一种基于负荷曲线的配电网动态供电恢复方法
【专利摘要】一种基于负荷曲线的配电网动态供电恢复方法，属于配电系统自动化【技术领域】。本发明利用计算机，通过程序，先输入基本参数，再计算各节点每个小时的有功、无功负荷并确定正常运行时的网架结构，确定故障区段及电源侧的供电路径和故障隔离后的网架结构，然后运用传统遗传算法确定故障修复期间各小时最少失负荷量的候选网架结构集合，最后确定故障修复期间的最优动态供电恢复方案。本发明充分利用负荷曲线，按小时制定动态恢复方案，使得网架结构在故障修复期间随负荷变化而改变，从而具有能有效减少因故障造成的停电区域，缩短用户停电时间，减少用户停电损失等特点。本发明可广泛应用于配电网供电恢复。
【专利说明】—种基于负荷曲线的配电网动态供电恢复方法
【技术领域】
[0001]本发明属于配电系统自动化【技术领域】，具体涉及一种基于负荷曲线的配电网动态供电恢复方法。
【背景技术】
[0002]电能与人们的生产和生活密切相关，可靠持续供电是对电力系统运行的基本要求之一。连接着输电网和用户的配电网是分配电能的重要环节，是电力系统的重要组成部分。量大面广的配电网在实际运行中难以避免故障的发生，故障停电将对用户造成经济损失，影响到人们的生活质量，因此配电网常采用闭环设计和开环运行，以便在故障发生时能有效地恢复停电负荷的供电。配电网供电恢复是指，发生故障的配电网在确定故障位置和进行隔离故障后，通过合理操作配电网馈线上的分段开关和馈线之间的联络开关恢复停电区域的负荷供电。通过配电网供电恢复能减少因故障造成的停电区域和缩短用户的停电时间，从而减小用户的停电损失和增加供电部门的售电量。因此，研究有效的配电网供电恢复方法，对提高配电网运行的安全性和供电的可靠性具有十分重要的意义。
[0003]现有配电网的供电恢复方法，如2008年第23卷第I期电气电子工程师学会的《电力系统》会刊(IEEE Transactions on Power Systems)中“考虑负荷变化的面向对象供电恢复专家系统的开发” (Development of an Object-Oriented Service RestorationExpert System With Load Variations)—文中，公开的方法是考虑负荷变化的专家系统供电恢复方法。所述方法的具体步骤是:对故障引起用户停电的情况进行逐步分析及恢复，即首先，计算与各停电区段的联络开关相连的主要备用馈线的可用电流余量，根据故障位置将相互连接的停电区段归并成若干组，当各停电区段组的负荷电流在指定时段内超过通过联络开关相连的主要备用馈线的可用载流余量时，该联络开关不能用于该停电区段组的供电恢复，否则该联络开关用于该停电区段组的供电恢复。其次，当还有停电区段没有恢复供电时，将该停电区域中的分支点所在区段及该区段与故障区段之间的停电区段形成主停电区段组，其余的相互连接的停电区段形成停电区段组，把主停电区段组与具有最大可用载流量的主要备用馈线相连接的停电区段组合并，其他停电区段组则作为单独停电区段组恢复。再次，当还有停电区段没有恢复供电时，从能使主要备用馈线的载流量最大的联络开关开始，每次将该主要备用馈线的一个区段转移到连接该联络开关且正在运行的次要备用馈线上，直到能尽量多地恢复停电区段的负荷供电为止；当没有得到合适的恢复方案时，选用另一条次要备用馈线重复这一步。然后，当搜索了所有的次要备用馈线还有停电区段没有恢复供电时，再通过负荷的不断转移实现最多的停电区段的供电恢复。最后，通过潮流计算确保供电恢复方案满足电压约束和馈线载流量约束的要求。该供电恢复方法中，考虑负荷变化所采用的终止供电恢复过程的原则是，接受停电区段负荷的馈线的载流余量在指定时段内小于停电区段的负荷电流。该方法的主要缺点是:①该方法中的指定时段实际上指的是故障修复时间，因此只能按故障修复时间考虑负荷的变化，不能按小时考虑故障修复期间负荷随时间的变化规律；②采用的终止供电恢复过程的原则会导致放弃故障修复时间内的某段时间中并不会使接受停电区段负荷的馈线过载的供电恢复方案，从而导致部分负荷停电时间的增加；③在故障修复期间只能得到一个网架结构，不能根据负荷变化调整网架结构来减少用户的停电时间；④在得到最终的供电恢复方案后才通过潮流计算来判断方案是否满足电压约束，当该方案不满足电压约束时，不能制定合理的供电恢复方案。因此用该方法不能充分利用负荷随时间的变化规律来制定有效的供电恢复方案，不能减少因故障造成的停电区域和缩短用户的停电时间，从而不能减小用户的停电损失。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有配电网的供电恢复方法的不足，提出一种基于负荷曲线的配电网动态供电恢复方法，具有在供电恢复过程中，基于负荷曲线按小时考虑负荷大小的变化，以失负荷量最少为目标，支路电流和节点电压安全约束为条件优选配电网故障修复期间各小时的网架结构形成候选网架集合，进而得到故障修复期间能随负荷变化而改变、使开关动作次数最少的动态供电恢复方案等特点，从而为制定合理的供电恢复方案提供科学依据，能有效减少因故障造成的停电区域、缩短用户的停电时间和减小用户的停电损失。
[0005]实现本发明目的之技术方案是:一种基于负荷曲线的配电网动态供电恢复方法，利用计算机，通过程序，先输入基本参数，再根据负荷曲线计算每个小时的有功无功负荷和确定正常运行时的网架结构、确定故障区段及上游的供电路径和故障隔离后的网架结构，然后运用传统遗传算法确定故障修复期间各小时最少失负荷量的候选网架结构集合，最后确定故障修复期间的最优动态供电恢复方案。所述方法的具体步骤如下:
[0006](I)输入基本参数
[0007]首先，输入计算所需的基本参数，包括配电网的基本参数和传统遗传算法的参数。配电网的基本参数包括线路总数(M)，线路编号、线路首末端节点编号、线路电阻(R)、线路电抗(X)、线路载流量、线路开关类型(未装设开关、装设分段开关、装设联络开关)、线路所在馈线编号；节点总数(N)，电源节点总数(Ks)、电源节点编号，节点有功负荷(PJ、节点无功负荷(QJ、节点负荷类型、各种负荷类型的有功日负荷率曲线；节点电压上限(Umax)、节点电压下限(Umin);故障线路编号、故障发生时间(U、故障结束时间(t2);基准电压(Ub)、基准功率(SB)。传统遗传算法的参数包括种群规模(Pp)、最大进化代数(Kmax)、代沟(Pg)、交叉率(P。)、变异率(Pm)。
[0008](2)计算各节点每个小时的有功、无功负荷并确定正常运行时的网架结构
[0009]在第⑴步完成后，先根据第⑴步输入的各节点的有功负荷(匕)、无功负荷(QJ和各种负荷类型的有功日负荷曲线，根据功率因数不变的原则计算各节点每个小时的有功负荷和无功负荷。再根据配电网中装设的联络开关的位置，确定正常运行时的网架结构。
[0010](3)确定故障区段及电源侧的供电路径和故障隔离后的网架结构
[0011]在第(2)步完成后，在第(2)步确定的正常运行时的网架结构中，为便于优化计算和减少计算时间，先定义故障区段为以故障点为中心且以离故障点最近的开关为边界的线路集合；定义故障区段电源侧的供电路径为从电源节点到故障区段之间的线路集合。再运用常规的深度优先搜索算法，根据故障线路首端是否装设开关确定故障区段；从故障线路所在馈线的电源节点开始确定故障区段电源侧的供电路径。最后根据第(2)步确定的配电网正常运行时的网架结构用故障区段的边界开关隔离故障，确定故障隔离后的网架结构。
[0012](4)运用传统遗传算法确定故障修复期间各小时最少失负荷量的候选网架结构集
合
[0013]在第(3)步完成后，在第(3)步确定的故障隔离后的网架结构中，为获得故障隔离后的配电网在故障修复期间各小时最少失负荷量的网架结构，以便确定动态供电恢复方案的候选网架结构集合，运用基于负荷曲线得到的故障修复期间各小时负荷求解对应的配电网供电恢复的最优模型。该模型的目标函数为最少失负荷量，约束条件为支路电流、节点电压和辐射形网架结构等约束。具体公式如下:
【权利要求】
1.一种基于负荷曲线的配电网动态供电恢复方法，利用计算机，通过程序进行计算，有效制定故障修复期间的最优动态供电恢复方案其特征在于所述方法的具体步骤如下: (1)输入基本参数 首先，输入计算所需的基本参数，包括配电网的基本参数和传统遗传算法的参数，配电网的基本参数包括线路总数(M)，线路编号、线路首末端节点编号、线路电阻(R)、线路电抗(X)、线路载流量、线路开关类型(未装设开关、装设分段开关、装设联络开关)、线路所在馈线编号；节点总数(N)，电源节点总数(Ks)、电源节点编号，节点有功负荷(PJ、节点无功负荷(QJ、节点负荷类型、各种负荷类型的有功日负荷率曲线；节点电压上限(Umax)、节点电压下限(Umin);故障线路编号、故障发生时间(U、故障结束时间(t2);基准电压(Ub)、基准功率(SB)，传统遗传算法的参数包括种群规模(Pp)、最大进化代数(Kmax)、代沟(Pg)、交叉率(p。)、变异率(Pm); (2)计算各节点每个小时的有功、无功负荷并确定正常运行时的网架结构 在第(I)步完成后，先根据第(I)步输入的各节点的有功负荷(PJ、无功负荷(QJ和各种负荷类型的有功日负荷曲线，根据功率因数不变的原则计算各节点每个小时的有功负荷和无功负荷，再根据配电网中装设的联络开关的位置，确定正常运行时的网架结构； (3)确定故障区段及电源侧的供电路径和故障隔离后的网架结构 在第(2)步完成后，在第(2)步确定的正常运行时的网架结构中，为便于优化计算和减少计算时间，先定义故障区段为以故障点为中心且以离故障点最近的开关为边界的线路集合；定义故障区段电源侧的供电路径为从电源节点到故障区段之间的线路集合，再运用常规的深度优先搜索算法，根据故障线路首端是否装设开关确定故障区段；从故障线路所在馈线的电源节点开始确定故障区段电源侧的供电路径，最后根据第(2)步确定的配电网正常运行时的网架结构用故障区段的边界开关隔离故障，确定故障隔离后的网架结构；` (4)运用传统遗传算法确定故障修复期间各小时最少失负荷量的候选网架结构集合 在第(3)步完成后，在第(3)步确定的故障隔离后的网架结构中，为获得故障隔离后的配电网在故障修复期间各小时最少失负荷量的网架结构，以便确定动态供电恢复方案的候选网架结构集合，运用基于负荷曲线得到的故障修复期间各小时负荷求解对应的配电网供电恢复的最优模型，该模型的目标函数为最少失负荷量，约束条件为支路电流、节点电压和辐射形网架结构等约束，具体公式如下:
【文档编号】G06Q10/00GK103746376SQ201410027121
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月21日 优先权日:2014年1月21日
【发明者】王韶, 王熙, 刘沛铮, 谭文, 晏健, 张知, 王理丽, 张煜成 申请人:重庆大学