本發(fā)明屬于配電網(wǎng)負(fù)荷轉(zhuǎn)供領(lǐng)域，尤其涉及一種基于貪心算法的配電網(wǎng)負(fù)荷轉(zhuǎn)供路徑搜索方法。
背景技術(shù)：
：配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)的最后環(huán)節(jié)，其供電可靠性直接決定了用戶的用電質(zhì)量。當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，除了需要隔離故障區(qū)域并將其盡快修復(fù)，還需要通過負(fù)荷轉(zhuǎn)供來盡可能降低故障對(duì)配電網(wǎng)整體的影響。負(fù)荷轉(zhuǎn)供是指配電網(wǎng)發(fā)生故障并進(jìn)行隔離之后，通過開關(guān)的操作以及部分不重要負(fù)荷的切除，在滿足安全約束的條件下，快速優(yōu)先恢復(fù)故障下游重要負(fù)荷供電的同時(shí)，也盡可能恢復(fù)其他負(fù)荷的供電。負(fù)荷轉(zhuǎn)供因其可以明顯降低故障帶來的損失，提高供電可靠性，成為配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中重要的核心功能之一。目前國內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)負(fù)荷轉(zhuǎn)供提出的方法基本可以分成以下幾類：啟發(fā)式算法、隨機(jī)優(yōu)化算法、專家系統(tǒng)法。上述算法均可獲得可行的轉(zhuǎn)供方案輸出，但均存在一定的缺陷。啟發(fā)式算法無法做到解的最優(yōu)性，且解的優(yōu)劣依賴于網(wǎng)絡(luò)的初始狀態(tài)；隨機(jī)優(yōu)化算法計(jì)算時(shí)間往往較長，不適用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中；專家系統(tǒng)中庫的建立和集成費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且故障種類眾多，無法記錄全部情況。在配網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行過程中，需要為各類突發(fā)斷電及時(shí)提出轉(zhuǎn)供方案，因此對(duì)算法的運(yùn)算速度以及適用性有較高的要求，而已有算法均存在一定的局限性。并且為了降低工作人員操作失誤的概率，算法輸出的轉(zhuǎn)供方案應(yīng)使開關(guān)操作次數(shù)盡可能少。針對(duì)上述需求，亟須提出一種新的配電網(wǎng)負(fù)荷轉(zhuǎn)供路徑搜索方法。所謂貪心算法，即決策過程不考慮整體最優(yōu)性，決策目標(biāo)僅為當(dāng)前條件下效益最優(yōu)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)
背景技術(shù)：
中的問題，本發(fā)明提出一種基于貪心算法的配電網(wǎng)負(fù)荷轉(zhuǎn)供路徑搜索方法，為配網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行過程中因突發(fā)故障而斷電的區(qū)域快速找到轉(zhuǎn)供路徑，并且以最少開關(guān)動(dòng)作次數(shù)為目標(biāo)，降低工作人員操作失誤的概率，有效提高了供電可靠性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出如下技術(shù)方案：一種基于貪心算法的配電網(wǎng)負(fù)荷轉(zhuǎn)供路徑搜索方法，在所述方法中，將配電網(wǎng)絡(luò)抽象為由點(diǎn)集N和邊集E構(gòu)成的拓?fù)鋱D，將所有節(jié)點(diǎn)歸為電源節(jié)點(diǎn)集S{si|si∈N}、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集L{lj|lj∈N}和母線節(jié)點(diǎn)集C{ck|ck∈N}三類集合；拓?fù)鋱D上連接相鄰點(diǎn)的邊eij包含一個(gè)開關(guān)，記作：將配網(wǎng)劃分為若干個(gè)供電區(qū)塊A{a1，a2，...，an}；將配網(wǎng)中的一個(gè)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)等效為一個(gè)電源節(jié)點(diǎn)加上一個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)；所述方法的具體步驟為：(S1)當(dāng)供電區(qū)塊ai的電源點(diǎn)退出運(yùn)行時(shí)，搜索所有與ai相鄰且處于正常供電狀態(tài)的區(qū)塊，并找到其為ai轉(zhuǎn)供所需要閉合的連接開關(guān)，將可以為ai轉(zhuǎn)供電力的相鄰供電區(qū)塊總數(shù)記為t；(S2)尋找一種不斷電的轉(zhuǎn)供方案，此過程不包含切負(fù)荷操作；(S3)通過切除一部分負(fù)荷，獲得可行的轉(zhuǎn)供方案。進(jìn)一步地，所述步驟(S2)為多步，最多執(zhí)行步驟數(shù)為t；所述步驟(S2)又包括如下步驟：(S2-1)任意閉合一個(gè)連接開關(guān)，遍歷所有可能情況；若任意一種情況下，潮流計(jì)算結(jié)果滿足正常運(yùn)行條件，則停止并輸出該轉(zhuǎn)供方案；否則，若t≥2，執(zhí)行(S2-2)；若t＜2，進(jìn)入步驟(S3)；(S2-2)任意閉合兩個(gè)連接開關(guān)，遍歷所有可能情況；將ai劃分為2個(gè)子供電區(qū)ai1、ai2；以連接開關(guān)對(duì)應(yīng)的ai中的2個(gè)節(jié)點(diǎn)為端點(diǎn)，搜尋供電干路；從任意一側(cè)開始，依次試斷開干路上的各開關(guān)；若任意一種情況下，潮流計(jì)算結(jié)果滿足正常運(yùn)行條件，則停止并輸出該轉(zhuǎn)供方案；否則，若t≥3，執(zhí)行(S2-3)；若t＜3，進(jìn)入步驟(S3)；(S2-j)任意閉合j個(gè)連接開關(guān)，遍歷所有可能情況；將ai劃分為j個(gè)子供電區(qū)ai1、ai2…aij；以連接開關(guān)對(duì)應(yīng)的ai中的j個(gè)節(jié)點(diǎn)為端點(diǎn)，搜尋供電干路；依次試斷開干路上的j-1個(gè)開關(guān)；若任意一種情況下，潮流計(jì)算結(jié)果滿足正常運(yùn)行條件，則停止并輸出該轉(zhuǎn)供方案；否則，若t≥j+1，執(zhí)行步驟(S2-(j+1))；若t＜j+1，進(jìn)入步驟(S3)；(S2-t)閉合全部t個(gè)連接開關(guān)；將ai劃分為t個(gè)子供電區(qū)ai1、ai2…ait；以連接開關(guān)對(duì)應(yīng)的ai中的t個(gè)節(jié)點(diǎn)為端點(diǎn)，搜尋供電干路；依次試斷開干路上的t-1個(gè)開關(guān)；若任意一種情況下，潮流計(jì)算結(jié)果滿足正常運(yùn)行條件，則停止并輸出該轉(zhuǎn)供方案；否則，進(jìn)入步驟(S3)。進(jìn)一步地，所述步驟(S3)又包括如下步驟：(S3-1)閉合全部t個(gè)開關(guān)；(S3-2)以t個(gè)連接開關(guān)對(duì)應(yīng)的ai中的t個(gè)節(jié)點(diǎn)為端點(diǎn)，搜尋供電干路；試斷開干路上的t-1個(gè)開關(guān)將ai劃分為t個(gè)子供電區(qū)，直到滿足前t-1個(gè)子供電區(qū)最大程度利用所連接的鄰近供電區(qū)塊；(S3-3)按照從小到大的順序依次切除連接其上的負(fù)荷，當(dāng)余下負(fù)荷恰能滿足正常運(yùn)行條件時(shí)，停止并輸出該轉(zhuǎn)供方案。進(jìn)一步地，所述若干個(gè)供電區(qū)塊中的每個(gè)供電區(qū)塊均呈樹狀，其中的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和電源節(jié)點(diǎn)均為樹狀圖中的葉子節(jié)點(diǎn)，即去掉任意電源節(jié)點(diǎn)或負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，余下部分依然呈樹狀。進(jìn)一步地，當(dāng)所述光伏發(fā)電系統(tǒng)作為電源向外提供能量時(shí)，將負(fù)荷節(jié)點(diǎn)消耗功率標(biāo)記為0；當(dāng)所述光伏發(fā)電系統(tǒng)作為電池吸收外界能量時(shí)，將電源節(jié)點(diǎn)發(fā)電功率標(biāo)記為0。本發(fā)明的有益效果在于：(1)本發(fā)明提供了一種配網(wǎng)轉(zhuǎn)供路徑搜索方法，可以為因突發(fā)故障而失電的區(qū)域提供可行的轉(zhuǎn)供方案，提升了配網(wǎng)供電的可靠性。(2)本發(fā)明可以輸出最少開關(guān)動(dòng)作的轉(zhuǎn)供方案，降低了工作人員操作失誤的概率。(3)本發(fā)明不需要建立復(fù)雜的樣本庫，計(jì)算量也較小，因此有較好的適用性和時(shí)效性。(4)本發(fā)明提供了一種配網(wǎng)拓?fù)涞慕７绞剑⑶铱紤]了系統(tǒng)包含分布式光伏的情況，可以為配網(wǎng)轉(zhuǎn)供相關(guān)領(lǐng)域的研究提供參考。附圖說明圖1是基于貪心算法的配電網(wǎng)負(fù)荷轉(zhuǎn)供路徑搜索方法的流程圖；圖2是某配電網(wǎng)接線圖；圖3是與圖2對(duì)應(yīng)的配電網(wǎng)拓?fù)鋱D。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體說明。本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例，本發(fā)明的保護(hù)范圍仍以權(quán)利要求為準(zhǔn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等同形式的修改均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。對(duì)于一個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)，可將其抽象為由點(diǎn)集N和邊集E構(gòu)成的拓?fù)鋱D。根據(jù)各節(jié)點(diǎn)的不同性質(zhì)，可將所有節(jié)點(diǎn)歸為3類集合——電源節(jié)點(diǎn)集S{si|si∈N}、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集L{lj|lj∈N}和母線節(jié)點(diǎn)集C{ck|ck∈N}。因?yàn)槟妇€可以認(rèn)為是各點(diǎn)無差別的，所以抽象的看就是一個(gè)節(jié)點(diǎn)。所有節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一編號(hào)，寫作代表節(jié)點(diǎn)性質(zhì)字母的下標(biāo)。拓?fù)鋱D上連接相鄰點(diǎn)的邊eij包含一個(gè)開關(guān)。圖2為某低壓配網(wǎng)接線圖，經(jīng)過抽象簡化后形成如圖3所示的拓?fù)鋱D。圖3中邊e34上的“×”代表對(duì)應(yīng)線路上的開關(guān)處于斷開狀態(tài)。根據(jù)圖3的拓?fù)鋱D，可以發(fā)現(xiàn)配網(wǎng)可以劃分為若干個(gè)供電區(qū)塊A{a1，a2，...，an}。每個(gè)供電區(qū)塊均呈樹狀，其中的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和電源節(jié)點(diǎn)均為樹狀圖中的葉子節(jié)點(diǎn)，即去掉任意電源節(jié)點(diǎn)或負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，余下部分依然呈樹狀。隨著配網(wǎng)中分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)所占比例越來越大，為了增強(qiáng)發(fā)明所提方法的適用性，結(jié)合實(shí)時(shí)情況，可將配網(wǎng)中的一個(gè)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)等效為一個(gè)電源節(jié)點(diǎn)加上一個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)。當(dāng)該光伏發(fā)電系統(tǒng)作為電源向外提供能量時(shí)，可將負(fù)荷節(jié)點(diǎn)消耗功率標(biāo)記為0；當(dāng)該光伏發(fā)電系統(tǒng)作為電池吸收外界能量時(shí)，可將電源節(jié)點(diǎn)發(fā)電功率標(biāo)記為0。在不改變配網(wǎng)拓?fù)涞那疤嵯?，該方法能夠表征分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的各種工作情況。本發(fā)明的貪心算法包括兩個(gè)主要過程。過程一不包含切負(fù)荷操作，即尋找一種不斷電的轉(zhuǎn)供方案；如果過程一找不到這種方案，則進(jìn)入過程二，通過切除一部分負(fù)荷，獲得可行的轉(zhuǎn)供方案。如圖1所示，本方法包含如下步驟：(1)當(dāng)供電區(qū)塊ai的電源點(diǎn)退出運(yùn)行，搜索所有與ai相鄰且處于正常供電狀態(tài)的區(qū)塊，并找到其為ai轉(zhuǎn)供所需要閉合的連接開關(guān)。記可為ai轉(zhuǎn)供電力的相鄰供電區(qū)塊總數(shù)為t。(2)進(jìn)入貪心算法過程一。過程一分為多步，最多執(zhí)行步驟數(shù)為t。(3)過程一第1步：任意閉合一個(gè)連接開關(guān)，遍歷所有可能情況。若任意一種情況下，潮流計(jì)算結(jié)果滿足正常運(yùn)行條件，則停止并輸出該轉(zhuǎn)供方案。否則，若t≥2，執(zhí)行過程一第2步；若t＜２，進(jìn)入貪心過程二。(4)過程一第2步。任意閉合兩個(gè)連接開關(guān)，遍歷所有可能情況。為了避免出現(xiàn)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，需要將ai劃分為2個(gè)子供電區(qū)ai1、ai2。以連接開關(guān)對(duì)應(yīng)的ai中的2個(gè)節(jié)點(diǎn)為端點(diǎn)，搜尋供電干路。從任意一側(cè)開始，依次試斷開干路上的各開關(guān)。若任意一種情況下，潮流計(jì)算結(jié)果滿足正常運(yùn)行條件，則停止并輸出該轉(zhuǎn)供方案。否則，若t≥3，執(zhí)行過程一第3步；若t＜3，進(jìn)入貪心過程二。(5)過程一第j步。任意閉合j個(gè)連接開關(guān)，遍歷所有可能情況。為了避免出現(xiàn)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，需要將ai劃分為j個(gè)子供電區(qū)ai1、ai2…aij。以連接開關(guān)對(duì)應(yīng)的ai中的j個(gè)節(jié)點(diǎn)為端點(diǎn)，搜尋供電干路。依次試斷開干路上的j-1個(gè)開關(guān)。若任意一種情況下，潮流計(jì)算結(jié)果滿足正常運(yùn)行條件，則停止并輸出該轉(zhuǎn)供方案。否則，若t≥j+1，執(zhí)行過程一第j+1步；若t＜j+1，進(jìn)入貪心過程二。(6)過程一第t步。閉合全部t個(gè)連接開關(guān)。為了避免出現(xiàn)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，需要將ai劃分為t個(gè)子供電區(qū)ai1、ai2…ait。以連接開關(guān)對(duì)應(yīng)的ai中的t個(gè)節(jié)點(diǎn)為端點(diǎn)，搜尋供電干路。依次試斷開干路上的t-1個(gè)開關(guān)。若任意一種情況下，潮流計(jì)算結(jié)果滿足正常運(yùn)行條件，則停止并輸出該轉(zhuǎn)供方案。否則，進(jìn)入貪心過程二。(7)貪心過程二第1步。定性分析可知，提供轉(zhuǎn)供電力的鄰近區(qū)塊越多，失電區(qū)塊所需切除的負(fù)荷就越少，因此在過程二中，t個(gè)連接開關(guān)均需閉合。(8)貪心過程二第2步。以t個(gè)連接開關(guān)對(duì)應(yīng)的ai中的t個(gè)節(jié)點(diǎn)為端點(diǎn)，搜尋供電干路。試斷開干路上的t-1個(gè)開關(guān)將ai劃分為t個(gè)子供電區(qū)，直到滿足前t-1個(gè)子供電區(qū)最大程度利用所連接的鄰近供電區(qū)塊。(9)貪心過程二第3步。易知，最后一個(gè)子供電區(qū)必然不能正常運(yùn)行。按照從小到大的順序依次切除連接其上的負(fù)荷，當(dāng)余下負(fù)荷恰能滿足正常運(yùn)行條件時(shí)，停止并輸出該轉(zhuǎn)供方案。實(shí)施例：以圖3為例，詳細(xì)解釋本發(fā)明提供方法的實(shí)施過程。圖3中的光伏-儲(chǔ)能系統(tǒng)處于吸收外界能量狀態(tài)，故等效的電源節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為0。該圖可以劃分為3個(gè)供電區(qū)塊a1{s1,c2,c3,l8,c9,l10,l11,e1，2,e2，3,e2，8,e3，9,e9，10,e9，11}、a2{c4,C5,c6,s7,l12,l13,l14,e4，5,e5，6,e6，7,e4，12,e5，13,e5，14}、a3{c15,l16,c17,l18,s19,e15，16,e15，17,e17，18,e17，19}。各負(fù)荷大小及電源節(jié)點(diǎn)容量上限見下表。l8l10l11l12負(fù)荷/kW1800200020001000l13l14l16l18負(fù)荷/kW1500150015002000s1s7s19容量/kW800070006000(1)當(dāng)s7因故退出運(yùn)行，搜索a2的鄰近供電區(qū)塊，有a1、a3，則t＝2，連接開關(guān)分別為e3，4、e6，15。(2)首先進(jìn)入貪心過程一，因?yàn)閠＝2，所以最多執(zhí)行兩步。(3)過程一第1步，閉合e3，4、e6，15中的任意一個(gè)開關(guān)。s1和s19的備用容量分別為2200kW和2500kW，而失電區(qū)a2總負(fù)荷為4000kW，易知第1步無任意情況滿足正常運(yùn)行條件。(4)過程一第2步，閉合e3，4、e6，15兩個(gè)開關(guān)。搜索與連接開關(guān)e3，4、e6，15對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)c4、c6之間的供電干路{e4，5,e5，6}。c6上不帶負(fù)荷，故應(yīng)斷開開關(guān)e4，5。由于c5所帶總負(fù)荷為3000kW，超過S19備用容量，則第2步仍無任意情況滿足正常運(yùn)行條件。(5)進(jìn)入貪心過程二，閉合e3，4、e6，15兩個(gè)開關(guān)。(6)斷開e4，5，l12所在子供電區(qū)最大程度利用a1。(7)切除l13，剩余l(xiāng)14，最后一個(gè)子供電區(qū)能正常運(yùn)行。輸出轉(zhuǎn)供方案{e3，4＝0→1,e6，15＝0→1,e4，5＝1→0,e5，13＝1→0}。全過程結(jié)束。工作人員根據(jù)輸出方案，對(duì)相應(yīng)開關(guān)進(jìn)行操作，即可完成對(duì)失電區(qū)域的電力轉(zhuǎn)供。當(dāng)前第1頁1 2 3