一种配电网故障恢复方案综合评价方法与流程

本发明涉及电力工程技术领域，具体涉及一种配电网故障恢复方案综合评价方法。

背景技术：

配电网发生故障时，通过保护设备或自动化设备动作对故障进行隔离后，为实现非故障失电区域负荷的尽快恢复供电，配电自动化系统的fa功能或智能配电网自愈控制功能会启动，尽快给出非故障失电区域负荷供电恢复方案，即故障恢复方案。配电网故障恢复方案是在保证电网安全运行的前提下，通过相关开关合闸、分闸操作动作序列的配合，实现有联络关系的电源供电部分区域的转移来达到非故障失电区域负荷的恢复供电。

配电网故障恢复方案与配电网网架结构、潮流分布情况等因素有关，有时还可能存在多种故障恢复方案。对故障恢复方案的优劣怎样进行综合评价？尤其是存在多个故障恢复方案时，哪个方案是最优的？这些是在配电自动化系统的fa功能或智能配电网自愈控制功能实际应用时需要解决的问题

在目前的配电自动化系统实际应用时，由于缺少对配电网故障恢复方案的有效评价，不知道执行的恢复方案的优劣情况，更有甚者，存在多个故障恢复方案时，可能采用了次优或最差的一个故障恢复方案，这不仅为配电网的安全运行埋下了隐患，也带来了无形的经济损失，影响了配电自动化系统的实用化应用推广。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种配电网故障恢复方案综合评价方法，解决在现有配电网发生故障时，通过保护设备或自动化设备动作对故障进行成功隔离后，对配电自动化系统给出的故障恢复方案缺少综合性评价，无法得知执行的故障恢复方案的优劣情况，特别是存在多个故障恢复方案时，无法选择最优的故障恢复方案问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种配电网故障恢复方案综合评价方法，包括如下步骤，

步骤1)采用ahp-delphi方法确定故障恢复方案停电负荷恢复率、开关动作次数、动作开关运行年限、动作开关总变位次数、故障恢复方案执行后转供电源负载率以及恢复供电路径中设备最大负载率6个评估指标的权重因子w1、w2、w3、w4、w5、w6；

步骤2)确定故障恢复方案停电负荷恢复率、开关动作次数、动作开关运行年限、动作开关总变位次数、故障恢复方案执行后转供电源负载率、恢复供电路径中设备最大负载率6个评估指标的评估值k1、k2、k3、k4、k5、k6；

步骤3)根据步骤1)、步骤2)确定的评估指标的权重因子和评估值，通过公式r＝w1*k1+w2*k2+w3*k3+w4*k4+w5*k5+w6*k6，计算得到故障恢复方案的综合评价值r。

本发明进一步技术改进方案是：

所述步骤2)中停电负荷恢复率评估指标的评估值k1为：k1＝(pr/po)*100，

其中：pr为故障恢复方案能够恢复的负荷，po为故障隔离后非故障区域总的停电负荷。

本发明进一步技术改进方案是：

所述步骤2)中开关动作次数评估指标的评估值k2为：

本发明进一步技术改进方案是：

所述步骤2)中动作开关运行年限评估指标的评估值k3为：

其中，avy为故障恢复方案动作开关平均运行年限，ta为动作开关总个数，swyi为动作开关i的运行年限。

本发明进一步技术改进方案是：

所述步骤2)中动作开关总变位次数评估指标的评估值k4为：

其中，tc为故障恢复方案中动作开关历史总变位次数，ta为动作开关总个数，swci为动作开关i的历史总变位次数。

本发明进一步技术改进方案是：

所述步骤2)中故障恢复方案执行后转供电源负载率评估指标的评估值k5为：

mxf＝max(px/p1n，p2/p2n，...，pgs/pgsn)

其中，mxf为恢复方案执行后转供电源最大负载率，gs为转供电源个数，p1为第1个转供电源的负荷，p1n为第1个转供电源的额定功率，p2为第2个转供电源的负荷，p2n为第2个转供电源的额定功率，pgs为第gs个转供电源的负荷，pgsn为第gs个转供电源的额定功率。

本发明进一步技术改进方案是：

所述步骤2)中恢复供电路径中设备最大负载率评估指标的评估值k6为：设备的负载率定义为设备的负荷pl与设备额定负载容量pn的比值，设备负载率标记为pf，则pf＝pl/pn。假设恢复方案在所有恢复供电路径中共有ds个设备，恢复供电路径中设备最大负载率标记为maxpf，则maxpf＝max(pf1,pf2,…,pfds)。其中，pf1,pf2,…,pfds分别为第1、第2，…，第ds个设备的负载率。k6的计算公式为：

本发明进一步技术改进方案是：

所述步骤2)中停电负荷恢复率、开关动作次数、动作开关运行年限、动作开关总变位次数、故障恢复方案执行后转供电源负载率、恢复供电路径中设备最大负载率这6个评估指标分别对应的评估值为k1、k2、k3、k4、k5和k6，其取值范围均在[0,100]区间内。

本发明进一步技术改进方案是：

所述故障恢复方案综合评价值r的范围在[0,100]区间内，综合评价的值越大则方案越优。

本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：

本发明配电网故障恢复方案综合评价方法的提出，可快速得出配电自动化系统中在配电网故障处理时故障恢复方案的优劣，降低故障恢复方案执行后配电网运行的风险，同时也有利于配电自动化系统的fa功能或智能故障处理功能的应用推广。

附图说明

图1为配电网故障恢复方案综合评价方法流程图；

图2为配电网接线图的示例图。

具体实施方式

下面结合说明书附图1、2对本发明的技术方案做进一步详细说明。

本发明公开了一种配电网故障恢复方案综合评价方法，提出了对故障恢复方案进行综合评价的停电负荷恢复率、开关动作次数、动作开关运行年限、动作开关总变位次数、故障恢复方案执行后转供电源负载率、恢复供电路径中设备最大负载率这6个评价指标，综合评价计算公式如下：

r＝w1*k1+w2*k2+w3*k3+w4*k4+w5*k5+w6*k6

其中：r为方案综合评估值；k1为停电负荷恢复率指标的评估值；k2开关动作次数指标的评估值；k3为动作开关运行年限指标的评估值；k4为动作开关总变位次数的评估值；k5为故障恢复方案执行后转供电源负载率指标的评估值；k6为恢复供电路径中设备最大负载率指标的评估值；w1、w2、w3、w4、w5和w6分别为k1、k2、k3、k4、k5和k6的权重因子。

附图1所示的配电网故障恢复方案综合评价方法流程，包括以下步骤：

1)采用ahp-delphi方法确定停电负荷恢复率、开关动作次数、动作开关运行年限、动作开关总变位次数、故障恢复方案执行后转供电源负载率、恢复供电路径中设备最大负载率这6个评估指标的权重因子；

2)确定故障恢复方案停电负荷恢复率、开关动作次数、动作开关运行年限、动作开关总变位次数、故障恢复方案执行后转供电源负载率、恢复供电路径中设备最大负载率这6个评估指标的评估值；

3)根据指标的权重因子和评估值，对指标的评估值加权求和计算，得到故障恢复方案的综合评价值。

附图2为配电网接线图的示例图，是由3条馈线通过两个联络开关连接在一起组成的馈线组。其中，cb1、cb2和cb3为3条馈线的出线开关，b1、b2、b3、b4、b5为分段开关，ll1和ll2为馈线联络开关(正常运行时开关状态为分位)，s1、s2、s3、s4、s5、s6、s7、s8为区域。假设区域s3发生故障，区域s3的边界开关b2、b3和b5跳闸，隔离故障成功后，非故障失电区域为s4、s5与s8。由于非故障失电区域s8与s4和s5是隔离的，s8的恢复供电方案与s4、s5的恢复供电方案是独立的，即该故障情况下有两个独立的恢复供电方案。给出的故障恢复方案为：s4与s5区域内负荷供电恢复方案是联络开关ll1合闸由电源cb2转供电，s8区域内负荷供电恢复方案是联络开关ll2合闸由电源cb3转供电。相关运行参数为：失电区域s4、s5、s8的负荷分别为30kw、28kw、51kw，联络开关ll1的运行年限为6年、总变位次数为189次，联络开关ll2的运行年限为8年、总变位次数为550次，转供后电源cb2的负载率为0.85、电源cb3的负载率为0.78，停电区域s4和s5转供供电路径中设备的最大负载率为0.88，停电区域s8转供供电路径中设备的最大负载率为0.8。

对该示例的故障恢复方案进行综合评估的具体步骤为：

(1)对故障恢复方案进行综合评估，采用ahp-delphi方法确定的停电负荷恢复率、开关动作次数、动作开关运行年限、动作开关总变位次数、故障恢复方案执行后转供电源负载率、恢复供电路径中设备最大负载率这6个评估指标的权重因子w1、w2、w3、w4、w5和w6分别为0.4、0.1、0.09、0.07、0.16和0.18

(2)计算停电负荷恢复率、开关动作次数、动作开关运行年限、动作开关总变位次数、故障恢复方案执行后转供电源负载率、恢复供电路径中设备最大负载率这6个评估指标的评估值。

停电负荷恢复率k1：

停电区域s4、s5、s8内的负荷都是全部恢复，即停电负荷恢复率都是1。因此，区域s4、s5恢复方案的k1＝100，区域s8恢复方案的k1＝100；

开关动作次数评估指标的评估值k2：

s4与s5区域内负荷供电恢复方案是联络开关ll1合闸，s8区域内负荷供电恢复方案是联络开关ll2合闸。开关动作次数都是一次，根据k2的定义，开关动作次数小于11时，k2＝(11-x)*10＝(11-1)*10＝100，因此，区域s4、s5恢复方案的k2＝100，区域s8恢复方案的k2＝100

动作开关运行年限评估指标的评估值k3：

s4与s5区域内负荷供电恢复方案是联络开关ll1合闸，s8区域内负荷供电恢复方案是联络开关ll2合闸。都是动作一个开关，即s4与s5区域内负荷供电恢复方案是联络开关ll1动作(合闸)，s8区域内负荷供电恢复方案是联络开关ll2动作(合闸)。动作开关ll1运行年限是6年，动作开关ll2的运行年限是8年。即s4与s5区域内负荷供电恢复方案动作开关平均运行年限是6，s8区域内负荷供电恢复方案动作开关平均运行年限是8，开关平均运行年限在3与30之间，根据k3的定义，s4与s5区域内负荷供电恢复方案对应的k3＝(33-avy)*3.3＝(33-6)*3.3＝89.1，s8区域内负荷供电恢复方案对应的k3＝(33-avy)*3.3＝(33-8)*3.3＝82.5

动作开关总变位次数评估指标的评估值k4：

s4与s5区域内负荷供电恢复方案动作开关是联络开关ll1，总变位次数为189次，s8区域内负荷供电恢复方案动作开关是联络开关ll2，总变位次数为550次。根据k4的定义，当动作开关总变位次数在150与30000之间时，k4＝(30150-tc)*100/30150，得到s4与s5区域内负荷供电恢复方案对应的k4＝(30150-tc)*100/30150＝(30150-189)*100/30150＝99.37，s8区域内负荷供电恢复方案对应的k4＝(30150-tc)*100/30150＝(30150-550)*100/30150＝98.18

故障恢复方案执行后转供电源负载率评估指标的评估值k5：

s4与s5区域内负荷供电恢复后转供电源cb2的负载率为0.85，s8区域内负荷供电恢复后转供电源cb3的负载率为0.78，根据k5的定义，s4与s5区域内负荷供电恢复后转供电源cb2的负载率在0.8到1.0之间，s4与s5区域内负荷供电恢复方案对应的k5＝(1-mxf)*500＝(1-0.85)*500＝75,s8区域内负荷供电恢复后转供电源cb3的负载率小于0.8，s8区域内负荷供电恢复方案对应的k5＝100

恢复供电路径中设备最大负载率评估指标的评估值k6：

停电区域s4和s5转供供电路径中设备的最大负载率为0.88，停电区域s8转供供电路径中设备的最大负载率为0.8，根据k6的定义，停电区域s4和s5转供供电路径中设备的最大负载率在0.8到1.0之间，停电区域s4和s5供电恢复方案对应的k6＝(1-maxpf)*500＝(1-0.88)*500＝60，停电区域s8转供供电路径中设备的最大负载率也在0.8到1.0之间，停电区域s8供电恢复方案对应的k6＝(1-maxpf)*500＝(1-0.8)*500＝100

(3)根据步骤1)中确定的权重因子和步骤2)中得到的k1、k2、k2、k3、k4、k5和k6的评估值，停电区域s4和s5供电恢复方案的综合评价值：r＝w1*k1+w2*k2+w3*k3+w4*k4+w5*k5+w6*k6＝0.4*100+0.1*100+0.09*89.1+0.07*99.37+0.16*75+0.18*60＝87.77，

停电区域s8供电恢复方案的综合评价值r＝w1*k1+w2*k2+w3*k3+w4*k4+w5*k5+w6*k6＝0.4*100+0.1*100+0.09*82.5+0.07*98.18+0.16*100+0.18*100＝98.30。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。