián) 絡(luò)開關(guān)的擬路；⑵聯(lián)絡(luò)開關(guān)的擬路集；⑶擬路電流；(4)擬路的備用容量；(5)聯(lián)絡(luò)開關(guān)的擬最 小路；(6)聯(lián)絡(luò)開關(guān)的備用容量；(7)開關(guān)的R、L集；(8)長(zhǎng)饋線段負(fù)荷；(9)開關(guān)的負(fù)荷差；(10)開 關(guān)之間的電氣距離；(11)開關(guān)的距離差；
[0012] 步驟3)定義各項(xiàng)列表，確定各列表放置內(nèi)容：
[0013] 所定義的列表及應(yīng)放置的內(nèi)容共包括：
[0014] 3. 1)備選列表A:備選TS(聯(lián)絡(luò)開關(guān)）列表A，用于放置SM>0的TS;
[0015] 3. 2)組合列表A' ：放置A中所有可能的TS對(duì)組合；
[0016] 3. 3)負(fù)荷列表D:放置Zn區(qū)所有負(fù)荷點(diǎn)負(fù)荷，其順序按照A, 值從大到小排 列；
[0017] 3. 4)更新后列表C:恢復(fù)過程完畢后，需對(duì)TS進(jìn)行更新，以備優(yōu)化過程所需，更新 后的TS放置在更新后列表C中；
[0018] 步驟4)基于擬最小路法的供電分區(qū)恢復(fù)與優(yōu)化：
[0019] 依據(jù)（1)需要閉合的聯(lián)絡(luò)開關(guān)的選擇原則；（2)需要斷開的分段開關(guān)的選擇原則； (3)安全性約束條件不滿足的情況下進(jìn)行負(fù)荷切除的原則；(4)包括負(fù)荷分布、饋線長(zhǎng)度在 內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)平衡性上的進(jìn)一步優(yōu)化原則，在對(duì)擬最小路進(jìn)行定義的基礎(chǔ)上，進(jìn)行智 能配電網(wǎng)的供電分區(qū)恢復(fù)與優(yōu)化處理。
[0020] 在步驟1)中，所述的目標(biāo)函數(shù)具體如下：
[0021] 最大可能的減小系統(tǒng)的失電負(fù)荷：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于擬最小路法的智能配電網(wǎng)供電分區(qū)恢復(fù)與優(yōu)化方法，其特征在于：其包括 按順序執(zhí)行的下列步驟： 步驟1)構(gòu)建供電恢復(fù)與優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)： 構(gòu)建基于擬最小路法的智能配電網(wǎng)供電分區(qū)恢復(fù)與整體優(yōu)化方法的目標(biāo)函數(shù)，最大可 能地減小系統(tǒng)的失電負(fù)荷； 步驟2)定義擬最小路，建立相關(guān)指標(biāo)體系： 包括擬最小路的定義以及基于擬最小路的相關(guān)指標(biāo)體系的建立，具體包括：⑴聯(lián)絡(luò)開 關(guān)的擬路；⑵聯(lián)絡(luò)開關(guān)的擬路集；⑶擬路電流；(4)擬路的備用容量；(5)聯(lián)絡(luò)開關(guān)的擬最小 路；(6)聯(lián)絡(luò)開關(guān)的備用容量；(7)開關(guān)的R、L集；(8)長(zhǎng)饋線段負(fù)荷；(9)開關(guān)的負(fù)荷差；(10)開關(guān) 之間的電氣距離；(11)開關(guān)的距離差； 步驟3)定義各項(xiàng)列表，確定各列表放置內(nèi)容： 所定義的列表及應(yīng)放置的內(nèi)容共包括： 3. 1)備選列表A:備選TS(聯(lián)絡(luò)開關(guān)）列表A，用于放置SM>0的TS; 3. 2)組合列表A' ：放置A中所有可能的TS對(duì)組合； 3. 3)負(fù)荷列表D:放置Zn區(qū)所有負(fù)荷點(diǎn)負(fù)荷，其順序按照A, ?PlMdi值從大到小排列； 3. 4)更新后列表C:恢復(fù)過程完畢后，需對(duì)TS進(jìn)行更新，以備優(yōu)化過程所需，更新后的TS放置在更新后列表C中； 步驟4)基于擬最小路法的供電分區(qū)恢復(fù)與優(yōu)化： 依據(jù)（1)需要閉合的聯(lián)絡(luò)開關(guān)的選擇原則；(2)需要斷開的分段開關(guān)的選擇原則；（3) 安全性約束條件不滿足的情況下進(jìn)行負(fù)荷切除的原則；(4)包括負(fù)荷分布、饋線長(zhǎng)度在內(nèi) 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)平衡性上的進(jìn)一步優(yōu)化原則，在對(duì)擬最小路進(jìn)行定義的基礎(chǔ)上，進(jìn)行智能 配電網(wǎng)的供電分區(qū)恢復(fù)與優(yōu)化處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于擬最小路法的智能配電網(wǎng)供電分區(qū)恢復(fù)與優(yōu)化方法，其 特征在于：在步驟1)中，所述的目標(biāo)函數(shù)具體如下： 最大可能的減小系統(tǒng)的失電負(fù)荷：
(1) 式中，Xi為失電負(fù)荷i的權(quán)重，PlMdi為失電負(fù)荷，E為最終未恢復(fù)供電的失電區(qū)域。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于擬最小路法的智能配電網(wǎng)供電分區(qū)恢復(fù)與優(yōu)化方法，其 特征在于：在步驟2)中，所述的擬最小路定義及相關(guān)指標(biāo)體系包括： 2. 1)定義聯(lián)絡(luò)開關(guān)（TS)至電源點(diǎn)所經(jīng)過饋線段的組合為該聯(lián)絡(luò)開關(guān)的擬路，以p代 表； 2.2)定義某一聯(lián)絡(luò)開關(guān)至電源點(diǎn)的擬路的集合為該聯(lián)絡(luò)開關(guān)的擬路集，記為{p}; 2. 3)定義流過擬路的電流為該擬路的擬路電流，記為Ip; 2. 4)定義組成擬路的所有饋線段的長(zhǎng)期允許載流量Ipe最小者與該擬路的擬路電流Ip 之差為該擬路的備用容量，記為： Im= min{I pe}-Ip (2) 2.5) 定義擬路集{p}中備用容量^最小的擬路為該聯(lián)絡(luò)開關(guān)的擬最小路p% 2.6) 定義聯(lián)絡(luò)開關(guān)的擬最小路f/的備用容量為該聯(lián)絡(luò)開關(guān)的備用容量，記為： IM=min{IJ (3) 智能配電網(wǎng)中的眾開關(guān)把饋線分割成了一段段的自然饋線段，多個(gè)自然饋線段通過開 關(guān)的連接組成長(zhǎng)饋線段； 2. 7)定義長(zhǎng)饋線段中某一開關(guān)（TS或SS:分段開關(guān)）兩端的自然饋線段組合分別為該 開關(guān)的R、L集； 2.8)把目標(biāo)函數(shù)⑴應(yīng)用于長(zhǎng)饋線段，定義長(zhǎng)饋線段負(fù)荷：
⑷ 式中，f為長(zhǎng)饋線段，PlMdi為該長(zhǎng)饋線段所含自然饋線段所帶負(fù)荷； 2. 9)定義開關(guān)R、L集所帶負(fù)荷之差的絕對(duì)值為該開關(guān)的負(fù)荷差，記為：
(5) 2. 10)定義開關(guān)之間的電氣距離：
(6) 式中，uxs為開關(guān)出口處電壓幅值，XS可能為TS或SS，p為開關(guān)之間各自然饋線段所組 成的擬路，Ii為以電流表示的各自然饋線段所帶負(fù)荷； 2. 11)定義饋線段中開關(guān)R、L集的電氣距離之差的絕對(duì)值為該開關(guān)的距離差，記為：
(7)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于擬最小路法的智能配電網(wǎng)供電分區(qū)恢復(fù)與優(yōu)化方法，其 特征在于：在步驟4)中，所述的供電分區(qū)恢復(fù)與優(yōu)化過程所依據(jù)的原則具體為： (1) 需要閉合的聯(lián)絡(luò)開關(guān)的選擇原則：a.聯(lián)絡(luò)開關(guān)需與孤島失電區(qū)域Zn直接相連； b.該聯(lián)絡(luò)開關(guān)的備用容量IM>0;c.存在多個(gè)備用容量IM>0的聯(lián)絡(luò)開關(guān)時(shí)，優(yōu)先米取全部閉 合的方式，以便進(jìn)行分區(qū)恢復(fù)；d.分區(qū)恢復(fù)不成功時(shí)，考慮切除部分負(fù)荷； (2) 需要斷開的分段開關(guān)的選擇原則：a.該分段開關(guān)所在的長(zhǎng)饋線段的5^直最大； b.該分段開關(guān)的最??；C.若存在S/直并列最小的情況，改以Z!?代替SH值； (3) 安全性約束條件不滿足的情況下進(jìn)行負(fù)荷切除的原則：a.若違反電壓約束，則切 除該電壓越限節(jié)點(diǎn)；b.若違反電流約束，按\ ?匕。@值從大到小依次切除； (4) 負(fù)荷分布、饋線長(zhǎng)度等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)平衡性上的進(jìn)一步優(yōu)化原則：a.聯(lián)絡(luò)開關(guān)身 份需重新確認(rèn)；b.優(yōu)化過程所采用的指標(biāo)參數(shù)與恢復(fù)過程相同；c.優(yōu)化的目標(biāo)與總體目標(biāo) 函數(shù)一致。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于擬最小路法的智能配電網(wǎng)供電分區(qū)恢復(fù)與優(yōu)化方法， 其特征在于：在步驟4)中，所述的基于擬最小路法的供電分區(qū)恢復(fù)與優(yōu)化方法包括下列步 驟： 步驟4. 1)初始潮流計(jì)算的S4. 1階段： 初始潮流計(jì)算，建立備選列表A，并依此建立組合列表A' ； 步驟4. 2)閉合組合列表A'中所有聯(lián)絡(luò)開關(guān)的S4. 2階段： 閉合組合列表A'中所有聯(lián)絡(luò)開關(guān)，按照式（4)計(jì)算各開關(guān)對(duì)之間長(zhǎng)饋線段的&值； 步驟4. 3)計(jì)算SK_t或Zh值的S4. 3階段： 按照式（5)或式（7)計(jì)算最大的開關(guān)對(duì)之間所有分段開關(guān)的Sh或Zh值； 步驟4. 4)斷開Sh或Zh值最大的分段開關(guān)的S4. 4階段： 斷開Sh或Zh值最大的分段開關(guān)，刪除該開關(guān)對(duì)，更新組合列表A' ； 步驟4. 5)循環(huán)清空組合列表A'的S4. 5階段： 重復(fù)步驟4. 2)至步驟4. 4)，直至組合列表A'為空； 步驟4. 6)潮流計(jì)算校驗(yàn)安全性約束的S4. 6階段： 判斷安全性約束是否滿足，若是，轉(zhuǎn)步驟4.8);若否，轉(zhuǎn)步驟4.7); 步驟4. 7)切除負(fù)荷的S4. 7階段： 切除負(fù)荷列表D中第一個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，并在負(fù)荷列表D中刪除此節(jié)點(diǎn)；之后，轉(zhuǎn)步驟 4. 1)； 步驟4. 8)建立更新后列表C，計(jì)算Sh或Zh值的S4. 8階段： 建立更新后列表C，按照式（4)計(jì)算各聯(lián)絡(luò)開關(guān)所在饋線的一^直，并按照式（5)或式 (7)計(jì)算其Sh或Zh值； 步驟4. 9)閉合、斷開的S4. 9階段： 閉合更新后列表C中Sh或Zh值最大的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，形成環(huán)，按照式（5)或式（7)計(jì)算 環(huán)中所有分段開關(guān)的Sh或Zh值，并擇其最小者斷開； 步驟4. 10)潮流計(jì)算校驗(yàn)安全性約束的S4. 10階段： 判斷安全性約束是否滿足，若是，轉(zhuǎn)步驟4.12);若否，轉(zhuǎn)步驟4.11); 步驟4. 11)標(biāo)記、刪除、更新的S4. 11階段： 標(biāo)記該聯(lián)絡(luò)開關(guān)并刪除，并更新更新后列表C中的相應(yīng)內(nèi)容； 步驟4. 12)判斷更新后列表C是否為空的S4. 12階段： 判斷更新后列表C是否為空，若是，轉(zhuǎn)步驟4.13);若否，轉(zhuǎn)步驟4.9); 步驟4. 13)輸出結(jié)果的S4. 13階段： 輸出結(jié)果，本流程至此結(jié)束。
【專利摘要】一種基于擬最小路法的智能配電網(wǎng)供電分區(qū)恢復(fù)與優(yōu)化方法。其包括：步驟1)構(gòu)建供電恢復(fù)與優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)；步驟2)定義擬最小路，建立相關(guān)指標(biāo)體系；步驟3)定義各項(xiàng)列表，確定各列表放置內(nèi)容；步驟4)基于擬最小路法的供電分區(qū)恢復(fù)與優(yōu)化。本發(fā)明結(jié)合智能配電網(wǎng)具有高度自動(dòng)化的特點(diǎn)，在對(duì)擬最小路進(jìn)行定義的基礎(chǔ)上，提出了智能配電網(wǎng)的供電分區(qū)恢復(fù)與優(yōu)化的啟發(fā)式算法。本發(fā)明能夠起到以下作用：⑴供電恢復(fù)的過程中能夠較好的注重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的平衡性。⑵供電恢復(fù)的過程中能夠較好地注重負(fù)荷分布的均勻性。⑶避免一般性故障恢復(fù)引起的局部重載，消弭故障再發(fā)生的可能性。
【IPC分類】G06Q10-04, G06Q50-06
【公開號(hào)】CN104809524
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510230676
【發(fā)明人】祁彥鵬, 王楓, 梁群, 宗志剛, 劉樹勇, 謝秦, 劉冬梅, 劉英英, 徐晶, 王哲, 李娟 , 崔榮靖, 張章, 張梁, 夏冬, 張雪菲
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)天津市電力公司
【公開日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年5月4日