一种含分布式电源的配电网智能故障恢复方法
【专利摘要】本发明公开了一种含分布式电源的配电网智能故障恢复方法，该方法针对目前配电网中发生的大部分是暂时性故障，考虑配电网中分布式电源的渗透率逐渐提高，故障恢复方法根据故障影响范围，以一级负荷以及负荷总恢复率为判据选择基于分布式电源或基于拓扑重构的恢复方法。在故障恢复过程中，为隔离故障点并恢复失电的非故障负荷，以故障恢复时间和故障恢复影响支路负荷率最小和可能恢复负荷最大为目标函数，逐步恢复配电网中的负荷。本发明以53节点网络为测试系统给出了详细的算法描述，并通过一系列的实验证明所提方法在提高故障恢复速度以及有效提高了一级负荷的恢复速度。
【专利说明】
-种含分布式电源的配电网智能故障恢复方法
技术领域
[0001] 本发明设及含分布式电源和故障恢复领域，尤其设及一种含分布式电源的配电网 智能故障恢复方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，为减少化石燃料燃烧造成的溫室气体排放，提高配电网的稳定性，各种形 式的分布式电源渗透率得到了显著的提高。但由于分布式电源接入配电网带来的双向潮 流，可能造成系统故障率提高和保护失效等问题，运对配电网的运行控制与故障恢复速度 提出了新的要求。同时，在分布式电源高渗透率的配网中，分布式电源也可W为故障恢复提 供能源，加快故障恢复的速度。
[0003] -般来说，故障恢复是在尽可能短的时间内最大程度的恢复失电负荷的供应，特 别是一级负荷。然而目前常用的故障恢复方法没有考虑故障的影响范围，在故障时均采用 拓扑重构的方法进行故障恢复。但由于配网中暂时性故障较多，频繁的拓扑重构引起的潮 流变化对于系统的安全性和稳定性也是不利的。此外，拓扑重构的方法需要操作关联开关， 一般而言，关联开关的操作时间相比于支路上断路器的操作要更耗时。因此，从故障恢复的 时间上考虑，在发生小范围故障的情况下，采用改变系统拓扑结构的方法进行故障恢复也 是不利的。
[0004] 在分布式电源高渗透率下的配网中，一些小范围故障可W在不改变系统拓扑结构 的情况下，依靠附近的分布式电源对失电负荷的重新恢复供电。然而，由于配网中分布式电 源的容量有限，在故障恢复的过程中需要对故障的范围和故障恢复过程中分布式供电能力 合理的权衡找出合适的故障恢复方法，才能最大限度的利用分布式电源，提高故障恢复的 速度。因此，针对上述问题，要想实现配网中智能故障恢复策略，就需要有一个合理的判据 来区分基于分布式电源的故障恢复方法和基于拓扑重构的故障恢复方法。故障恢复率是评 判故障恢复的一大重要指标，因此，一级负荷的故障恢复率W及所有失电负荷的恢复率被 用作区分两种方法的使用范围。同时，确定故障恢复所采用的方法后，在选择恢复路径的 时，需要同时考虑故障恢复的时间，故障恢复的速度W及故障恢复对于配网内其他正常线 路的影响。基于运一认识，本发明建立了一个同时考虑运=个因素的故障恢复模型，实现在 故障恢复过程中达到在尽可能短的时间内，恢复尽可能多的负荷，尤其是一级负荷，并且保 证恢复过程中对于配网中其他线路的影响最小，即最终实现了故障恢复的快速性与安全性 的折中最优。
【发明内容】
[0005] 针对现有故障恢复策略的不足，本发明的目的在于提出了一种含分布式电源的配 电网智能故障恢复方法。
[0006] 本发明的目的是通过W下技术手段实现的，具体的实施步骤如下：一种含分布式 电源的配电网智能故障恢复方法，该方法包括W下步骤：
[0007] 步骤(1):每隔时间At检测配电网系统中所有节点是否有故障；
[0008] 步骤(2):当故障发生后，根据配电网系统中的拓扑结构，断开受故障影响的支路 隔离开关，并计算故障时刻的潮流分布；
[0009] 步骤(3):根据潮流分布，判断失电区域内分布式电源容量是否可W满足失电负荷 的供应;具体为:若分布式电源容量可W满足所有处于失电状态的一级负荷W及处于失电 状态的非一级负荷的80%，即满足：
[0010] EPdGs^ EPcritical loads+80 % X EPnoncritical loads
[0011] 其中，E时Gs表示失电区域内所有分布式电源的可用容量；EPcritical loads表示失电 状态的一级负荷，E Pnoncritical loads失电区域内的非一级负荷;则在此次故障恢复过程中， 采用基于分布式电源的故障恢复方法进行恢复;否则，改变系统的关联开关状态对故障进 行恢复。
[0012] 进一步地，所述步骤3中，基于分布式电源的故障恢复方法，具体为：
[0013] (Al)计算当前状态下所有可恢复支路的负荷恢复能力，其中包括直接恢复负荷大 小W及每条可恢复支路对剩余待恢复负荷的位置关系;所述可恢复支路不包括系统关联开 关，具体为：
[0014] (Al. 1)假设当前状态下共有n条支路可恢复，若恢复其中一条支路，就可W使一部 分负荷恢复供应，则该部分负荷为该条支路的直接恢复负荷;第i条可恢复支路的直接恢复 负荷用表达式(1)计算：
[0015]
[0016] 其中，k为第i条可恢复支路的直接恢复负荷的个数;为第j个直接恢复负荷的权 重，若为一级负荷Pj = 100;否则，Pj = 1 ;Pj为第j个直接恢复负荷的大小；
[0017] TAl 笛i义而'版包古隙的间巧'版包伤溫P; -loads(i)用表达式（2)计算：
[001 引
[0019] 其中，m为选择恢复第i条可恢复支路后，剩余待恢复负荷的个数;PindireGt loads, U， 恢复第i条可恢复支路后，第q个待恢复负荷的大小;distances为在恢复第i条可恢复支路 后，恢复第q个待恢复负荷需恢复的支路数量；
[0020] (Al. 3)综合考虑直接/间接恢复负荷，第i条可恢复支路的负荷恢复能力，用表达 式(3)计算：
[0021 ] P recover loads ( i )= Pdirect loads ( i )+Pindirect loads(i) (3)
[0022] (A2)将每条可恢复支路的负荷恢复能力和时间成本，按照重要性等级加权S者的 归一化值，进而W此作为可恢复支路的恢复代价矩阵元素，每次从矩阵中选择一条代价最 小的支路;其中，可恢复支路的恢复代价，用表达式(5)计算：
[0023] (A3)将每条可恢复支路的负荷恢复能力和时间成本，按照重要性等级加权S者的 归一化值，进而W此作为可恢复支路的恢复代价矩阵元素，每次从矩阵中选择一条代价最 小的支路;其中，可恢复支路的恢复代价，用表达式(5)计算：
[0024] Cost(i)=执 4 (fii)+03 4 (f3i) (5)
[0025] 其中，fii为时间成本的归一化值;f3i为支路负荷恢复能力的归一化值;&为时间成 本的权重，&=1;抗为支路负荷恢复能力的权重，抗=5;而d)为惩罚函数，对于XG [0，1]有
[0026]
(6)
[0027] (A4)计算并检验系统的恢复此条支路后是否满足潮流运行约束和线路安全约束； 对于所有的支路，其线路安全约束为：
[002引
[0029]
[0030] 其中，Y为线路电压的下限;F为线路电压的下限;V为线路电压；7为线路电流的上 限；I为线路电流；
[0031] (A5)若不满足，则从可恢复支路中排除当前不满足约束的支路;重复步骤(A3)和 (A4)，直到找到满足约束条件的最小可恢复支路;恢复该满足约束条件的最小可恢复支路， 更新系统的拓扑结构。
[0032] (A6)重复步骤(Al)~(A5)，直到恢复所有可恢复负荷。
[0033] 进一步地，所述步骤3中，改变系统拓扑结构对故障进行恢复，具体为：
[0034] (BI)计算当前状态下所有可恢复支路的负荷恢复能力，其中包括直接恢复负荷大 小W及每条可恢复支路对剩余待恢复负荷的位置关系；所述可恢复支路包括系统关联开 关，具体为：
[0035] (BI. 1)假设当前状态下共有n条支路可恢复，若恢复其中一条支路，就可W使一部 分负荷恢复供应，则该部分负荷为该条支路的直接恢复负荷;第i条可恢复支路的直接恢复 负荷用表达式(1)计算：
[003引
〔1)
[0037] 其中，k为第i条可恢复支路的直接恢复负荷的个数;为第j个直接恢复负荷的权 重，若为一级负荷Pj = 100;否则，Pj = 1 ;Pj为第j个直接恢复负荷的大小；
[0038] 化1.2 )第i条可恢复专路的间接恢复债荷PindireGt loads ( i )用表达式（2 )计算：
[0039]
[0040] 其中，m为选择恢复第i条可恢复支路后，剩余待恢复负荷的个数;Pindireet loads, U， 恢复第i条可恢复支路后，第q个待恢复负荷的大小;distances为在恢复第i条可恢复支路 后，恢复第q个待恢复负荷需恢复的支路数量；
[0041 ] (BI. 3)综合考虑直接/间接恢复负荷，第i条可恢复支路的负荷恢复能力，用表达 式(3)计算：
[0042] P recover loads ( i ) -Pdirect loads ( i )+Pindirect loads ( i ) (3)
[0043] (B2)计算当前状态下所有可恢复支路的风险系数，即为由于恢复某条支路而可能 造成其他非故障支路负荷率增长的归一化加权值;具体为：
[0044] 第i条可恢复支路的风险系数用表达式(4)计算：
[0045]
[0046] 其中，L为恢复第i条可恢复支路后，引起潮流变化的支路数量；Ii为第I条支路的 实际电流;Ilimit, 1为第1条支路的电流容量；
[0047] (B3)计算当前状态下所有可恢复支路的操作时间成本;将系统中所有节点按照其 连接的母线分成不同区域，若支路上的开关为关联开关，则时间成本为0.4;若支路上开关 不是关联开关，根据支路两端连接的节点是否处于同一区域判断时间成本，若在同一区域 内，则断路器时间成本为0.1;若不在同一区域内，则断路器时间成本为0.2;
[004引（B4)将每条可恢复支路的负荷恢复能力，风险系数W及时间成本，按照重要性等 级加权=者的归一化值，进而W此作为可恢复支路的恢复代价矩阵元素，每次从矩阵中选 择一条代价最小的支路;其中，可恢复支路的恢复代价，用表达式(5)计算：
[0049] Cost(i)=执 4 (fii)+02 4 (f2i)+03 4 (f3i) (5)
[0050] 其中，f Ii为时间成本的归一化值;f2i为支路风险系数的归一化值;f3i为支路负荷 恢复能力的归一化值;&为时间成本的权重，& = 1;&为支路风险系数的权重，& = 3;抗为支 路负荷恢复能力的权重，抗=5;而4为惩罚函数，对于XG [0，1]有
[0化1]
(6)
[0052] (B5)计算并检验系统的恢复此条支路后是否满足潮流运行约束和线路安全约束； 对于所有的支路，其线路安全约束为：
[0化3]
[0化4]
[0055] 其中，Y为线路电压的下限;r为线路电压的下限;V为线路电压;7为线路电流的上 限；I为线路电流；
[0056] (B6)若不满足，则从可恢复支路中排除当前不满足约束的支路;重复步骤(B4)~ (B5)，直到找到满足约束条件的最小可恢复支路;恢复该满足约束条件的最小可恢复支路， 更新系统的拓扑结构。
[0057] (B7)重复步骤(BI)~(B6)，直到恢复所有可恢复负荷。
[0058] 本发明的有益效果在于:本发明根据故障影响范围和故障内分布式电源对失电负 荷的恢复能力，充分考虑一级负荷的重要性W及恢复过程中对于系统安全性和稳定性的影 响，实现了智能故障恢复算法。该智能恢复算法，可W实现在满足一级负荷的快速恢复的前 提下，充分利用故障区域内的分布式电源选择性的恢复一部分非一级负荷，可W有效减少 故障恢复的时间代价W及频繁系统拓扑结构变化对于系统稳定性和安全性的影响。
【附图说明】
[0059] 图1是本发明的处理流程图；
[0060] 图2是本方法的测试系统(53节点网络)拓扑示意图；
[0061 ]图3是测试系统中各节点的有功功率和无功功率；
[0062] 图4是本发明实施例1中，两种故障恢复方法下，一级负荷/所有负荷恢复率变化 图；
[0063] 图5是本发明实施例1中，两种故障恢复方法下，节点过电压率曲线；
[0064] 图6是本发明实施例1中，两种故障恢复方法下，线路电流裕量曲线；
[0065] 图7是本发明实施例1中，两种故障恢复方法下，恢复成本曲线；
[0066] 图8是本发明实施例2中，两种故障恢复方法下，一级负荷/所有负荷恢复率变化 图；
[0067] 图9是本发明实施例2中，两种故障恢复方法下，节点过电压率曲线；
[0068] 图10是本发明实施例2中，两种故障恢复方法下，线路电流裕量曲线；
[0069] 图11是本发明实施例2中，两种故障恢复方法下，恢复成本曲线。 具体实施方案
[0070] 下面结合附图对本发明做进一步详述：
[0071] 图1所示的是该发明的处理流程图。其具体的实施将结合具体实例描述如下。W53 节点测试网络对其具体步骤进行描述，其拓扑结构如图2所示。
[0072] 系统中各节点的负荷数据曲线如图3所示。其中，节点8、9、12、18、22、30、33、39、40 为一级负荷节点;而在节点19、24、35、49、28、37、39、27上有分布式电源。
[0073] (1)每隔时间At进行检测，在当前时刻，配电网系统中所有节点是否有有故障。
[0074] (2)当故障发生后，根据配电网系统中的拓扑结构，断开受故障影响的支路隔离开 关，并计算故障时刻的潮流分布。
[0075] (3)为了减少由系统拓扑结构频繁变化引起系统潮流频繁变化，和系统中关联开 关的频繁操作，在故障恢复前，根据潮流分布，判断失电区域内分布式电源容量是否可W满 足失电负荷的供应。具体为:若分布式电源容量可W满足所有处于失电状态的一级负荷W 及处于失电状态的非一级负荷的80%，即满足：
[0076] EPdGs^ EPcritical loads+80 % X EPnoncritical loads
[0077] 其中，E时Gs表示失电区域内所有分布式电源的可用容量；EPcritical loads表示失电 状态的一级负荷，E Pnnnaitkal loads失电区域内的非一级负荷;则在此次故障恢复过程中，采 用基于分布式电源的故障恢复方法进行恢复;否则，改变系统的关联开关状态对故障进行 恢复。
[0078] (4)根据步骤3中的条件判断选择相应的拓扑重构方法若为基于分布式电源的故 障恢复方法，具体为：
[0079] (4.1)计算当前状态下所有可恢复支路的负荷恢复能力，其中包括直接恢复负荷 大小W及每条可恢复支路对剩余待恢复负荷的位置关系;所述可恢复支路包括系统关联开 关，具体为：
[0080] (4.1.1)假设当前状态下共有n条支路可恢复，若恢复其中一条支路，就可W使一 部分负荷恢复供应，则该部分负荷为该条支路的直接恢复负荷;第i条可恢复支路的直接恢 复负荷用表达式(1)计算：
[0081 ]
Cl)
[0082]其中，k为第i条可恢复支路的直接恢复负荷的个数;Pj为第j个直接恢复负荷的权 重，若为一级负荷Pj = 100;否则，Pj = 1 ;Pj为第j个直接恢复负荷的大小；
[OOW] M 1 9、笠1?义而'版包古臨的间化'版复负荷Pindirect loads(i)用表达式（2)计算：
[0084] (2)
[0085] 其中，m为选择恢复第i条可恢复支路后，剩余待恢复负荷的个数;Pindireet loads, U， 恢复第i条可恢复支路后，第q个待恢复负荷的大小;distances为在恢复第i条可恢复支路 后，恢复第q个待恢复负荷需恢复的支路数量；
[0086] (4.1.3)综合考虑直接/间接恢复负荷，第i条可恢复支路的负荷恢复能力，用表达 式(3)计算：
[0087] P recover loads ( i ) -Pdirect loads ( i )+Pindirect loads ( i ) (3)
[0088] (4.2)计算当前状态下所有可恢复支路的操作时间成本;将系统中所有节点按照 其连接的母线分成不同区域，若支路上的开关为关联开关，则时间成本为0.4;若支路上开 关不是关联开关，根据支路两端连接的节点是否处于同一区域判断时间成本，若在同一区 域内，则断路器时间成本为0.1;若不在同一区域内，则断路器时间成本为0.2;
[0089] (4.3)将每条可恢复支路的负荷恢复能力，风险系数W及时间成本，按照重要性等 级加权=者的归一化值，进而W此作为可恢复支路的恢复代价矩阵元素，每次从矩阵中选 择一条代价最小的支路;其中，可恢复支路的恢复代价，用表达式(5)计算：
[0090] Cost(i)=执(Hfii)+&(Hf2i)+抗(Hf3i) (5)
[0091] 其中，f Ii为时间成本的归一化值;f2i为支路风险系数的归一化值;f3i为支路负荷 恢复能力的归一化值;&为时间成本的权重，& = 1 为支路风险系数的权重，& = 3;抗为支 路负荷恢复能力的权重，抗=5;而4为惩罚函数，对于X G [0，1 ]有
[0092]
(6)
[0093] (4.4)计算并检验系统的恢复此条支路后，是否满足潮流运行约束和线路安全约 束;对于所有的支路，其线路安全约束为：
[0094] v<v<v
[0095] /2 < f
[0096] 其中，Y为线路电压的下限；r为线路电压的下限;V为线路电压;7为线路电流的上 限；I为线路电流；
[0097] (4.5)若不满足，则从可恢复支路中排除当前不满足约束的支路，重复步骤(4.3)， (4.4)直到找到满足约束条件的最小可恢复支路;恢复该满足约束条件的最小可恢复支路， 更新系统的拓扑结构。
[0098] (4.6)重复步骤(4.1巧lj(4.5)，直到恢复所有可恢复负荷。
[0099] (5)根据步骤3中的条件判断选择相应的拓扑重构方法若为基于拓扑重构的故障 恢复方法，具体为：
[0100] (5.1)计算当前状态下所有可恢复支路的负荷恢复能力，其中包括直接恢复负荷 大小W及每条可恢复支路对剩余待恢复负荷的位置关系;所述可恢复支路包括系统关联开 关，具体为：
[0101] (5.1.1)假设当前状态下共有n条支路可恢复，若恢复其中一条支路，就可W使一 部分负荷恢复供应，则该部分负荷为该条支路的直接恢复负荷;第i条可恢复支路的直接恢 复负荷用表达式(1)计算：
[0102]
(1)
[0103] 其中，k为第i条可恢复支路的直接恢复负荷的个数;为第j个直接恢复负荷的权 重，若为一级负荷Pj = 100;否则，Pj = 1 ;Pj为第j个直接恢复负荷的大小；
[0104] 化1 笛i条而'版信古隙的巧按'吹复负荷PindireGt loads(i)用表达式（2)计算：
[0105] (2)
[0106] 其中，m为选择恢复第i条可恢复支路后，剩余待恢复负荷的个数;Pindireet loads, U， 恢复第i条可恢复支路后，第q个待恢复负荷的大小;distances为在恢复第i条可恢复支路 后，恢复第q个待恢复负荷需恢复的支路数量；
[0107] (5.1.3)综合考虑直接/间接恢复负荷，第i条可恢复支路的负荷恢复能力，用表达 式(3)计算：
[010引 Precover loads ( i ) -Pdirect loads ( i )+Pindirect loads ( i ) ( 3 )
[0109] (5.2)计算当前状态下所有可恢复支路的风险系数，即为由于恢复某条支路而可 能造成其他非故障支路负荷率增长的归一化加权值;具体为：
[0110] 第i条可恢复支路的风险系数用表达式(4)计算：
[0111]
(4)
[0112] 其中，L为恢复第i条可恢复支路后，引起潮流变化的支路数量；Ii为第1条支路的 实际电流;Ilimit, 1为第1条支路的电流容量；
[0113] (5.3)计算当前状态下所有可恢复支路的操作时间成本;将系统中所有节点按照 其连接的母线分成不同区域，若支路上的开关为关联开关，则时间成本为0.4;若支路上开 关不是关联开关，根据支路两端连接的节点是否处于同一区域判断时间成本，若在同一区 域内，则断路器时间成本为0.1;若不在同一区域内，则断路器时间成本为0.2;
[0114] (5.4)将每条可恢复支路的负荷恢复能力，风险系数W及时间成本，按照重要性等 级加权=者的归一化值，进而W此作为可恢复支路的恢复代价矩阵元素，每次从矩阵中选 择一条代价最小的支路;其中，可恢复支路的恢复代价，用表达式(5)计算：
[0115] Cost(i)=执(Hfii)+&(Hf2i)+抗 4也〇 (5)
[0116] 其中，f Ii为时间成本的归一化值;f 2功支路风险系数的归一化值;f3i为支路负荷 恢复能力的归一化值;&为时间成本的权重，& = 1 为支路风险系数的权重，& = 3;抗为支 路负荷恢复能力的权重，抗=5;而4为惩罚函数，对于XG [0，1]有
[0117]
C6)
[0118] (5.5)计算并检验系统的恢复此条支路后，是否满足潮流运行约束和线路安全约 束;对于所有的支路，其线路安全约束为：
[0119] v<v<v
[0120]
[0121] 其中，Y为线路电压的下限；F为线路电压的下限;V为线路电压;7为线路电流的上 限；I为线路电流；
[0122] (5.6)若不满足，则从可恢复支路中排除当前不满足约束的支路，重复步骤(5.1)， (5.5)直到找到满足约束条件的最小可恢复支路;恢复该满足约束条件的最小可恢复支路， 更新系统的拓扑结构。
[0123] (5.7)重复步骤(5.1巧lj(5.6)，直到恢复所有可恢复负荷。
[0124] 下面结合附图和实施例对本发明的实施例进行详细的阐述，W下实施例中，在考 虑基于智能恢复故障的方法下，强调一级负荷的有限性，实现了一级负荷的快速恢复(实施 例1);在考虑一级负荷的前提下，考虑智能恢复方法，实现了分布式能源在故障恢复上的利 用最大化(实施例2)，意识本发明的有点和特征易于被本领域的技术人员理解，从而对本发 明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0125] 实施例1
[0126] 本实施例分析了在考虑一级负荷的前提下，当发生单节点故障时候，一级负荷W 及所有负荷的恢复程度，恢复代价W及恢复过程中对于系统稳定性和安全性的影响。
[0127] 系统分别运行在是否考虑一级负荷优先性和分区的条件下，分析系统中每个单节 点故障的恢复情况，W节点1发生故障为例，具体的过程如下：
[0128] (1)每隔时间At进行检测，在当前时刻，配电网系统中所有节点是否有有故障。
[0129] (2)当故障发生在节点1时，根据配电网系统中的拓扑结构，断开受故障影响的支 路隔离开关1-9,防止分布式电源运行于孤岛状态，并计算故障时刻的潮流分布。
[0130] (3)为了减少由系统拓扑结构频繁变化引起系统潮流频繁变化，和系统中关联开 关的频繁操作，在故障恢复前，根据步骤(2)中故障时刻的拓扑结构，判断在失电区域内分 布式电源容量是否可W满足失电负荷的供应;通过判断可知，分布式电源容量无法满足所 有一级负荷W及80%的失电负荷的供应，系统的拓扑结构必须改变，即改变系统的关联开 关状态。
[0131] (4)首先计算当前状态下所有可恢复支路(支路6、7、51、52和57)的负荷恢复能力。
[0132] (5)计算当前状态下各条可恢复支路的风险系数。
[0133] (6)计算当前状态下各条可恢复支路恢复的时间成本。
[0134] (7)将每条可恢复支路的负荷恢复能力，风险系数W及时间成本，按照重要性等级 加权=者的归一化值，进而W此作为可恢复支路的恢复代价矩阵元素，每次从矩阵中选择 一条代价最小的支路。
[0135] (8)计算并检验系统的恢复此条支路后的潮流运行约束和线路安全约束；
[0136] (9)若不满足所有约束条件，则重复步骤(7)，（8)直到找到满足约束条件的可恢复 支路;若满足所有约束条件，则更新系统的拓扑结构
[0137] (10)重复步骤(1)~(9)，直到恢复所有可恢复负荷。
[0138] 考虑系统中所有单节点故障情况，重复上述实验步骤（I)-(IO)。比较两组对比实 验结果，如图4~图7所示。由实施例1可知，当考虑一级负荷的优先性和由于分区导致之路 操作时间代价不同运两个因素，明显提高了一级负荷的恢复速度，但对于总体故障恢复的 速度并没有影响，对于系统的安全性和稳定性也稍有提高。由于一级负荷的优先性，导致少 数单节点故障情况下恢复成本提高，但由于考虑分区，可W有效利用同一区域内的非故障 节点恢复供电对于降低系统的故障恢复成本有显著作用。
[0139] 实施例2
[0140] 本实施例分析了在智能故障恢复方法的前提下，当发生单节点故障时候，一级负 荷W及所有负荷的恢复程度，恢复代价W及恢复过程中对于系统稳定性和安全性的影响。
[0141] 系统分别运行在考虑是否采用智能故障恢复方法的条件下，分析系统中每个节点 发生故障的恢复情况，W节点1发生故障为例，具体的过程如下：
[0142] (1)每隔时间At进行检测，在当前时刻，配电网系统中所有节点是否有有故障。
[0143] (2)当故障发生在节点1时，根据配电网系统中的拓扑结构，断开受故障影响的支 路隔离开关1~9,防止分布式电源运行于孤岛状态，并计算故障时刻的潮流分布。
[0144] (3)若考虑智能恢复方法，在故障恢复前，根据潮流分布判断在失电区域内分布式 电源容量是否可W满足失电负荷的供应;通过判断可知，分布式电源容量无法满足所有一 级负荷W及80 %的失电负荷的供应，系统的拓扑结构必须改变，即改变系统的关联开关状 态。若不考虑智能恢复方法，直接采用基于拓扑重构的故障恢复方法。
[0145] (4)首先计算当前状态下所有可恢复支路(支路6、7、51、52和57)的负荷恢复能力， 计算步骤如下：
[0146] (5)计算当前状态下各条可恢复支路的风险系数。
[0147] (6)计算当前状态下各条可恢复支路恢复的时间成本。
[0148] (7)将每条可恢复支路的负荷恢复能力，风险系数W及时间成本，按照重要性等级 加权=者的归一化值，进而W此作为可恢复支路的恢复代价矩阵元素，每次从矩阵中选择 一条代价最小的支路。
[0149] (8)计算并检验系统的恢复此条支路后的潮流运行约束和线路安全约束；
[0150] (9)若不满足所有约束条件，则重复步骤(7)，（8)直到找到满足约束条件的可恢复 支路;若满足所有约束条件，则更新系统的拓扑结构.
[0151] (10)重复步骤(1)~(9)，直到恢复所有可恢复负荷。
[0152] 考虑系统中所有单节点发生故障情况，重复上述实验步骤（1)-(10),比较两组实 验结果，如图8~图11所示。由实施例2可知，当采用智能故障恢复方法，明显提高了一级负 荷的恢复率和恢复速度，但对于总体故障恢复的速度并没有影响，而对系统的安全性和稳 定性也稍有提高。由于采用智能恢复算法可W有效利用故障范围内内的分布式电源恢复供 电，对降低故障恢复成本有显著作用。
【主权项】
1. 一种含分布式电源的配电网智能故障恢复方法，其特征在于该方法包括W下步骤： 步骤(1):每隔时间At检测配电网系统中所有节点是否有故障； 步骤(2):当故障发生后，根据配电网系统中的拓扑结构，断开受故障影响的支路隔离 开关，并计算故障时刻的潮流分布； 步骤(3):根据潮流分布，判断失电区域内分布式电源容量是否可W满足失电负荷的供 应;具体为:若分布式电源容量可W满足所有处于失电状态的一级负荷W及处于失电状态 的非一级负荷的80%，即满足：其中，Σ时Gs表示失电区域内所有分布式电源的可用容量；EPcritical loads表示失电状态 的一级负荷，EPnoncritical loads失电区域内的非一级负荷；则在此次故障恢复过程中，采用 基于分布式电源的故障恢复方法进行恢复;否则，改变系统的关联开关状态对故障进行恢 复。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，基于分布式电源的故障恢复 方法，具体为： (A1)计算当前状态下所有可恢复支路的负荷恢复能力，其中包括直接恢复负荷大小W 及每条可恢复支路对剩余待恢复负荷的位置关系;所述可恢复支路不包括系统关联开关， 具体为： (A1.1)假设当前状态下共有η条支路可恢复，若恢复其中一条支路，就可W使一部分负 荷恢复供应，则该部分负荷为该条支路的直接恢复负荷;第i条可恢复支路的直接恢复负荷 用表达式(1)计算：其中，k为第i条可恢复支路的直接恢复负荷的个数;Pj为第j个直接恢复负荷的权重，若 为一级负荷pj = 100;否则，pj = 1 ;Pj为第j个直接恢复负荷的大小； (A1.2)第i条可恢复支路的间接恢复负荷Pindirect loads(i)用表达式(2)计算：其中，m为选择恢复第i条可恢复支路后，剩余待恢复负荷的个数;Pindireet loads,U，恢复 第i条可恢复支路后，第q个待恢复负荷的大小;distances为在恢复第i条可恢复支路后，恢 复第q个待恢复负荷需恢复的支路数量； (A1.3)综合考虑直接/间接恢复负荷，第i条可恢复支路的负荷恢复能力，用表达式(3) 计算： Precover loads ( ? ) -Pdirect loads ( ? )+Pindirect loads ( ? ) ( 3 ) (A2)计算当前状态下所有可恢复支路的操作时间成本;将系统中所有节点按照其连接 的母线分成不同区域，若支路上的开关为关联开关，则时间成本为0.4;若支路上开关不是 关联开关，根据支路两端连接的节点是否处于同一区域判断时间成本，若在同一区域内，贝U 断路器时间成本为0.1;若不在同一区域内，则断路器时间成本为0.2; (A3)将每条可恢复支路的负荷恢复能力和时间成本，按照重要性等级加权Ξ者的归一 化值，进而w此作为可恢复支路的恢复代价矩阵元素，每次从矩阵中选择一条代价最小的 支路;其中，可恢复支路的恢复代价，用表达式(5)计算： 0〇8?(?)=β?Φ 0-??)+β3φ (f3i) (5) 其中，fli为时间成本的归一化值;f3i为支路负荷恢复能力的归一化值;β?为时间成本的 权重，01=1;抗为支路负荷恢复能力的权重，抗=5;而Φ为惩罚函数，对于xe[0，l]有(A4)计算并检验系统的恢复此条支路后是否满足潮流运行约束和线路安全约束;对于 所有的支路，其线路安全约束为：其中，Y为线路电压的下限；F为线路电压的下限;V为线路电压;7为线路电流的上限；I 为线路电流； (A5)若不满足，则从可恢复支路中排除当前不满足约束的支路;重复步骤(A3)和(A4)， 直到找到满足约束条件的最小可恢复支路;恢复该满足约束条件的最小可恢复支路，更新 系统的拓扑结构。 (A6)重复步骤(A1)~(A5)，直到恢复所有可恢复负荷。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，改变系统拓扑结构对故障进 行恢复，具体为： (B1)计算当前状态下所有可恢复支路的负荷恢复能力，其中包括直接恢复负荷大小W 及每条可恢复支路对剩余待恢复负荷的位置关系;所述可恢复支路包括系统关联开关，具 体为： (B1.1)假设当前状态下共有η条支路可恢复，若恢复其中一条支路，就可W使一部分负 荷恢复供应，则该部分负荷为该条支路的直接恢复负荷;第i条可恢复支路的直接恢复负荷 用表达式(1)计算：其中，k为第i条可恢复支路的直接恢复负荷的个数;Pj为第j个直接恢复负荷的权重，若 为一级负荷pj = 100;否则，pj = 1 ;Pj为第j个直接恢复负荷的大小； (B1.2)第i条可恢复支路的间接恢复负荷Pindireet iDads(i)用表达式(2)计算：其中，m为选择恢复第i条可恢复支路后，剩余待恢复负荷的个数;Pindireet loads,U，恢复 第i条可恢复支路后，第q个待恢复负荷的大小;distances为在恢复第i条可恢复支路后，恢 复第q个待恢复负荷需恢复的支路数量； (B1.3)综合考虑直接/间接恢复负荷，第i条可恢复支路的负荷恢复能力，用表达式(3) 计算： Precover loads (i)二Pdirect loads(i)+Pindirect loads(i)(3) (B2)计算当前状态下所有可恢复支路的风险系数，即为由于恢复某条支路而可能造成 其他非故障支路负荷率增长的归一化加权值;具体为： 第i条可恢复支路的风险系数用表达式(4)计算：其中，L为恢复第i条可恢复支路后，引起潮流变化的支路数量;II为第1条支路的实际电 流；Ilimit, 1为第1条支路的电流容量； (B3)计算当前状态下所有可恢复支路的操作时间成本;将系统中所有节点按照其连接 的母线分成不同区域，若支路上的开关为关联开关，则时间成本为0.4;若支路上开关不是 关联开关，根据支路两端连接的节点是否处于同一区域判断时间成本，若在同一区域内，贝U 断路器时间成本为0.1;若不在同一区域内，则断路器时间成本为0.2; (B4)将每条可恢复支路的负荷恢复能力，风险系数W及时间成本，按照重要性等级加 权Ξ者的归一化值，进而W此作为可恢复支路的恢复代价矩阵元素，每次从矩阵中选择一 条代价最小的支路;其中，可恢复支路的恢复代价，用表达式(5)计算： Cost(i)=&(!) (fii)+&4 祀〇+抗4 也i)巧） 其中，fli为时间成本的归一化值;f2功支路风险系数的归一化值;f3i为支路负荷恢复 能力的归一化值;0功时间成本的权重，01 = 1 为支路风险系数的权重，& = 3;抗为支路负 荷恢复能力的权重，抗=5;而Φ为惩罚函数，对于Xe [0，1 ]有(B5)计算并检验系统的恢复此条支路后是否满足潮流运行约束和线路安全约束;对于 所有的支路，其线路安全约束为：其中，Y为线路电压的下限;F为线路电压的下限;V为线路电压;7为线路电流的上限；I 为线路电流； (B6)若不满足，则从可恢复支路中排除当前不满足约束的支路;重复步骤(B4)~(B5)， 直到找到满足约束条件的最小可恢复支路;恢复该满足约束条件的最小可恢复支路，更新 系统的拓扑结构。 (B7)重复步骤(B1)~(B6)，直到恢复所有可恢复负荷。
【文档编号】H02J3/00GK105977970SQ201610452688
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月20日
【发明人】杨强, 蒋乐, 赵海麟
【申请人】浙江大学