一种故障配电网恢复的方法及装置与流程

本申请涉及电力技术领域，尤其涉及一种故障配电网恢复的方法及装置。

背景技术：

配电网是电力系统的末端网络，直接联系用户、向用户供应电能和分配电能。配电网多采用放射式的网状结构,对故障比较敏感,对用户供电可靠性的影响很大。在配电网发生故障时，快速检测和定位故障，恢复非故障部分的正常供电，避免大面积、长时间停电，是提高供电可靠性和供电质量、扩大供电能力、实现配电网高效经济运行的重要目标。

配电网故障恢复是在隔离故障设备以后，依据当前网络拓扑及潮流分布，在满足系统潮流安全约束的条件下，寻找最优的非故障失电区的恢复方案，对当前故障后的配电网实现重构的过程。现有技术中，若实现系统整区供电恢复时，闭合正常供电馈线的联络线有效备用整区容量最大开关，且无电流和电压越限，则该方案为最优供电方案。若不能实现系统整区供电时，闭合供电恢复线路备用整区容量最大开关，然后再寻找分区恢复的分区容量最大开关。

然而，在整区恢复策略中，闭合备用容量最大开关，并不表明与所有正常馈线的供电恢复路径比较，各条恢复线路备用容量最大。而且由于选择整区容量最大开关与分区容量最大开关的组合供电恢复方案，经过各项评价指标计算，也可能优于前者的供电方案，因此在分区供电恢复策略中优先确定争取最大容量开关的方式不合理。实际上，针对整区容量最大开关的供电恢复方案，可允许电压稍微越限，设置电压限制得到的供电恢复策略不预定是最优方案。最终导致在故障发生时，不能有效地减小对停电用户造成的影响。

技术实现要素：

本申请提供了一种故障配电网恢复的方法及装置，以解决现有技术不能有效地减小线路故障对停电用户造成影响的问题。

第一方面，本申请提供了一种故障配电网恢复的方法，该方法包括：获取故障配电网的停电区域，以及所述停电区域的联络开关；根据所述停电区域和所述联络开关，生成恢复供电方案，所述恢复供电方案是指所述联络开关的开关状态；根据预置评价函数，选取恢复供电路线，所述恢复供电路线包含于所述恢复供电方案中；根据所述恢复供电路线，对所述故障配电网进行恢复。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述获取故障配电网的节点和联络开关之前，所述方法还包括：建立所述故障配电网的数学模型。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述根据所述停电区域和所述联络开关，生成恢复供电方案，包括：确定所述停电区域的恢复供电顺序；根据所述恢复供电顺序，依次生成所述恢复供电方案。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，述确定所述停电区域的恢复供电顺序，包括：统计所述停电区域的区域数量；如果所述区域数量大于1，则按照预置规则，生成所述停电区域的恢复供电顺序。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述按照预置规则，生成所述停电区域的恢复供电顺序，包括：统计所述停电区域的重要用户负荷、失电总负荷，以及所述故障配电网中未停电馈线的有效备用容量；如果所述重要用户负荷的大小不同，则按照所述重要用户负荷的大小，排列所述停电区域；如果所述重要用户负荷的大小相同，则按照所述失电总负荷的大小，排列停电区域；确定所述排列结果为所述停电区域的恢复供电顺序。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，根据所述恢复供电顺序，依次生成所述恢复供电方案，包括：按照所述恢复供电顺序，依次获取所述停电区域；依次选取所述停电区域对应的联络开关中的恢复控制开关；依次查找能够为所述停电区域供电的所述恢复控制开关的开关状态；依次判断在所述所述恢复控制开关的开关状态下所述故障配电网是否过载；如果判断结果为否，则将所述恢复控制开关的开关状态依次确定为所述恢复供电方案。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述判断在所述所述恢复控制开关的开关状态下所述故障配电网是否过载，包括：获取所述恢复控制开关的开关状态；根据所述开关状态，对所述故障配电网进行潮流计算；根据所述计算结果，判断所述故障配电网是否过载。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述根据预置评价函数，选取恢复供电路线，包括：根据预置指标函数，计算所述恢复供电方案的方案指标，所述方案指标包括开关操作次数、负荷转移量、容量裕度和最大压降；选取所述方案指标的权重；根据所述预置评价函数，计算所述恢复供电方案的评价值；确定最大所述评价值对应的恢复供电方案为恢复供电路线。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述预置评价函数为f＝ω1μsn+ω2μlt+ω3μm+ω4μδv/v，其中ω1为所述开关操作测试，μsn为开关操作次数的权重，ω2为负荷转移量，μlt为负荷转移量的权重，ω3为容量裕度，μm为容量裕度的权重，ω4为最大压降，μδv/v为最大压降的权重。

第二方面，本申请还提供了一种故障配电网恢复的装置，所述装置至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求前述任一项所述的故障配电网恢复的方法。

本申请提供的一种故障配电网恢复的方法及装置，采用获取故障配电网的停电区域，以及停电区域的联络开关，然后根据停电区域和联络开关，生成恢复供电方案，再根据预置评价函数，选取恢复供电线路，最后根据恢复供电线路，对故障配电网进行恢复。与现有技术相比，本申请能够减少因合环调电对用户停电造成的影响，提高配电网供电可靠性指标，在发生故障时，能够快速的定位故障点，及时诊断隔离故障区段，进行抢修，及时恢复供电，明显缩短停电时间，提高供电可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种故障配电网恢复的方法流程图；

图2为本申请提供的另一种故障配电网恢复的方法流程图；

图3为本申请提供的一种生成恢复供电方案的方法流程图；

图4为本申请提供的一种确定停电区域的恢复供电顺序的方法流程图；

图5为本申请提供的一种生成停电区域的恢复供电顺序的方法流程图；

图6为本申请提供的一种生成恢复供电方案的方法流程图；

图7为本申请提供的一种判断在恢复控制开关的开关状态下故障配电网是否过载的方法流程图；

图8为本申请提供的一种选取恢复供电路线的方法流程图；

图9为本申请提供的一种开关操作次数的权重曲线图；

图10为本申请提供的一种负荷转移量的权重曲线图；

图11为本申请提供的一种容量裕度的权重曲线图；

图12为本申请提供的一种最大压降的权重曲线图；

图13为本申请提供的一种故障配电网恢复的装置结构示意图。

具体实施方式

故障配电网恢复是指在隔离故障设备以后，依据当前网络拓扑及潮流分布，在满足故障配电网安全约束的条件下，寻找最优的非故障失电区的恢复方案，对当前故障配电网实现重构。

参见图1，为本申请提供的一种故障配电网恢复的方法流程图。如图1所示，该方法包括：

步骤101，获取故障配电网的停电区域，以及停电区域的联络开关。

本申请采用启发式搜索方式，先根据故障情况，搜索出受故障影响的供电区域，也就是停电区域。联络开关包括停电区域内部的开关，停电区域与其他区域连接的开关，以及停电区域与故障配电网总线连接的开关。

步骤102，根据停电区域和联络开关，生成恢复供电方案。

在停电区域内有其特定的故障点，由于故障点的存在，造成了停电区域内不能供电。所以如果查找到故障点之后，可以通过更改联络开关的开关状态，绕过故障点，为停电区域供电。恢复供电方案是指联络开关的开关状态，恢复供电方案可能包括多种，在本申请实施例中对恢复供电方案的数量不做限定。

步骤103，根据预置评价函数，选取恢复供电路线。

预置评价函数，用于每一个恢复供电方案的优劣，判断联络开关0-1状态的最优组合。恢复供电路线包含于恢复供电方案中。也就是说恢复供电路线是恢复供电方案中的一种，是故障配电网恢复的最优方案。

步骤104，根据恢复供电路线，对故障配电网进行恢复。

根据恢复供电路线，确定停电区域相关的联络开关的开关状态，并按照其开关状态，在故障配电网中进行相应的操作，以对故障配电网进行恢复。

本申请提供的一种故障配电网恢复的方法，采用获取故障配电网的停电区域，以及停电区域的联络开关，然后根据停电区域和联络开关，生成恢复供电方案，再根据预置评价函数，选取恢复供电线路，最后根据恢复供电线路，对故障配电网进行恢复。与现有技术相比，本申请能够减少因合环调电对用户停电造成的影响，提高配电网供电可靠性指标，在发生故障时，能够快速的定位故障点，及时诊断隔离故障区段，进行抢修，及时恢复供电，明显缩短停电时间，提高供电可靠性。

参见图2，为本申请提供的另一种故障配电网恢复的方法流程图。在图1所示方法的基础上，如图2所示，步骤101获取故障配电网的节点和联络开关之前，方法还包括：

步骤201，建立故障配电网的数学模型。

故障配电网是实际的电网，为千千万万的用户供电，所以不能实验性的开关联络开关，以免影响其他故障配单网的用户。一方面为了能够减少故障点对故障配电网的影响，另一方面又不能随意改变联络开关的状态，所以为了实现本申请的方法，需要建立故障配电网的数学模型，以数学模型为基准确定故障配电网的恢复供电方案，能够满足上述两个方面的要求。

参见图3，为本申请提供的一种生成恢复供电方案的方法流程图。在图1所示方法的基础上，如图3所示，步骤102根据停电区域和联络开关，生成恢复供电方案，包括：

步骤301，确定停电区域的恢复供电顺序。

在故障配电网中，可能存在多个停电区域。如果只具有一个停电区域，那么不需要确定恢复供电顺序，唯一的停电区域就是需要恢复供电的唯一区域。如果存在多个停电区域，在恢复供电方案可能以恢复最多故障配电网区域优先，也可能以最快恢复故障配电网区域优先，还可能以最少的联络开关的开关状态变化量优先。为了减少故障点对故障配电网的影响，本申请安装故障配电网的停电区域，一个停电区域，一个停电区域的恢复供电。

因此需要确定停电区域的恢复供电顺序。确定恢复供电顺序的方法可以根据重要用户优先原则，可以根据总负荷优先原则，也可以根据总用户数量优先原则，在本申请实施例中对确定恢复供电顺序的方法依据的优先原则不做限定。

步骤302，根据恢复供电顺序，依次生成恢复供电方案。

根据恢复供电顺序，按照顺序选取停电区域，然后生成该停电区域的恢复供电方案。

参见图4，为本申请提供的一种确定停电区域的恢复供电顺序的方法流程图。在图3所示方法的基础上，如图4所示，确定停电区域的恢复供电顺序，包括：

步骤401，统计停电区域的区域数量。

也就是将图1所示的步骤101获取到的停电区域进行数量统计，得到停电区域的区域数量。

步骤402，如果区域数量大于1，则按照预置规则，生成停电区域的恢复供电顺序。

参见图5，为本申请提供的一种生成停电区域的恢复供电顺序的方法流程图。在图4所示方法的基础上，如图5所示，按照预置规则，生成停电区域的恢复供电顺序，包括：

步骤501，统计停电区域的重要用户负荷、失电总负荷，以及故障配电网中未停电馈线的有效备用容量。

步骤502，如果重要用户负荷的大小不同，则按照重要用户负荷的大小，排列停电区域。

重要用户只有用户自定义的，可以是银行、供暖单位、工厂等等，在本申请实施例中不做限定。

步骤503，如果重要用户负荷的大小相同，则按照失电总负荷的大小，排列停电区域。

步骤504，确定排列结果为停电区域的恢复供电顺序。

按照恢复供电顺序，一次对停电区域恢复供电。

参见图6，为本申请提供的一种生成恢复供电方案的方法流程图。在图3所示方法的基础上，如图6所示，根据恢复供电顺序，依次生成恢复供电方案，包括：

步骤601，按照恢复供电顺序，依次获取停电区域。

依次获取停电区域，也就是说每一次获取一个停电区域，生成一个停电区域的恢复供电方案，在一个停电区域恢复完成后，在重新获取另一个停电区域，生成另一个停电区域的恢复供电方案。在依次获取的过程中，需要按照恢复供电顺序，依次获取停电区域。

步骤602，依次选取停电区域对应的联络开关中的恢复控制开关。

联络开关，包括整个故障配电网中所有的开关。在联络开关中选取恢复控制开关，恢复控制开关，是停电区域对应的联络开关，恢复控制开关的断开和闭合影响停电区域的供电情况。恢复控制开关，不仅包括停电区内内部的联络开关，也包括与停电区域直接连接的联络开关。

步骤603，依次查找能够为停电区域供电的恢复控制开关的开关状态。

也就查找恢复开关的具体处于开启状态还是断开状态能够使得停电区域恢复供电。其开关状态包括多种恢复控制开关的组合方式。在查找过程中，以单个恢复控制开关能够恢复停电区域的范围为依据。

其查找过程如下：

第1步：自馈线恢复供电

在与停电区域相连的所有联络开关中，若存在与该停电区域原供电馈线相连的联络开关时，直接合上该联络开关利用原馈线恢复供电。若不存在这样的联络开关，则转第3步；

第2步：支持馈线的整区恢复供电

首先搜索直接与停电区域相连且有效备用容量大于零的联络开关，形成联络开关集ts1。对于ts1集每一个联络开关ts1i，将ts1i闭合，通过与ts1i相连的支持馈线向停电区域供电。由于该馈线增加了负荷，因此对其进行潮流计算，若无过载现象表明整区供电恢复，搜索结束。

若安全效验存在电流越限，需要将部分失电负荷转移到其他支持馈线上，算法进入第3步。

第3步：支持馈线的分区恢复供电

在停电区域的支持馈线中，对除ts1i外其余的联络开关用其有效备用容量进行排序，形成tsa表。若选用tsa表为空，则进入第5步。闭合tsa集每一个联络开关tsai，对停电区域进行负荷转移，同时为了保持网络的辐射状结构需要打开某一分段开关，具体打开方式如下：

①计算位于tsai和ts1i之间的路径上各个候选分段开关ss的可转移负荷iss(负荷求和)；

②寻找满足iss<im(联络开关的最大备用容量，支路额定电流与支路实际电流之差最小值)且iss最大的分段开关ss，记为ssa；如果所有的iss均大于im，则无法用该联络开关转移ts1i上的负荷。这时，考虑tsa列表下一个联络开关。

③若存在tsai，则闭合tsai并打开ssa，对tsai所在的馈线进行潮流效验。如果出现电流和电压安全越界，则进入步骤④；否则进入步骤⑤。

④将tsai与ssa下游的一个ss组合为候选开关对。以这个新分段开关为对象，返回步骤③。重复步骤③和④。如果没有候选的分段开关，则删除联络开关tsai。从tsa列表中选择下一个联络开关，以进一步缓解或消除电流越限，然后返回步骤①，依次类推，直到没有安全越界发生，或者没有与失电区相连的tsa为止。

⑤确定了tsai和ssa以后，将tsai闭合并将ssa打开，这时失电区的一部分通过ts1i供电，另一部分通过tsa供电，搜索过程结束。

第5步：通过向下一级馈线转移负荷，恢复尽可能多的负荷供电

在越界现象的分区邻近馈线上部分负荷转移到相邻的其他下一级馈线上，增加该分区周围联络开关的备用容量。

1)考虑ts1i所在馈线向下一级馈线进行转移负荷，直接减少ts1i的负荷。对ts1i所在的馈线进行潮流计算，若无越界则停止搜索。若出现电流越限，并且此时供电恢复方案是分区恢复，则进行第2)步；否则仅有切负荷。

2)在分区恢复方案中，进行如下操作：

①考虑tsai所在馈线向下一级馈线进行转移负荷，直接减少tsai的负荷。对tsai所在的馈线进行潮流计算，若无越界则停止搜索。若出现电流越限，转步骤②；

②判断ssa和ts1i之间是否还有分段开关，即能否继续使用ssa所在馈线对ts1进行负荷分担，若不存在，删除当前ssa，对下一个ssa进行判断。若存在，判断tsai所在馈线向下一级馈线转移负荷后，能否解决越限问题。若不行，则仅有切负荷，搜索过程结束。

步骤604，依次判断在恢复控制开关的开关状态下故障配电网是否过载。

判断每一种开关状态下，故障配电网是否过载。

步骤605，如果判断结果为否，则将恢复控制开关的开关状态依次确定为恢复供电方案。

从上述实施例可以看出，根据恢复控制开关的开关状态能够准确的掌握停电区域的供电情况，能够减少故障配电网的停电范围。判断在恢复控制开关的开关状态下是否过载，在对故障配电网进行恢复时，不仅考虑停电区域能够被供电还考虑了供电线路是否过载，保证的故障配电网恢复的安全性。

参见图7，为本申请提供的一种判断在恢复控制开关的开关状态下故障配电网是否过载的方法流程图。在图6所示方法的基础上，如图7所示，判断在恢复控制开关的开关状态下故障配电网是否过载，包括：

步骤701，获取恢复控制开关的开关状态。

步骤702，根据开关状态，对故障配电网进行潮流计算。

步骤703，根据计算结果，判断故障配电网是否过载。

潮流计算，指在给定电力系统网络拓扑、元件参数和发电、负荷参量条件下，计算有功功率、无功功率及电压在电力网中的分布。潮流计算是根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件，确定电力系统各部分稳态运行状态参数的计算。通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷点的功率、枢纽点电压、平衡点的电压和相位角。待求的运行状态参量包括电网各母线节点的电压幅值和相角，以及各支路的功率分布、网络的功率损耗等。根据潮流计算结果能够准确判断故障配电网是否过载。

参见图8，为本申请提供的一种选取恢复供电路线的方法流程图。在图1所示方法的基础上，如图8所示，根据预置评价函数，选取恢复供电路线，包括：

步骤801，根据预置指标函数，计算恢复供电方案的方案指标。

方案指标包括开关操作次数、负荷转移量、容量裕度和最大压降。方案指标不同，计算方案指标的函数也不相同。所以预置指标函数，与方案指标对应的4种预置指标函数。

开关操作次数，是指在恢复供电路线中涉及的需要改变开关状态的开关数量，是对方案进行评估的重要指标。故障恢复的恢复供电路线是由一些开关操作构成，不管开关是否闭合还是断开都要对开关的寿命产生影响，此外由于配电网中手动开关站为多数，开关操作次数的多少影响着恢复时间，因此应该尽量减少对开关的频繁操作。

当分区恢复无法完全恢复停电区域的供电，此时需要将停电区域的支持馈线上的一些负荷转移到下一级馈线上去以增加支持馈线的备用容量。但是符合转移涉及开关操作，影响正常供电负荷的切换。在恢复过程中，负荷转移对正常供电区域的影响越小越好。

制定恢复供电方案应考虑故障配电网再次处理故障的能力，为此引入馈线的容量裕度来衡量。馈线的容量裕度是指馈线再次发生故障时的恢复储备程度，用恢复供电方案中馈线的容量裕度指标m的最小值作为评价指标，其中m定义为：

其中，ltsj为馈线相连的联络开关有效备用容量，ll,j为其转移负荷值，n为恢复方案集中联络开关个数。

最大压降是指故障配电网络的所有馈线电压降落百分数的最大值，最大压降的指标是对恢复供电方案实施后对系统电压质量的评价的重要数据。最大压降的定义为：

其中，vi为节点电压的实际值，v0为系统电源电压。

方案指标包括开关操作次数、负荷转移量、容量裕度和最大压降。具有一定的相关性，在故障恢复过程中互相体现，共同影响着最终方案的选择。

步骤802，选取方案指标的权重。

对于候选的恢复供电方案，考虑为方案指标赋予相应的权重。

示例性的，如图9所示，为本申请提供的一种开关操作次数的权重曲线图，μsn为开关操作次数的权重，sn为开关操作次数，其中取sn1、sn2分别为1和7。为了比较不同恢复供电路线的优劣，在本申请中可以认为开关操作次数之差小于或者等于2的恢复方案具备可比性。

示例性的，如图10所示，为本申请提供的一种负荷转移量的权重曲线图，μlt为负荷转移量的权重，ln为负荷转移量，是指恢复供电方案的负荷转移之和，lta为接受负荷转移的馈线的总负荷。

示例性的，如图11所示，为本申请提供的一种容量裕度的权重曲线图，μm为容量裕度的权重，m为容量裕度，m1的取值为5。

示例性的，如图12所示，为本申请提供的一种最大压降的权重曲线图，μδv/v为最大压降的权重，δv/v为最大压降。

步骤803，根据预置评价函数，计算恢复供电方案的评价值。

预置评价函数为f＝ω1μsn+ω2μlt+ω3μm+ω4μδv/v，其中ω1为开关操作次数，μsn为开关操作测试的权重，ω2为负荷转移量，μlt为负荷转移量的权重，ω3为容量裕度，μm为容量裕度的权重，ω4为最大压降，μδv/v为最大压降的权重。

步骤804，确定最大评价值对应的恢复供电方案为恢复供电路线。

在确定最大评价值时，可采用f＝max(x)函数实现。将最大评价值对应的恢复供电方案确定为恢复供电路线。恢复供电路线是恢复供电方案中的一种。

从上述实施例中可以看出，在故障配电网生成恢复供电方案之后，基于一系列启动规则以及模糊数学评价方案，可计算出故障配电网的最优恢复供电方案也就是恢复供电路线。

参见图13，为本申请提供的一种故障配电网恢复的装置结构示意图。如图13所示，该装置包括：

至少一个处理器1303；以及，

与至少一个处理器1303通信连接的存储器1304；其中，

存储器1304存储有可被至少一个处理器1303执行的指令，以使至少一个处理器1303能够执行如前述的故障配电网恢复的方法。

本申请提供的一种故障配电网恢复的装置，采用获取故障配电网的提点区域，以及停电区域的联络开关，然后根据停电区域和联络开关，生成恢复供电方案，再根据预置评价函数，选取恢复供电线路，最后根据恢复供电线路，对故障配电网进行恢复。与现有技术相比，本申请能够减少因合环调电对用户停电造成的影响，提高配电网供电可靠性指标，在发生故障时，能够快速的定位故障点，及时诊断隔离故障区段，进行抢修，及时恢复供电，明显缩短了停电时间，提高了供电可靠性。

具体实现中，本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的呼叫方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-onlymemory，简称：rom)或随机存储记忆体(英文：randomaccessmemory，简称：ram)等。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。

以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。