基于非线性整数规划的配电网负荷转供优化方法及其系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力系统故障分析方法领域，特别是一种基于非线性整数规划的配电 网负荷转供优化方法及其系统。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济的高速发展，对电力的依赖程度越来越高，电力安全的发展已经进 入了一个崭新的历史发展阶段。电网是关系国家能源安全和国民经济命脉的重要基础设 施和公用事业，承担着为经济社会发展和国计民生提供重要的能源保障、促进经济社会可 持续发展的重大责任。现代社会对电力供应的可靠性要求越来越高，电力工业的地位比W 往任何时候都更加重要，电力安全和高效已经是突出的问题。配电网设备数量大，种类多， 负荷分布范围广，网络结构复杂，运行过程具有很大的不确定性，故障的发生不可能完全避 免，因此必须充分研究在配电网中发生故障的情况下如何尽可能减少停电对用户用电造成 损失的问题。
[0003] 配电网在发生故障（通常为短路故障）的时候，各种继电保护和自动装置会检测 到相关设备的电压和电流发生异常的变化，当该种变化达到各种控制设备预先整定的动作 值时，该些控制设备将做出恰当的动作，一方面将故障隔离到合理的范围内，另一方面由于 故障隔离区域的存在，使得那些距离电源比隔离区域更远的负荷失去与原电源节点的通 路，从而也将停电。通过闭合常开的联络开关，可W将该些负荷短时转移到与原馈线相关联 的相邻馈线来供电，缩短停电的时间，此即负荷转供。
[0004] 由负荷转供的机理可见，若能针对某一特定故障对可W做出开合动作的支路进行 优化组合，将可W实现故障条件下受影响停电范围的最小化。由于电网具有暂态过程极其 短暂的特点，要求进行优化的数学模型应尽可能简单，尽量能应用到电网中常见的分析技 术，并能应用比较通用的优化算法来求解。本发明提出的该种基于非线性整数规划的配电 网负荷转供优化方法及系统具有重要的研究意义和工程应用价值。
【发明内容】
[0005] 针对上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种基于非线性整数规划的配电网 负荷转供优化方法及其系统，能够实现故障条件下受影响停电范围的最小化。
[0006] 一种基于非线性整数规划的配电网负荷转供优化方法，包括如下步骤：
[0007] 将配电网中的各条配电馈线映射为对应的各个树状拓扑结构图；
[000引根据连接各条配电馈线的联络开关，设置对应的模拟开关连接所述各个树状拓扑 结构图；
[0009] 根据连接的所述各个树状拓扑结构图建立数学模型；
[0010] 发生故障时，计算出所述数学模型的变量值；
[0011] 根据所述变量值进行负荷转供。
[0012] 一种基于非线性整数规划的配电网负荷转供优化系统，包括：
[0013] 映射模块，用于将配电网中的各条配电馈线映射为对应的各个树状拓扑结构图；
[0014] 模拟开关模块，用于根据连接各条配电馈线的联络开关，设置对应的模拟开关连 接所述各个树状拓扑结构图；
[0015] 数学模型模块，用于根据连接的所述各个树状拓扑结构图建立数学模型；
[0016] 处理模块，用于发生故障时，计算出所述数学模型的变量值，根据所述变量值进行 负荷转供。
[0017] 本发明的基于非线性整数规划的配电网负荷转供优化方法及其系统，将配电网中 相互关联的配电馈线映射成通过模拟开关连接的多个对应的树状拓扑结构图，根据所述多 个对应的树状拓扑结构图建立数学模型，根据所述数学模型，计算出所述数学模型中目标 函数的变量值，根据所述变量值进行负荷转供操作；在配电网内发生故障的情况下使得停 电损失最小，其中目标函数W及约束条件均用明确的数学表达式来表示，形成标准的非线 性整数数学模型，用通用的非线性整数规划算法来求解，求解出的变量值为配电网内开关 支路的开断组合，从而实现故障条件下受影响停电范围最小化的目的。
【附图说明】
[0018] 图1为一个实施例的基于非线性整数规划的配电网负荷转供优化方法的流程图；
[0019] 图2为一个实施例的基于非线性整数规划的配电网负荷转供优化方法的两个树 状拓扑结构连接图；
[0020] 图3为一个实施例的基于非线性整数规划的配电网负荷转供优化系统的结构示 意图。
【具体实施方式】
[0021] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图W及具体的实 施例，对本发明的技术方案作进一步地描述。
[0022] 请参阅图1中一个实施例的基于非线性整数规划的配电网负荷转供优化方法的 流程图。
[0023] 一种基于非线性整数规划的配电网负荷转供优化方法，包括如下步骤：
[0024] 步骤S101，将配电网中的各条配电馈线映射为对应的各个树状拓扑结构图；
[0025] 其中一个实施例中，每条配电馈线包括至少一个电源端和至少一个负荷端，不同 电源端之间、电源端与负荷端之间、W及不同负荷端之间通过交流输电线路、配电变压器或 开关设备连接。作为一条独立的配电馈线，有其独立的供电电源W及配电馈线中的负荷端， 其中通过交流输电线路连接实现电流的输送，通过配电变压器可实现电压的高低互相转 换，开关设备能将线路断开，隔离故障区域。
[0026] 其中一个实施例中，所述将配电网中的各条配电馈线映射为对应的各个树状拓扑 结构图，方法包括：
[0027] 把所述各条配电馈线的电源端和负荷端映射为所述树状拓扑结构图的节点；
[002引把交流输电线路、配电变压器W及开关设备映射为所述树状拓扑结构图的支路。
[0029] 树状拓扑结构图是在总线网上加上分支形成的，其传输介质可有多条分支，但不 形成闭合回路，具有一定容错能力，一般一个分支节点的故障不影响另一分支节点的工作， 具有连结简单，维护方便，易于扩展，故障隔离较容易等优点，将配电网中的各条配电馈线 映射为对应的各个树状拓扑结构图更符合配电馈线负荷端连结简单，维护方便，易于扩展， 故障隔离较容易等特性。
[0030] 步骤S102,根据连接各条配电馈线的联络开关，设置对应的模拟开关连接所述各 个树状拓扑结构图；
[0031] 配电网在发生故障（通常为短路故障）的时候，各种继电保护和自动装置会检测 到相关设备的电压和电流发生异常的变化，当所述变化达到各种控制设备预先设定的动作 值时，所述控制设备将作出恰当的动作，一方面将故障区域隔离到合理的范围内，另一方面 由于故障隔离区域的存在，使得那些距离电源端比故障区域更远的负荷端断开与电源端的 连接，从而也会停电；而通过闭合常开的联络开关，可W将该些距离电源端比故障区域更远 的负荷端转移到与原配电馈线相关联的相邻配电馈线线路中，由相邻配电馈线的电源端供 电，从而实现负荷转供。而根据连接各条配电馈线的联络开关，设置对应的模拟开关连接所 述各个树状拓扑结构图，将负荷转供关系映射为各个树状拓扑结构图通过模拟开关互相连 接的关系。
[0032] 步骤S103,根据连接的所述各个树状拓扑结构图建立数学模型；
[003