一种基于容错思想的智能配电网自愈控制方法与流程

本发明涉及电力智能控制技术领域，尤其涉及一种基于容错思想的智能配电网自愈控制方法。

背景技术：

“自愈”是指把电网中有问题的元件从系统中隔离出来，且在很少或不用人为干预的情况下促使系统迅速恢复到正常运行状态，从而实现连续不中断对用户的供电服务。由于配电网直接面向用户，集中了最重要的负荷，涉及国家政治、经济命脉，关系千家万户，一旦发生配电网停电事故，将造成巨大的影响及损失。构建具有自我感知、自我诊断、自我决策、自我恢复能力的可自愈的智能配电网对于实现电力系统安全稳定、优质经济、可靠环保具有重要意义。

由于配电网本身结构的复杂性，同时还容易受到外部极端自然灾害扰动的影响，制定正确、全面、相互协调的自愈控制方案及自愈控制策略，实现对配电网可靠的自愈控制，共享和调用一切可用电网资源，实时预测电网存在的各种安全隐患和即将发生的扰动事件，防止或遏制电力供应的重大干扰，以减少配电网运行时的人为干预，降低配电网经受扰动或故障时对电网和用户的影响已成为本领域技术人员亟待解决的重要问题。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题在于提供一种基于容错思想的智能配电网自愈控制方法，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种基于容错思想的智能配电网自愈控制方法，具体步骤如下：

一)建立冗余资源结构模型

1)获得某一区域配电网络的电气接线图；

2)根据获得的电气接线图，结合实际配电网络中各部分设备在运行中所起的作用，将配电网络划分为当前在运网络和冗余资源网络的叠加；

3)将步骤2)中获得的冗余资源网络按下列规则形成冗余资源结构模型：

(1)变电站中的冗余资源用图的节点表示，其中与电源相连的节点称为电源节点，与失电负荷相连的节点称为故障节点；

(2)联络线、具有剩余输送功率的输电线路用图的边v_iv_j表示；

(3)图的边v_iv_j权值由联络线与输电线路的冗余输送功率确定，冗余输送功率为线路最大约束功率与在运功率的差值，由于联络线正常时断开，故联络线冗余输送功率为该线路的最大约束功率；

4)当配电网络设备出现故障时，按以下方式确定自愈控制：

(1)配电网络中变电站的设备出现故障时，在冗余资源结构模型中搜索该变电站对应节点，若该对应节点存在，则将该对应节点包含的对应冗余资源接入替代故障功能资源工作，以恢复对失电负荷的供电，而后转入步骤8)；

(2)若对应的节点冗余资源不存在，转入步骤3)，重新规划一条路径；

(3)在冗余资源结构模型中搜索电源节点到故障节点的所有路径，若系统是多源网络，为避免搜索算法只能搜索两点间的路径的缺陷，使搜索覆盖所有电源节点，增加一个虚拟节点与各电源节点相连；

(4)为使路径具有恢复失电负荷供电的能力，对寻得的路径进行筛选；

5)删除步骤4)中不满足约束条件的路径后组成剩余备选路径集，在剩余备选路径集中选择网损最小的作为最优路径；

6)将步骤5)中冗余资源结构模型所寻得的最优路径与当前在运网络进行叠加，具体操作为：闭合最优路径所经线路上的所有断路器，并增加最优路径所经线路的输送功率Q，以恢复对失电负荷的供电能力；

二)确定自愈控制方式

7)当配电网络某处设备发生故障时，首先隔离故障设备，而后搜索步骤一)建立的冗余资源结构模型，找到对应节点，在按照步骤一)中第4)步实施自愈控制；

8)故障设备修复，配电网络恢复运行。

在本发明中，步骤2)中，当前在运网络由当前运行方式下提供出力的所有设备及线路组成，冗余资源网络由当前运行方式下提供备用的设备及线路组成。

在本发明中，步骤3)的(1)中，变电站中的冗余资源包括备用变压器、备用母线、备用断路器。

在本发明中，步骤4)的(4)中，对寻得的路径进行筛选，所选路径需满足以下约束条件：

①路径中线路冗余输送功率的最小值需大于失电负荷功率；

②路径叠加后的配电网络结构需满足辐射状结构，不能长时间出现环网。

有益效果：

1)本发明利用叠加定理将实际配电网络划分为当前正在运行的当前在运网络与冗余资源网络的叠加，发生故障后可调用资源清晰明了；

2)本发明利用容错控制思想实现故障后配电网络的自愈控制，通过网络重构，利用冗余资源来代替故障功能资源，从而保证配电网的供电能力；

3)本发明无需额外增加其他设备，通过充分挖掘系统已有的备用资源，即可实现对电网运行状态的自愈控制。

附图说明

图1为本发明的较佳实施例中的实际配电网络划分示意图。

图2为本发明的较佳实施例的流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白清晰，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1～2的一种基于容错思想的智能配电网自愈控制方法，具体步骤如下：

一)建立冗余资源结构模型

1)获得某一区域配电网络的电气接线图；

2)根据获得的电气接线图，结合实际配电网络中各部分设备在运行中所起的作用，将配电网络划分为当前在运网络和冗余资源网络的叠加，当前在运网络由当前运行方式下提供出力的所有设备及线路组成，冗余资源网络由当前运行方式下提供备用(包括明备用和暗备用)的设备及线路组成；

3)将所得到的冗余资源网络按下列规则形成冗余资源结构模型：

(1)变电站中的冗余资源如备用变压器、备用母线、备用断路器等用图的节点表示；其中与电源相连的节点称为电源节点，与失电负荷相连的节点称为故障节点；

(2)联络线、具有剩余输送功率的输电线路用图的边v_iv_j表示；

(3)图的边v_iv_j权值由联络线与输电线路的冗余输送功率确定，冗余输送功率为线路最大约束功率与在运功率的差值，由于联络线正常时断开，故联络线冗余输送功率为该线路的最大约束功率；

4)当配电网络设备出现故障时，按以下方式确定自愈控制：

(1)配电网络中变电站的设备出现故障时，在冗余资源结构模型中搜索该变电站对应节点，若节点v存在，则将该节点包含的对应冗余资源S接入替代故障功能资源F工作，以恢复对失电负荷的供电，转入步骤8)；

(2)若对应的节点冗余资源S不存在，则需重新规划一条路径，利用其他线路的冗余输送功率实现对失电负荷的供电，转入步骤3)；

(3)在冗余资源结构模型中搜索电源节点到故障节点的所有路径，若系统是多源网络，为避免搜索算法只能搜索两点间的路径的缺陷，使搜索覆盖所有电源节点，增加一个虚拟节点与各电源节点相连；

(4)为了使路径具有恢复失电负荷供电的能力，对寻得的路径进行筛选，所选路径需满足以下约束条件：

①路径中线路冗余输送功率的最小值需大于失电负荷功率；

Min d_ij＞Q

②路径叠加后的配电网络结构需满足辐射状结构，不能长时间出现环网；

5)删除步骤4)中不满足约束条件的路径后组成剩余备选路径集，在剩余备选路径集中选择网损最小的作为最优路径；

6)将步骤5)中冗余资源结构模型所寻得的最优路径与当前在运网络进行叠加，具体操作为：闭合最优路径所经线路上的所有断路器，并增加最优路径所经线路的输送功率Q，以恢复对失电负荷的供电能力；

二)确定自愈控制方式

7)当配电网络某处设备发生故障时，首先隔离故障设备，而后搜索步骤一)建立的冗余资源结构模型，找到对应节点，在按照步骤一)中第4)步实施自愈控制；

8)故障设备修复，配电网络恢复运行。

在本实施例中，通过分析配电网络中各设备(单元)在系统运行中所发挥的作用及设备(单元)相互之间的关联关系，结合配电网络的运行状态将配电网络划分为当前正在运行的功能资源F、可供调用的冗余资源S及路径单元R以建立配电网资源结构网络模型，当配电网络运行处于预警状态时，冗余资源S应做好投入运行的准备，一旦滑落至紧急状态或临界状态时，系统迅速通过对路径单元R控制，将冗余资源S接入配电网络中，以改善电网的运行状态，防止电网恶化进入故障状态，通过对配电网络资源结构的灵活转换，为配电网络的容错控制提供基础，有效提高配电网可靠性，增强应急能力。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。