一种计及断路器拒动几率的恢复供电方法

文档序号:9598054阅读:480来源:国知局
一种计及断路器拒动几率的恢复供电方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种恢复供电方法,具体涉及一种计及断路器举动几率的恢复供电方 法。
【背景技术】
[0002] 随着我国工业化进程的不断加快以及经济水平的不断提高、电网建设不断加强, 电力网络则越来越复杂。与之对应在故障发生后的事故处理需要考虑的因素日益增多,因 此在电网故障发生后如何快速处理,对失压区域快速恢复供电则成为当下需要解决的热点 技术问题。
[0003] 目前,由于变电站自动化建设进程的加快以及人力资源成本的上涨,我国电网中 35kV、110kV及部分220kV变电站均已采用无人值守模式,这在节省人力与物力支出的同时 也改变了电网运行与调度的工作模式。因此目前在面临事故处理时大多采用远方遥控操作 完成,然而若在操作过程中断路器拒动则会延误延长送电时间,甚至要暂停送点对拒动断 路器进行检查和维修。所以在事故处理过程中需要选择一条可以稳定操作的输电路径恢复 送电,同时还需要考虑到恢复送电过程中断路器操作次数总和、操作过程中断路器拒动后 的重新路由以及输电路径中涉及的线路及变压器的负荷状态等因素。而人为的选择恢复送 电路径难以在短时间内进行全方面的考虑。

【发明内容】

[0004] 本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,提供一种计及断路器举 动几率的恢复供电方法,为电网出现事故后的快速恢复供电提供辅助决策的参考,缩短对 停电区域的复电时间、维护电网的安全稳定运行。
[0005] 为了实现上述目的,本发明的技术方案是:一种计及断路器举动几率的恢复供电 方法,依次包括以下过程:建立计及断路器拒动几率的电力系统网络模型,快速恢复供电路 径的多目标寻优。
[0006] 优选的,所述建立计及断路器拒动几率的电力系统模型包括以下步骤:
[0007] 步骤一:建立电力系统的简单网络模型,将电力系统中的母线与输电线路抽象成 网络模型中的节点与边;采取以下化简标准:将母线作为节点,双绕组变压器等效为一条 边,三绕组变压器等效为变压器三端母线的星型连接。将节点进行合并,对于同一变电站内 同一电压等级的母线上节点进行合并;通过以上步骤的化简,可以得到一张节点数为n,边 的条数为m的简单图G (v,e),可用η X η的矩阵A。表示:

[0010] 式中G。为电力系统的将电力网络抽象得到的简单图,eij为节点i到节点j的边; 该矩阵描述了电力网络基本的拓扑结构;
[0011] 步骤二:搜集断路器历史运行数据与额定参数,统计断路器的额定开断次数N、额 定开断电流Ie、已开断次数以及每次开断的电流大小。
[0012] 步骤三:实时计算断路器拒动几率,根据以上统计数据断路器的开断次数与开断 电流的关系,计算出断路器目前存在的磨损,其计算公式如下式(3)所示:
[0014] 其中Si为断路器第i次开断的磨损(由第i次开断的电流和厂商提供的参数得 到)。N为该断路器的额定开断次数,Μ为开断额定电流时的磨损。统计断路器前五年的历 史故障率,并取出五年中该断路器故障率的最大值λ_与最小值λ _。根据断路器的历史 故障率与断路器磨损状态计算其潜在拒动几率,其具体计算公式如下式(4)所示:
[0016] 步骤四:将断路器拒动几率作为线路权重形成新的加权网络模型,以断路器拒动 几率为大小作为权重为网络模型G中的边赋予权重。电力网络的模型则更新为:
[0020] 其中λ 为线路eij的可靠系数,λ ρ λ j分别为线路两侧开关的失效几率。
[0021] 优选的,所述快速恢复供电的多目标寻优包括以下步骤:
[0022] 步骤一:设置恢复送电路径长度为目标函数,如下所示:
[0023]
[0024] 上式中Μ与I分别代表事故后的主网与失压孤岛区域,D为在赋权网络模型中连 接主网与孤岛的路径长度,其计算公式如式(9):
[0026] 其值越小则表示涉及到的操作次数越少、操作的断路器可靠系数越高。为恢复 供电路径中线路或变压器的电气介数。
[0027] 步骤二:将目标函数作为蚁群算法的全局因子,设置蚁群算法中的信息素衰减系 数以及寻优的约束条件。
[0028] 步骤三:将网络模型中的介数作为局部更新因子,求取故障后主网中任意节点与 孤岛中任意节点的最短路径,并统计网络模型中不同线路和变压器的电气介数,并将其设 置为蚁群算法中的局部启发因子。
[0029] 步骤四:带入蚁群算法中迭代,采用蚁群算法进行迭代直至收敛,将求得的快速恢 复供电路径输出,其计算公式如下:
[0033] 式(10)表示蚂蚁k在t时刻从节点i向节点j移动的的几率,allowed为与节点 i相邻的可移动节点集合,τ U⑴、η。分别为t时刻支路e ^上的信息素和启发因子,本文 设定支路上的初始信息素 τ ^(〇) = 1、启发算子α、β为信息素与启发算 子的权重系数,取值0.5。式(11)表示支路eij上的信息素随时间衰减的关系,Ρ为衰减系 数,取值0.7,式(12)为全局信息素 Δ 的更新公式,其中Dk为第t次历遍中蚂蚁k 经过路径的目标函数值,采用上式(10)~(12)进行反复迭代,直至路径收敛。
[0034] 优选的,还包括恢复过程中二次故障后的回复路径重新路由。
[0035] 优选的,所述恢复过程中二次故障后的回复路径重新路由包括以下步骤:
[0036] 步骤一:将二次故障的设备标注为检修状态,在恢复送电过程中一旦发生二次故 障,则将故障元件标注为检修,即将该故障元件排除allow集合,在优化算法的备选节点中 删除。
[0037] 步骤二:以最后一次成功操作输电线路末端作为起点重新路由,以最后一次操作 成功的线路末端作为起点,失压区域中任意节点为终点计算最短路径,并统计电网中线路 和变压器的电气介数。做如此处理可以大幅度简化电气介数的运算过程,将主网中节点为 起点、失压区域中节点为中点进行计算需要进行MXN次运算,而以最近一次操作成功的线 路末端作为起点的运算仅需要1XN次(M为主网中的剩余节点个数、N为失压孤岛中剩余 节点的个数)。
[0038] 步骤三:将最后一次顺利操作的断路器作为起点寻找恢复供电路径,由于在蚁群 算法中将电气介数作为了局部启发因子就是为了提高复电过程中二次路由的选择性,因此 将最后一次成功操作的输电线路末端节点作为起点重新路由与完全重新路由不存在较大 差异,但是其计算的复杂程度则大大降低,完全重新路由的备选路径为MXN条,以最近一 次成功操作的输电线路或变压器的末端节点重新路由的备选路径为1XN条(M为主网中的 剩余节点个数、N为失压孤岛中剩余节点的个数)。
[0039] 从上述方法可以发现,本发明提出的一种计及断路器拒动几率的恢复供电方法, 结合断路器的历史运行数据给出了计及断路器拒动几率的复杂网络模型。同时该方法考虑 到在恢复供电过程中断路器拒动的几率以及恢复供电后的负荷分布,以建立的网络模型为 基础进行了多目标优化求解,并给出了基于蚁群算法的求解方法。该方法可以在电网发生 事故时快速寻优恢复供电路径,所求得路径具有操作少、可靠性高、二次故障后重新路由便 捷等优点,为电网事故后的快速恢复供电提供了理论依据和决策依据。
【附图说明】
[0040] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
[0041 ] 图1为本发明的方法流程图;
[0042] 图2为本发明建立计及断路器拒动几率的电力系统网络模型的方法流程图;
[0043] 图3为本发明快速恢复供电路径的多目标寻优的方法流程图;
[0044] 图4为本发明恢复过程中二次故障后的回复路径重新路由的方法流程图。
【具体实施方式】
[0045] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述。本发明实施例公开了一种计及断路器拒动几率的恢复供电方法,以实现电网事 故后快速恢复供电的目的。
[0046] 如图1所示:一种计及断路器举动几率的恢复供电方法,依次包括以下过程:建立 计及断路器拒动几率的电力系统网络模型,快速恢复供电路径的多目标寻优。
[0047] 所述建立计及断路器拒动几率的电力系统模型包括以下步骤:
[0048] S11,建立电力系统的简单网络模型,将电力系统中的母线与输电线路抽象成网络 模型中的节点与边;采取以下化简标准:将母线作为节点,双绕组变压器等效为一条边,三 绕组变压器等效为变压器三端母线的星型连接。将节点进行合并,对于同一变电站内同一 电压等级的母线上节点进行合并;通过以上步骤的化简,可以得到一张节点数为n,边的条 数为m的简单图G(v, e),可用ηΧη的矩阵A。表示:
[0049]
[0051] 式中G。为电力系统的将电力网络抽象得到的简单图,eij为节点i到节点j的边; 该矩阵描述了电力网络基本的拓扑结构;
[0052] S12,搜集断路器历史运行数据与额定参数,统计断路器的额定开断次数N、额定开 断电流Ie、已开断次数以及每次开断的电流大小。
[0053] S13,实时计算断路器拒动几率,根据以上统计数据断路器的开断次数与开断电流 的关系,计算出断路器目前存在的磨损,其计算公式如下式(3)所示:
[0055] 其中Si为断路器第i次开断的磨损(由第i次开断的电流和厂商提供的参数得 到)。N为该断路器的额定开断次数,Μ为开断额定电流时的磨损。统计断路器前五年的历 史故障率,并取出五年中该断路器故障率的最大值λ_与最小值λ _。根据断路器的历史 故障率与断路器磨损状态计算其潜在拒动几率,其具体计算公式如下式(4)所示:
[0057] S14,将断路器拒动几率作为线路权重形成新的加权网络模型,以断路器拒动几率 为大小作为权重为网络模型G中的边赋予权重。电力网络的模型则更新为:
[0061] 其中λ 为线路eij的可靠系数,λ ρ λ j分别为线路两侧开关的失效几率。
[0062] 综上所述,采用以上步骤所建立的网络模型,不仅反映了常规恢复送电过程中断 路器的操作次数,同时也计入了断路器的健康状态和拒动几率。在该网络模型中的最短路 径即为操作次数和可靠系数最高的路径。
[0063] 如图2所述快速恢
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