基于拟最小路法的智能配电网供电分区恢复与优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于智能配电系统技术领域，特别是涉及一种基于拟最小路法的智能配电 网供电分区恢复与优化方法。
【背景技术】
[0002] 智能配电网是国家电网公司建设统一坚强智能电网的重要组成部分，同时也是世 界范围内未来配电系统的发展趋势。智能配电网具有完备的自愈功能，其中智能配电网故 障后的自动、快速、优化恢复供电是其自愈控制技术的一个重要环节，同时也是其保证供电 高可靠性和用户高满意度的重要手段。
[0003] 供电恢复问题的传统解决方法有：数学优化方法、启发式搜索算法、人工智能算 法、多代理技术、AER模型算法、贪婪算法、最小生成树和动态规划算法、二进制粒子群优化 算法等。
[0004] 虽然上述这些传统方法能够有效地解决网络故障后的供电恢复问题，但是它们均 侧重于恢复结果的完成，而忽视了恢复过程的优化。在故障恢复过程中难以保持网络结构 的平衡性，忽略了负荷的均匀分布问题，容易导致网络局部重载。至于保证网络优化的问 题，则更加难以企及。
[0005] 由此可见，结合智能配电网具有高度自动化的特点，对智能配电网供电恢复问题 进行新的研宄，在恢复的过程中注重网络结构的优化与负荷分布的均匀性，是一项十分必 要的研宄课题。
【发明内容】
[0006] 为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于拟最小路法的智能配电网供 电分区恢复与优化方法。
[0007] 为了达到上述目的，本发明提供的基于拟最小路法的智能配电网供电分区恢复与 优化方法包括按顺序执行的下列步骤：
[0008] 步骤1)构建供电恢复与优化的目标函数：
[0009] 构建基于拟最小路法的智能配电网供电分区恢复与整体优化方法的目标函数，最 大可能地减小系统的失电负荷；
[0010] 步骤2)定义拟最小路，建立相关指标体系：
[0011] 包括拟最小路的定义以及基于拟最小路的相关指标体系的建立，具体包括：⑴联 络开关的拟路；⑵联络开关的拟路集；⑶拟路电流；(4)拟路的备用容量；(5)联络开关的拟最 小路；(6)联络开关的备用容量；(7)开关的R、L集；(8)长馈线段负荷；(9)开关的负荷差；(10)开 关之间的电气距离；(11)开关的距离差；
[0012] 步骤3)定义各项列表，确定各列表放置内容：
[0013] 所定义的列表及应放置的内容共包括：
[0014] 3. 1)备选列表A:备选TS(联络开关）列表A，用于放置SM>0的TS;
[0015] 3. 2)组合列表A' ：放置A中所有可能的TS对组合；
[0016] 3. 3)负荷列表D:放置Zn区所有负荷点负荷，其顺序按照A, 值从大到小排 列；
[0017] 3. 4)更新后列表C:恢复过程完毕后，需对TS进行更新，以备优化过程所需，更新 后的TS放置在更新后列表C中；
[0018] 步骤4)基于拟最小路法的供电分区恢复与优化：
[0019] 依据（1)需要闭合的联络开关的选择原则；（2)需要断开的分段开关的选择原则； (3)安全性约束条件不满足的情况下进行负荷切除的原则；(4)包括负荷分布、馈线长度在 内的网络结构参数平衡性上的进一步优化原则，在对拟最小路进行定义的基础上，进行智 能配电网的供电分区恢复与优化处理。
[0020] 在步骤1)中，所述的目标函数具体如下：
[0021] 最大可能的减小系统的失电负荷：
【主权项】
1. 一种基于拟最小路法的智能配电网供电分区恢复与优化方法，其特征在于：其包括 按顺序执行的下列步骤： 步骤1)构建供电恢复与优化的目标函数： 构建基于拟最小路法的智能配电网供电分区恢复与整体优化方法的目标函数，最大可 能地减小系统的失电负荷； 步骤2)定义拟最小路，建立相关指标体系： 包括拟最小路的定义以及基于拟最小路的相关指标体系的建立，具体包括：⑴联络开 关的拟路；⑵联络开关的拟路集；⑶拟路电流；(4)拟路的备用容量；(5)联络开关的拟最小 路；(6)联络开关的备用容量；(7)开关的R、L集；(8)长馈线段负荷；(9)开关的负荷差；(10)开关 之间的电气距离；(11)开关的距离差； 步骤3)定义各项列表，确定各列表放置内容： 所定义的列表及应放置的内容共包括： 3. 1)备选列表A:备选TS(联络开关）列表A，用于放置SM>0的TS; 3. 2)组合列表A' ：放置A中所有可能的TS对组合； 3. 3)负荷列表D:放置Zn区所有负荷点负荷，其顺序按照A, ?PlMdi值从大到小排列； 3. 4)更新后列表C:恢复过程完毕后，需对TS进行更新，以备优化过程所需，更新后的TS放置在更新后列表C中； 步骤4)基于拟最小路法的供电分区恢复与优化： 依据（1)需要闭合的联络开关的选择原则；(2)需要断开的分段开关的选择原则；（3) 安全性约束条件不满足的情况下进行负荷切除的原则；(4)包括负荷分布、馈线长度在内 的网络结构参数平衡性上的进一步优化原则，在对拟最小路进行定义的基础上，进行智能 配电网的供电分区恢复与优化处理。
2. 根据权利要求1所述的基于拟最小路法的智能配电网供电分区恢复与优化方法，其 特征在于：在步骤1)中，所述的目标函数具体如下： 最大可能的减小系统的失电负荷：
(1) 式中，Xi为失电负荷i的权重，PlMdi为失电负荷，E为最终未恢复供电的失电区域。
3. 根据权利要求1所述的基于拟最小路法的智能配电网供电分区恢复与优化方法，其 特征在于：在步骤2)中，所述的拟最小路定义及相关指标体系包括： 2. 1)定义联络开关（TS)至电源点所经过馈线段的组合为该联络开关的拟路，以p代 表； 2.2)定义某一联络开关至电源点的拟路的集合为该联络开关的拟路集，记为{p}; 2. 3)定义流过拟路的电流为该拟路的拟路电流，记为Ip; 2. 4)定义组成拟路的所有馈线段的长期允许载流量Ipe最小者与该拟路的拟路电流Ip 之差为该拟路的备用容量，记为： Im= min{I pe}-Ip (2) 2.5) 定义拟路集{p}中备用容量^最小的拟路为该联络开关的拟最小路p% 2.6) 定义联络开关的拟最小路f/的备用容量为该联络开关的备用容量，记为： IM=min{IJ (3) 智能配电网中的众开关把馈线分割成了一段段的自然馈线段，多个自然馈线段通过开 关的连接组成长馈线段； 2. 7)定义长馈线段中某一开关（TS或SS:分段开关）两端的自然馈线段组合分别为该 开关的R、L集； 2.8)把目标函数⑴应用于长馈线段，定义长馈线段负荷：
⑷ 式中，f为长馈线段，PlMdi为该长馈线段所含自然馈线段所带负荷； 2. 9)定义开关R、L集所带负荷之差的绝对值为该开关的负荷差，记为：
(5) 2. 10)定义开关之间的电气距离：
(6) 式中，uxs为开关出口处电压幅值，XS可能为TS或SS，p为开关之间各自然馈线段所组 成的拟路，Ii为以电流表示的各自然馈线段所带负荷； 2. 11)定义馈线段中开关R、L集的电气距离之差的绝对值为该开关的距离差，记为：
(7)。
4. 根据权利要求1所述的基于拟最小路法的智能配电网供电分区恢复与优化方法，其 特征在于：在步骤4)中，所述的供电分区恢复与优化过程所依据的原则具体为： (1) 需要闭合的联络开关的选择原则：a.联络开关需与孤岛失电区域Zn直接相连； b.该联络开关的备用容量IM>0;c.存在多个备用容量IM>0的联络开关时，优先米取全部闭 合的方式，以便进行分区恢复；d.分区恢复不成功时，考虑切除部分负荷； (2) 需要断开的分段开关的选择原则：a.该分段开关所在的长馈线段的5^直最大； b.该分段开关的最小；C.若存在S/直并列最小的情况，改以Z!?代替SH值； (3) 安全性约束条件不满足的情况下进行负荷切除的原则：a.若违反电压约束，则切 除该电压越限节点；b.若违反电流约束，按\ ?匕。@值从大到小依次切除； (4) 负荷分布、馈线长度等网络结构参数平衡性上的进一步优化原则：a.联络开关身 份需重新确认；b.优化过程所采用的指标参数与恢复过程相同；c.优化的目标与总体目标 函数一致。
5. 根据权利要求1所述的基于拟最小路法的智能配电网供电分区恢复与优化方法， 其特征在于：在步骤4)中，所述的基于拟最小路法的供电分区恢复与优化方法包括下列步 骤： 步骤4. 1)初始潮流计算的S4. 1阶段： 初始潮流计算，建立备选列表A，并依此建立组合列表A' ； 步骤4. 2)闭合组合列表A'中所有联络开关的S4. 2阶段： 闭合组合列表A'中所有联络开关，按照式（4)计算各开关对之间长馈线段的&值； 步骤4. 3)计算SK_t或Zh值的S4. 3阶段： 按照式（5)或式（7)计算最大的开关对之间所有分段开关的Sh或Zh值； 步骤4. 4)断开Sh或Zh值最大的分段开关的S4. 4阶段： 断开Sh或Zh值最大的分段开关，删除该开关对，更新组合列表A' ； 步骤4. 5)循环清空组合列表A'的S4. 5阶段： 重复步骤4. 2)至步骤4. 4)，直至组合列表A'为空； 步骤4. 6)潮流计算校验安全性约束的S4. 6阶段： 判断安全性约束是否满足，若是，转步骤4.8);若否，转步骤4.7); 步骤4. 7)切除负荷的S4. 7阶段： 切除负荷列表D中第一个负荷节点，并在负荷列表D中删除此节点；之后，转步骤 4. 1)； 步骤4. 8)建立更新后列表C，计算Sh或Zh值的S4. 8阶段： 建立更新后列表C，按照式（4)计算各联络开关所在馈线的一^直，并按照式（5)或式 (7)计算其Sh或Zh值； 步骤4. 9)闭合、断开的S4. 9阶段： 闭合更新后列表C中Sh或Zh值最大的联络开关，形成环，按照式（5)或式（7)计算 环中所有分段开关的Sh或Zh值，并择其最小者断开； 步骤4. 10)潮流计算校验安全性约束的S4. 10阶段： 判断安全性约束是否满足，若是，转步骤4.12);若否，转步骤4.11); 步骤4. 11)标记、删除、更新的S4. 11阶段： 标记该联络开关并删除，并更新更新后列表C中的相应内容； 步骤4. 12)判断更新后列表C是否为空的S4. 12阶段： 判断更新后列表C是否为空，若是，转步骤4.13);若否，转步骤4.9); 步骤4. 13)输出结果的S4. 13阶段： 输出结果，本流程至此结束。
【专利摘要】一种基于拟最小路法的智能配电网供电分区恢复与优化方法。其包括：步骤1)构建供电恢复与优化的目标函数；步骤2)定义拟最小路，建立相关指标体系；步骤3)定义各项列表，确定各列表放置内容；步骤4)基于拟最小路法的供电分区恢复与优化。本发明结合智能配电网具有高度自动化的特点，在对拟最小路进行定义的基础上，提出了智能配电网的供电分区恢复与优化的启发式算法。本发明能够起到以下作用：⑴供电恢复的过程中能够较好的注重网络结构的平衡性。⑵供电恢复的过程中能够较好地注重负荷分布的均匀性。⑶避免一般性故障恢复引起的局部重载，消弭故障再发生的可能性。
【IPC分类】G06Q10-04, G06Q50-06
【公开号】CN104809524
【申请号】CN201510230676
【发明人】祁彦鹏, 王枫, 梁群, 宗志刚, 刘树勇, 谢秦, 刘冬梅, 刘英英, 徐晶, 王哲, 李娟 , 崔荣靖, 张章, 张梁, 夏冬, 张雪菲
【申请人】国家电网公司, 国网天津市电力公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年5月4日