复供电的多目标寻优包括以下步骤：
[0064] S21，设置恢复送电路径长度为目标函数，如下所示：
[0066] 上式中Μ与I分别代表事故后的主网与失压孤岛区域，D为在赋权网络模型中连 接主网与孤岛的路径长度，其计算公式如式（9):
[0068] 其值越小则表示涉及到的操作次数越少、操作的断路器可靠系数越高。为恢复 供电路径中线路或变压器的电气介数。
[0069] 需要说明的是，介数是复杂网络理论中关于网络中心测量的一种重要参数，其大 小为网络中任意两点之间最短路径经过该节点或该边的次数。本发明中定义的电气介数为 以主网中任意点为起点，以孤岛中任意点为终点形成的最短路径经过该变压器或该输电线 路的次数。因此介数越高的元件其选择性越高，优先连通电气介数交高的元件将有利于主 网与孤岛之间的连通。在恢复送电的过程中如果出现断路器拒动那么重新路由输电路径将 变得更加容易，可以在类似断路器拒动的二次事故发生时便捷的找到替代供电路径，有效 缩短停电时间。
[0070] S22,将目标函数作为蚁群算法的全局因子，设置蚁群算法中的信息素衰减系数以 及寻优的约束条件。
[0071] S23,将网络模型中的介数作为局部更新因子，求取故障后主网中任意节点与孤岛 中任意节点的最短路径，并统计网络模型中不同线路和变压器的电气介数，并将其设置为 蚁群算法中的局部启发因子。
[0072] S24,带入蚁群算法中迭代，采用蚁群算法进行迭代直至收敛，将求得的快速恢复 供电路径输出，其计算公式如下：
[0076] 式（10)表示蚂蚁k在t时刻从节点i向节点j移动的的几率，allowed为与节点 i相邻的可移动节点集合，τ u (t)、η。分别为t时刻支路e ^上的信息素和启发因子，本文 设定支路上的初始信息素 τ ^(〇) = 1、启发算子α、β为信息素与启发算 子的权重系数，取值0.5。式（11)表示支路eij上的信息素随时间衰减的关系，Ρ为衰减系 数，取值0.7,式（12)为全局信息素 Δ 的更新公式，其中Dk为第t次历遍中蚂蚁k 经过路径的目标函数值，采用上式（10)~（12)进行反复迭代，直至路径收敛。
[0077] 如图3所示，还包括恢复过程中二次故障后的回复路径重新路由。
[0078] 所述恢复过程中二次故障后的回复路径重新路由包括以下步骤：
[0079] S31，将二次故障的设备标注为检修状态，在恢复送电过程中一旦发生二次故障， 则将故障元件标注为检修，即将该故障元件排除allow集合，在优化算法的备选节点中删 除。
[0080] S32,以最后一次成功操作输电线路末端作为起点重新路由，以最后一次操作成功 的线路末端作为起点，失压区域中任意节点为终点计算最短路径，并统计电网中线路和变 压器的电气介数。做如此处理可以大幅度简化电气介数的运算过程，将主网中节点为起点、 失压区域中节点为中点进行计算需要进行MXN次运算，而以最近一次操作成功的线路末 端作为起点的运算仅需要1XN次（M为主网中的剩余节点个数、N为失压孤岛中剩余节点 的个数）。做如此处理有利于缩短运算时间，符合快速处理电网事故的原则。
[0081] S33,将最后一次顺利操作的断路器作为起点寻找恢复供电路径，由于在蚁群算法 中将电气介数作为了局部启发因子就是为了提高复电过程中二次路由的选择性，因此将最 后一次成功操作的输电线路末端节点作为起点重新路由与完全重新路由不存在较大差异， 但是其计算的复杂程度则大大降低，完全重新路由的备选路径为MXN条，以最近一次成功 操作的输电线路或变压器的末端节点重新路由的备选路径为1XN条（M为主网中的剩余节 点个数、N为失压孤岛中剩余节点的个数）。做如此处理可以保障复电过程中始终具有较高 的选择性，同时可以缩短重新进行复电路径路由的时间，符合快速处理电网事故的原则，有 效缩短了停电时间。
[0082] 如图4所示，为本发明公开的一个实施例，本发明利用当前电网运行数据以及电 网运行的历史数据，计算了断路器的潜在拒动几率，并以此为依据结合复杂网络理论提出 了一种计及断路器拒动几率的恢复供电方法，顾及到了恢复供电过程中断路器的潜在拒动 几率以及恢复供电过程中出现二次故障的情况。该方法采用蚁群算法进行多目标优化，求 解得出的恢复供电路径具有操作次数少、可靠性高、二次路由选择性高等特点。为电网事故 时快速恢复失压区域供电提供了理论依据和辅助决策参考。
【主权项】
1. 一种计及断路器举动几率的恢复供电方法，其特征在于，依次包括以下过程： 建立计及断路器拒动几率的电力系统网络模型； 快速恢复供电路径的多目标寻优。2. 根据权利要求1所述一种计及断路器举动几率的恢复供电方法，其特征在于，所述 建立计及断路器拒动几率的电力系统模型包括以下步骤： 步骤一：建立电力系统的简单网络模型，将电力系统中的母线与输电线路抽象成网络 模型中的节点与边；采取以下化简标准：将母线作为节点，双绕组变压器等效为一条边，三 绕组变压器等效为变压器三端母线的星型连接。将节点进行合并，对于同一变电站内同一 电压等级的母线上节点进行合并；通过以上步骤的化简，可以得到一张节点数为n，边的条 数为m的简单图G(v, e)，可用nXn的矩阵A。表示：式中G。为电力系统的将电力网络抽象得到的简单图，eij为节点i到节点j的边；该 矩阵描述了电力网络基本的拓扑结构； 步骤二：搜集断路器历史运行数据与额定参数，统计断路器的额定开断次数N、额定开 断电流Ie、已开断次数以及每次开断的电流大小。 步骤三：实时计算断路器拒动几率，根据以上统计数据断路器的开断次数与开断电流 的关系，计算出断路器目前存在的磨损，其计算公式如下式（3)所示：其中Si为断路器第i次开断的磨损（由第i次开断的电流和厂商提供的参数得到）。 N为该断路器的额定开断次数，M为开断额定电流时的磨损。统计断路器前五年的历史故障 率，并取出五年中该断路器故障率的最大值λ_与最小值λ _。根据断路器的历史故障率 与断路器磨损状态计算其潜在拒动几率，其具体计算公式如下式（4)所示：步骤四：将断路器拒动几率作为线路权重形成新的加权网络模型，以断路器拒动几率 为大小作为权重为网络模型G中的边赋予权重。电力网络的模型则更新为：其中λ 为线路e 的可靠系数，λ p A j分别为线路两侧开关的失效几率。3.根据权利要求1所述一种计及断路器拒动几率的恢复供电方法，其特征在于，所述 快速恢复供电的多目标寻优包括以下步骤： 步骤一：设置恢复送电路径长度为目标函数，如下所示：上式中M与I分别代表事故后的主网与失压孤岛区域，D为在赋权网络模型中连接主 网与孤岛的路径长度，其计算公式如式（9):其值越小则表示涉及到的操作次数越少、操作的断路器可靠系数越高。B1,为恢复供电 路径中线路或变压器的电气介数。 步骤二：将目标函数作为蚁群算法的全局因子，设置蚁群算法中的信息素衰减系数以 及寻优的约束条件。 步骤三：将网络模型中的介数作为局部更新因子，求取故障后主网中任意节点与孤岛 中任意节点的最短路径，并统计网络模型中不同线路和变压器的电气介数，并将其设置为 蚁群算法中的局部启发因子。 步骤四：带入蚁群算法中迭代，采用蚁群算法进行迭代直至收敛，将求得的快速恢复供 电路径输出，其计算公式如下：式（10)表示蚂蚁k在t时刻从节点i向节点j移动的的几率，allowed为与节点i相 邻的可移动节点集合，τ ^ (t)、Tl u分别为t时刻支路e u上的信息素和启发因子，本文设定 支路eij上的初始信息素 τ jo) = 1、启发算子Iiij=Blj, α、β为信息素与启发算子的 权重系数，取值0.5。式（11)表示支路eij上的信息素随时间衰减的关系，P为衰减系数， 取值0. 7,式（12)为全局信息素 Δ τ ^ (t)的更新公式，其中Dk为第t次历遍中蚂蚁k经过 路径的目标函数值，采用上式（10)~（12)进行反复迭代，直至路径收敛。4. 根据权利要求1所述一种计及断路器拒动几率的恢复供电方法，其特征在于：还包 括恢复过程中二次故障后的回复路径重新路由。5. 根据权利要求4所述一种计及断路器拒动几率的恢复供电方法，其特征在于：所述 恢复过程中二次故障后的回复路径重新路由包括以下步骤： 步骤一：将二次故障的设备标注为检修状态，在恢复送电过程中一旦发生二次故障，则 将故障元件标注为检修，即将该故障元件排除allow集合，在优化算法的备选节点中删除。 步骤二：以最后一次成功操作输电线路末端作为起点重新路由，以最后一次操作成功 的线路末端作为起点，失压区域中任意节点为终点计算最短路径，并统计电网中线路和变 压器的电气介数。做如此处理可以大幅度简化电气介数的运算过程，将主网中节点为起点、 失压区域中节点为中点进行计算需要进行MXN次运算，而以最近一次操作成功的线路末 端作为起点的运算仅需要IXN次（M为主网中的剩余节点个数、N为失压孤岛中剩余节点 的个数）。 步骤三：将最后一次顺利操作的断路器作为起点寻找恢复供电路径，由于在蚁群算法 中将电气介数作为了局部启发因子就是为了提高复电过程中二次路由的选择性，因此将最 后一次成功操作的输电线路末端节点作为起点重新路由与完全重新路由不存在较大差异， 但是其计算的复杂程度则大大降低，完全重新路由的备选路径为MXN条，以最近一次成功 操作的输电线路或变压器的末端节点重新路由的备选路径为IXN条（M为主网中的剩余节 点个数、N为失压孤岛中剩余节点的个数）。
【专利摘要】本发明提出的一种计及断路器拒动几率的恢复供电方法，结合断路器的历史运行数据给出了计及断路器拒动几率的复杂网络模型。同时该方法考虑到在恢复供电过程中断路器拒动的几率以及恢复供电后的负荷分布，以建立的网络模型为基础进行了多目标优化求解，并给出了基于蚁群算法的求解方法。该方法可以在电网发生事故时快速寻优恢复供电路径，所求得路径具有操作少、可靠性高、二次故障后重新路由便捷等优点，为电网事故后的快速恢复供电提供了理论依据和决策依据。
【IPC分类】G06F19/00
【公开号】CN105354417
【申请号】CN201510724630
【发明人】舒征宇, 汪敬忠, 胡为民, 李黄强, 俞翰, 李卫平, 丁红声, 周建华, 任新文
【申请人】国家电网公司, 国网湖北省电力公司宜昌供电公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月29日