一种开环电网负荷转供决策中的路径排序方法与流程

1.本发明涉及调度技术领域，具体是涉及一种开环电网负荷转供决策中的路径排序方法。


背景技术：

2.负荷转供一般由设备异动所引发，例如设备检修、设备过载、设备跳闸等，因此这些设备可定义为焦点设备。焦点设备的异动对一定范围内的电网产生影响。决策人员通过各种手段确定受影响的范围及其实时运行方式。运行方式主要包括实时路径和实时功率分布，因而转供分析也包括路径分析和功率分布分析。
3.无论是高压配电网，还是中低压配电网，一般都运行在开环状态。开环电网在进行负荷转供时，路径分析很关键，以前主要是采用传统供电树如图1所示和广域拓扑供电树方法如图2所示对路径进行分析排序。传统供电树清晰的描述了开环电网的运行状态，但并没有包含供电路径上的所有设备，例如主变、开关、刀闸、线路等，因此只是一种示意图，不够明确。广域拓扑供电树方法如中国专利cn106849098a的电力系统的潮流计算方法和cn106899021a的电力系统的潮流计算系统已经提出，但是由于结构过于复杂，通用性较差。


技术实现要素：

4.本发明为克服上述现有的传统供电树过于简单而无法对路径进行分析和广域拓扑供电树对路径进行分析排序的方法过于复杂的问题，构建一种中间供电树进行分析，并提供一种开环电网负荷转供决策中的路径排序方法。
5.在本技术方案中，提供了一种开环电网负荷转供决策中的路径排序方法，
6.具体步骤如下：
7.步骤1，对在开环运行电网中引发负荷转供的设备进行确定；
8.步骤2，确定因焦点设备退出或减载运行而停电的电网范围，记为目标集合[q]；
[0009]
步骤3，对目标集合[q]进行分析；
[0010]
步骤4，选定相关电网，相关电网为主备用边与焦点设备的共根节点设备以下的电网范围；
[0011]
步骤,5，根据步骤3和步骤4的分析结果，穷举目标集合[q]的转供路径，并按照优先级原则对转供路径进行排序。
[0012]
优选地，在步骤1中，设备包括即将退出正常运行、已经退出正常运行、需要减载运行的设备；其中故障跳闸的设备、需要检修的设备、重过载运行的设备为焦点设备。
[0013]
优选地，在步骤2或3中，目标集合分[q]为两类设备：一类为节点类型的设备代表运行中不可开合的设备，包括线路、母线、主变等设备；另一类为边类型的设备代表运行中可开合的设备，包括断路器、隔离开关。
[0014]
优选地，在步骤3中，目标集合[q]为焦点设备以下的设备集合，[q]可以是连通的，也可以是不连通的；当焦点设备为多台设备时，[q]不连通；当[q]不连通时，对其各连通的
部分分别表示为[q1]、[q2]、[q3]
……
；
[0015]
对目标集合[q]进行分析的具体步骤如下：
[0016]
a.确定目标集合内节点的数量、边的数量，以及节点和边所分别对应的电力设备；
[0017]
b.确定与目标集合相连的备用边的数量、备用边的位置；
[0018]
c.确定目标集合内任意两个节点之间的根枝关系即父子关系。
[0019]
优选地，在步骤b中，根据目标集合的备用连接数量，可分为单备用、双备用、多备用三种情形。
[0020]
优选地，单备用供电的选择转供路径的具体原则为：
[0021]
(a)首先将离焦点设备近的节点记为高优先级别的父节点，将离焦点设备远的节点记为低优先级别的子节点；
[0022]
(b)单备用连接的节点没有父子关系的，以与焦点设备同电压等级的连接优先；或单备用连接的节点有父子关系的，以连接于父节点的备用路径优先，依此类推。
[0023]
优选地，双备用供电的选择转供路径的具体原则为：采用双备用路径同时转供时，断开双备用之间连接的传输边。
[0024]
优选地，双备用供电的选择转供路径的具体排序要求如下：
[0025]
(i1)备用边与焦点节点同电压等级的备用优先；
[0026]
(i2)总距离靠近焦点节点的备用优先；
[0027]
(i3)断开的边按中心第次划分优先。
[0028]
优选地，多备用中的三备用供电的选择转供路径的具体排序原则如下：
[0029]
(1)断开三备用直接连接路径之间的任意两条边；
[0030]
(2)不能使目标集合[q]形成更多的孤岛无备用电源。
[0031]
优选地，多备用中的三备用供电的选择转供路径的具体排序要求如下：
[0032]
(c1)备用边与焦点节点同电压等级的备用优先；
[0033]
(c2)总距离靠近焦点节点的备用优先；
[0034]
(c3)断开的边按两两连接的中心第次划分优先。
[0035]
优选地，多备用中的设有辅助供电的选择转供路径的具体排序原则如下：不允许连通的目标集合内部的辅助备用参与，只允许跨接连通的目标集合的辅助备用参与。
[0036]
与现有技术相比，有益效果是：
[0037]
本发明通过设置解决了现有的传统供电树过于简单而无法对路径进行分析和广域拓扑供电树对路径进行分析排序的方法过于复杂的问题。本发明可用于开发调度员dts培训软件系统，为考官提供标准转供电方案，以及用于开发开环电网运行方式优化、转供电分析及网络重构软件系统。可用于配网馈线组故障自愈策略的修订，在调度自动化系统用于基于调度员指定故障点的控制策略的自动生成。
附图说明
[0038]
图1为开环电网负荷转供决策中的路径排序方法的流程图；
[0039]
图2为现有技术的传统供电树图；
[0040]
图3为现有技术的广域拓扑供电树图；
[0041]
图4为选定的供电网图；
[0042]
图5为单备用供电的供电网图；
[0043]
图6为双备用供电的供电网图；
[0044]
图7为多备用供电的供电网图；
[0045]
图8为五个端点连通集合的供电网图；
[0046]
图9为图8的简化图。
具体实施方式
[0047]
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
[0048]
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0049]
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：
[0050]
实施例
[0051]
如图3至图8为本发明一种开环电网负荷转供决策中的路径排序方法的实
[0052]
施例，具体步骤如下：
[0053]
步骤1，对在开环运行电网中引发负荷转供的设备进行确定；
[0054]
步骤2，确定因焦点设备退出或减载运行而停电的电网范围，记为目标集合
[0055]
[q]；
[0056]
步骤3，对目标集合[q]进行分析；
[0057]
步骤4，选定相关电网，相关电网为主备用边与焦点设备的共根节点设备以
[0058]
下的电网范围；
[0059]
步骤,5，根据步骤3和步骤4的分析结果，穷举目标集合[q]的转供路径，
[0060]
并按照优先级原则对转供路径进行排序。
[0061]
其中，在步骤1中，设备包括即将退出正常运行、已经退出正常运行、需要减载运行的设备；其中故障跳闸的设备、需要检修的设备、重过载运行的设备为焦点设备。
[0062]
另外，在步骤2或3中，目标集合分[q]为两类设备：一类为节点类型的设备代表运行中不可开合的设备，包括线路、母线、主变等设备；另一类为边类型的设备代表运行中可开合的设备，包括断路器、隔离开关。
[0063]
其中，在步骤3中，目标集合[q]为焦点设备以下的设备集合，[q]可以是连通的，也可以是不连通的；当焦点设备为多台设备时，[q]不连通；当[q]不连通时，对其各连通的部分分别表示为[q1]、[q2]、[q3]
……
；
[0064]
对目标集合[q]进行分析的具体步骤如下：
[0065]
a.确定目标集合内节点的数量、边的数量，以及节点和边所分别对应的电力设备；
[0066]
b.确定与目标集合相连的备用边的数量、备用边的位置；
[0067]
c.确定目标集合内任意两个节点之间的根枝关系即父子关系。
[0068]
另外，在步骤b中，根据目标集合的备用连接数量，可分为单备用、双备用、多备用三种情形。
[0069]
其中，单备用供电的选择转供路径的具体原则为：
[0070]
(a)首先将离焦点设备近的节点记为高优先级别的父节点，将离焦点设备远的节点记为低优先级别的子节点；
[0071]
(b)单备用连接的节点没有父子关系的，以与焦点设备同电压等级的连接优先；或单备用连接的节点有父子关系的，以连接于父节点的备用路径优先，依此类推。
[0072]
另外，双备用供电的选择转供路径的具体原则为：采用双备用路径同时转供时，断开双备用之间连接的传输边。
[0073]
其中，双备用供电的选择转供路径的具体排序要求如下：
[0074]
(i1)备用边与焦点节点同电压等级的备用优先；
[0075]
(i2)总距离靠近焦点节点的备用优先；
[0076]
(i3)断开的边按中心第次划分优先。
[0077]
另外，多备用中的三备用供电的选择转供路径的具体排序原则如下：
[0078]
(1)断开三备用直接连接路径之间的任意两条边；
[0079]
(2)不能使目标集合[q]形成更多的孤岛无备用电源。
[0080]
其中，多备用中的三备用供电的选择转供路径的具体排序要求如下：
[0081]
(c1)备用边与焦点节点同电压等级的备用优先；
[0082]
(c2)总距离靠近焦点节点的备用优先；
[0083]
(c3)断开的边按两两连接的中心第次划分优先。
[0084]
另外，多备用中的设有辅助供电的选择转供路径的具体排序原则如下：不允许连通的目标集合内部的辅助备用参与，只允许跨接连通的目标集合的辅助备用参与。
[0085]
具体的实施方式如下：
[0086]
本实施例中，如图4所示，列举的供电网的情况为16个节点，15条传输边。其中带符号l的为纯负荷节点，例如终端配电变压器。图4中，节点2为焦点设备。焦点设备枝侧的电网为受影响的电网，可定义为目标集合，用[q]表示。负荷转供的目的就是将[q]中尽量多的设备转移至新的供电路径上，以降低设备异动所造成的影响。
[0087]
如果目标集合[q]中没有备用连接，则没有转供路径，如图4中所示。如果有备用连接，则可按照备用连接的数量，分为单备用、双备用、多备用等几种情况，如图所示。
[0088]
一.图5中所示单备用连接的情况，转供路径只有一条：
[0089]
1.[q2]
→
(m)；[q1]
→
0。即目标集合[q2]转由边(m)供电；集合[q1]损失。
[0090]
二.图6中所示双备用连接的情况，转供路径可以有多条，且按优先排序如下：
[0091]
1.[q2]
→
(m)；[q1]
→
0。
[0092]
2.[q2]
→
(n)；[q1]
→
0。
[0093]
3.[q2]
→
(m)(n)/(7)；[q1]
→
0。即[q2]转由边(m)和(n)共同供电，其中符号“/(7)”表示需要断开(m)和(n)之间连接的边(7)，以免造成末端环网。
[0094]
上述3条转供路径的排序原则为：
[0095]
(一)单备用优先。
[0096]
1.单备用连接的节点没有父子关系的，以与焦点设备同电压等级的连接优先。
[0097]
2.单备用连接的节点有父子关系的，以连接于父节点的备用路径优先，依此类推。
[0098]
3.其它情况同等优先。
[0099]
(二)双备用其次。采用双备用路径同时转供时，应断开双备用之间连接的边，以防止出现末端环网。
[0100]
三、图7中所示多备用连接中，其中除了(m)(p)(q)三条备用边以外，还有一条位于目标集合内部的备用边(n)。这涉及到备用连接的另一种分类情况，即主备用与辅助备用两种情况。(m)(p)(q)为主备用连接，(n)为辅助备用连接。转供电路径穷举及排序如下：
[0101]
1.[q2]
→
(p)；[q1]
→
(q)。
[0102]
2.[q2]
→
(m)；[q1]
→
(q)。
[0103]
3.[q2]
→
(m)(p)/(7)；[q1]
→
(q)。
[0104]
4.[q2]
→
(m)(p)/(14)；[q1]
→
(q)。
[0105]
5.[q1]+[q2]
→
(p)(n)。
[0106]
6.[q1]+[q2]
→
(q)(n)。
[0107]
7.[q1]+[q2]
→
(m)(n)。
[0108]
8.[q1]+[q2]
→
(p)(q)(n)/(6)。
[0109]
9.[q1]+[q2]
→
(p)(q)(n)/(5)。
[0110]
10.[q1]+[q2]
→
(p)(q)(n)/(4)。
[0111]
11.[q1]+[q2]
→
(p)(q)(n)/(8)。
[0112]
12.[q1]+[q2]
→
(m)(q)(n)/(14)。
[0113]
13.[q1]+[q2]
→
(m)(q)(n)/(7)。
[0114]
14.[q1]+[q2]
→
(m)(q)(n)/(6)。
[0115]
15.[q1]+[q2]
→
(m)(q)(n)/(5)。
[0116]
16.[q1]+[q2]
→
(m)(q)(n)/(4)。
[0117]
17.[q1]+[q2]
→
(m)(q)(n)/(8)。
[0118]
18.[q1]+[q2]
→
(m)(p)(q)(n)/(8)(7)。
[0119]
19.[q1]+[q2]
→
(m)(p)(q)(n)/(8)(14)。
[0120]
20.[q1]+[q2]
→
(m)(p)(q)(n)/(4)(7)。
[0121]
21.[q1]+[q2]
→
(m)(p)(q)(n)/(4)(14)。
[0122]
22.[q1]+[q2]
→
(m)(p)(q)(n)/(5)(7)。
[0123]
23.[q1]+[q2]
→
(m)(p)(q)(n)/(5)(14)。
[0124]
24.[q1]+[q2]
→
(m)(p)(q)(n)/(6)(7)。
[0125]
25.[q1]+[q2]
→
(m)(p)(q)(n)/(6)(14)。
[0126]
由此，得到完整的穷举及排序原则，按编号顺序依次如下：忽略辅助备用，各连通的目标集合分别进行主备用穷举。
[0127]
1.使用单备用的路径。
[0128]
1)与焦点节点同电压等级的备用优先。
[0129]
2)靠近焦点节点的备用优先。
[0130]
2.使用双备用的路径。
[0131]
使用双备用路径需遵循的原则为：
①
两备用间必须不可连接，即必须断开两备用边之间的任意一条边。
②
不能使目标集合形成更多的孤岛。
[0132]
1)备用边与焦点节点同电压等级的备用优先
[0133]
2)总距离靠近焦点节点的备用优先
[0134]
3)断开的边按中心第次划分优先。
[0135]
3.使用三备用的路径。
[0136]
使用双备用路径需遵循的原则为：
①
三备用必须两两不可连接，即必须断开三备用直接连接路径之间的任意两条边。
②
不能使目标集合形成更多的孤岛。
[0137]
1)备用边与焦点节点同电压等级的备用优先。
[0138]
2)总距离靠近焦点节点的备用优先。
[0139]
3)断开的边按两两连接的中心第次划分优先。
[0140]
4.以此类推
[0141]
(二)辅助备用参与。不允许连通的目标集合内部的辅助备用参与，只允许跨接连通的目标集合的辅助备用参与。辅助备用参与的优先原则：
[0142]
1.以连通分裂的目标集合为目标，按照以下优先顺序，允许辅助备用参与。
[0143]
1)参与的数量最少，连通的集合最多。
[0144]
2)辅助备用总距离最靠近焦点节点。
[0145]
3)存在可替代的辅助备用时，按上述条件逐条依次替代。
[0146]
2.辅助备用参与后的目标集合发生变化后，按照上述第(一)条所描述的方法进行穷举和排序。
[0147]
(三)同一连通集合路径组合数量穷举算法。如图7所示的5端点连通集合，将5个连接的边均设为备用。该连通集合采用单备用直至多备用的路径组合原则为：
[0148]
1.各个端节点必须两两互不相连。
[0149]
2.不能造成孤节点的存在。
[0150]
因此，该连通图需且仅需断开4条边时，可满足这2个条件。但组合数不能简单的用组合计算公式进行计算。
[0151]
如图8中，边(3)(4)(5)组成的路径，其中间的节点均为过渡节点。在这条路径当中，不能同时断开2条及以上的边，否则会形成孤岛节点。同样的道理，边(1)(2)、边(7)(8)(9)(10)、边(13)(14)(15)(16)、边(17)(18)(19)构成的路径也不能同时断开2条及以上的边。我们称这样的路径为一条臂，可以用一条边来进行替代。同理，所有的过渡节点均可化简，并将其两侧的边合为一条边。另外，如果连通图内出现环网，则应将环网缩减为一个点。
[0152]
这样，图8总能简化为图9所示的形式。所示连通图含有5个端节点、3个分配节点、以及7条边。由图9可知，当且仅当图中所有的分配节点均只有一条路径与端节点连通时，可满足端节点两两不互连且没有孤节点的条件。由于端节点与分配节点最远的距离为3条边，因此需要保留的边的条数也为3条，即需要断开4条边。
[0153]
虽然从7条边中任意断开4条边可以有种组合，与任意保留3条边的组合数一致。由于保留的边必须与分配节点相连，因此问题转化为只从与3个分配节点相
连的边中各抽取1条边的组合有多少。显而易见为3
×3×
3，即27种组合。
[0154]
但由于边(3)和(5)为分配节点的公共边，因此，实际有效的组合只有种，具体列表1如下：
[0155]
表1
[0156][0157]
因此，需要断开的边的组合则如表2所示：
[0158]
表2
[0159] 断开边1断开边2断开边3断开边4组合1(2)(4)(6)(7)组合2(2)(4)(5)(7)组合3(2)(4)(5)(6)组合4(2)(3)(6)(7)组合5(2)(3)(5)(7)组合6(2)(3)(5)(6)组合7(2)(3)(4)(7)组合8(2)(3)(4)(6)组合9(1)(4)(6)(7)组合10(1)(4)(5)(7)组合11(1)(4)(5)(6)组合12(1)(3)(6)(7)组合13(1)(3)(5)(7)组合14(1)(3)(5)(6)组合15(1)(3)(4)(7)组合16(1)(3)(4)(6)组合17(1)(2)(6)(7)组合18(1)(2)(5)(7)组合19(1)(2)(5)(6)组合20(1)(2)(4)(7)组合21(1)(2)(4)(6)
[0160]
将图8中的边还原到图7中，恢复过渡节点后，每条边的实际构成边数量为：边(1)还原为2条，边(2)还原为3条；边(3)还原为1条；边(4)还原为4条；边(5)还原为2条；边(6)还原为4条；边(7)还原为3条。将各边的实际条数代入上中并相乘，所得结果如表3所示：
[0161]
表3
[0162][0163]
表3中，满足各端点互不相连且不存在孤点的分割路径一共有1114种组合。这比直接按19条边任意取4条的3876种组合少了非常多。如果将该图看做供电树内的目标集合，则是一个含多备用连接的连通图。其1114种割接路径当中，包含了使用单备用、双备用或多备用的各种情况，因此，这是一种通用分析方法。
[0164]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。