一种考虑复电效益的配电网自适应重构策略的制作方法

1.本发明涉及一种考虑复电效益的配电网自适应重构策略，属于配电网络技术领域。


背景技术：

2.随着配电网规模的不断扩张以及用电负荷对供电可靠性的要求提升，实现快速有效的故障复电操作成为配电网的一项重要目标。重合闸是实现供电恢复的一种重要方式，在一些配电网中，还具备转供电的方式实现复电。如何选取合适的转供电方式是指导复电操作的关键。
3.现有的方法中，考虑到故障率的情况，架空线发生瞬时故障的比重大，往往采用重合闸的方式实现复电操作；电缆线路瞬时故障发生的比重小，在具备转供条件时，往往不采取重合闸的方式实现恢复供电，而采取快速的转供策略来减小停电时间。现有的技术缺点主要包括两个方面：一是在架空线路以及电缆线路混联的情况下，如何选取复电方式缺少标准的评价；二是开关配置水平参差不齐，具备可控条件的开关将影响故障停电的影响范围，负荷水平分布也将影响复电的决策。考虑开关配置条件、负荷水平变化以及实际的运行方式，需要形成自适应的复电决策选取方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种考虑复电效益的配电网自适应拓扑重构策略，根据拓扑信息，开关状态信息以及负荷信息，实现计算故障发生在不同位置情况下的复电效益,在监测故障发生并完成故障点的隔离操作后，根据实际的故障位置，快速形成复电方法,能够实现停电负荷损失最小，并且能够根据故障位置与开关种类、实际拓扑形成自适应的复电决策策略。
5.为解决上述问题，拟采用这样一种考虑复电效益的配电网自适应重构策略，具体流程如下：
6.1)初始化，按照第一个元件发生故障进行分析，获取该元件故障情况下的重合闸方案以及转供电方案；
7.2)根据重合闸方案与转供电方案，进行拓扑分析，计算维持正常供电区域、具备复电条件区域以及受故障影响失电区域；
8.3)根据上述三种区域的负荷分布情况，获得上述三种区域的负荷容量；
9.4)计及自动化时间以及故障发生概率，计算当前元件发生故障情况下，两种复电方式的复电效益；
10.5)进一步根据1)
‑
4)获取不同元件发生故障的复电效益；
11.6)获取实际的故障位置，获得复电方式。
12.具体包括：
13.1、拓扑分析
14.拓扑分析实现负荷的类型划分，根据拓扑辨识，将故障发生后的配电区域划分为维持正常供电区域、具备复电条件区域以及受故障影响失电区域三类，其中，维持正常供电区域表示故障切除动作发生后，仍能由电网持续提供供电的区块；具备复电条件区域表示故障切除动作发生后，虽然发生停电，但能通过转供或重合闸的方式取得恢复供电的区块；受故障影响失电区域表示由故障隔离操作导致永久失电的区块，拓扑分析模块通过收集配电网元件连接关系以及开关位置状态取得。一般情况下：
15.维持正常供电区域包括系统电源到故障点上游断路器之间的区域，以及故障点切除状态下，下游线路具备紧急孤岛运行的保供电区块，由此维持正常供电区域不随实际采用的复电方式发生改变；
16.具备复电条件区域则随复电方式的选择以及故障的类型(瞬时性故障、永久性故障)发生改变，当发生的故障类型为瞬时性故障，则复电区块为除维持正常供电区域外的其他部分区域。当发生永久性故障，通过故障点上游断路器的重合闸操作，只能将复电区块最终确定在上游断路器以及上游可控开关之间，当下游具备复电条件时，复电区块还包括备用电源到下游可控开关之间的区域，在发生永久性故障的情况下，利用重合闸的复电方式以及利用转供电的复电方式具有相同的具备复电条件区域；
17.受故障影响失电区域同样受复电方式的选择以及故障的类型影响，有不同的区域计算结果。但发生瞬时故障的情况下，采用重合闸复电方式时受故障影响失电区域为空；而在采用转供电的方式，或是在发生永久性故障条件下时，受故障影响失电区域将是除维持正常供电区域以及具备复电条件区域外的配电网区域。
18.2、负荷类型计算
19.负荷容量与负荷重要度根据配电网的实际运行条件取得，根据负荷容量与负荷重要度，表示出负荷的失电效益损失，如下所示：
[0020][0021]
α表示负荷重要度权重，以及分别表示第一类负荷、第二类负荷以及第三类负荷的容量；
[0022]
根据维持正常供电区块、具备复电条件区块以及受故障影响失电区块的定义，以及负荷重要度以及负荷容量的概念，计算得到不同区域的负荷量，其中：
[0023]
1)维持正常供电的负荷计算
[0024]
当元件x故障切除后，能够有效维持正常供电的负荷大小用下式进行表示
[0025][0026]
为系统所接所有负荷大小，为主电源跳闸操作脱离的负荷大小，为能够依靠可控分布式电源进行孤岛微网供电的负荷大小；
[0027]
2)具备复电条件的负荷计算
[0028]
当发生故障为瞬时性故障，且采用重合闸的方式实现复电时，有：
[0029][0030]
当发生故障为永久性故障，或采用转供电的方式实现复电时，有：
[0031]
a.故障点被有效隔离后，此时，通过主系统恢复供电的负荷大小为
[0032][0033]
上式表明，依靠主系统实现恢复供电的负荷大小，根据主电源所带负荷总数与故障元件关联的上游可控开关所带负荷大小相减取得，即此时除故障元件下游外，系统其余负荷均可通过主电源恢复供电；
[0034]
b.计算通过联络开关恢复的负荷大小，当下游可以通过联络开关取得供电恢复时，可恢复供电的负荷大小如下所示，否则不能，即
[0035][0036]
因此总的具备复电条件的负荷大小为
[0037][0038]
3)受故障影响失电的负荷计算
[0039]
除维持正常供电的负荷与具备复电条件的负荷外，其余负荷为受故障影响的失电负荷，由此：
[0040][0041]
3、复电效益计算
[0042]
考虑时间因素对失电时间长短的影响，计算两种复电方式的复电效益，具体实现如下所示：
[0043]
在复电选择中，是否采用重合闸策略将对复电效果产生明显差异，记故障切除时刻起，至重合闸完成时所经时长为δt1；若重合闸失败，线路完成转供的时长为δt2，线路检修时长为δt3，此外，考虑元件k发生瞬时故障的概率为(1
‑
a％)，用负荷损失时长衡量复电效益，则有：
[0044]
1)采取重合闸策略下的复电效益
[0045]
采取重合闸策略的复电效益用下式进行表示：
[0046][0047]
其中，第一项表示重合成功情况下的负荷损失时长；第二项表示重合失败情况下，可转供的负荷损失时长；第三项表示不可转供负荷损失时长；
[0048]
2)不采取重合闸策略下的复电效益
[0049]
此时，故障切除起，线路直接进行重构策略，造成的负荷损失时长如下所示：
[0050][0051]
其中，第一项表示可转供的负荷损失时长；第二项表示不可转供负荷损失时长；
[0052]
4、复电方式选取
[0053]
根据复电效益计算的计算结果，对两种复电方式的复电效益进行比较，最终获得复电方式的选取方法。
[0054]
与现有技术相比，本发明能够有效从降低总体的电量损失的角度，提高配电网的供电可靠性，特别地对于架空线路与电缆线路混接的情况下，能够给出复电效益最高的复电方案。此外，所属方案能够根据实际发生故障位置的变化，取得相应的复电方法，提供控制的灵活性。所述方法能够适应于实际配电网的开关配置情况、负荷分布情况以及运行方
式变化等情况。
附图说明
[0055]
图1是本发明的流程图；
[0056]
图2是本发明的实现模型。
具体实施方式
[0057]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0058]
实施例
[0059]
参照图1和图2，本实施例提供一种考虑复电效益的配电网自适应重构策略，具体流程如下：
[0060]
1)初始化，按照第一个元件发生故障进行分析，获取该元件故障情况下的重合闸方案以及转供电方案；
[0061]
2)根据重合闸方案与转供电方案，进行拓扑分析，计算维持正常供电区域、具备复电条件区域以及受故障影响失电区域；
[0062]
3)根据上述三种区域的负荷分布情况，获得上述三种区域的负荷容量；
[0063]
4)计及自动化时间以及故障发生概率，计算当前元件发生故障情况下，两种复电方式的复电效益；
[0064]
5)进一步根据1)
‑
4)获取不同元件发生故障的复电效益；
[0065]
6)获取实际的故障位置，获得复电方式。
[0066]
具体包括：
[0067]
1、拓扑分析
[0068]
拓扑分析实现负荷的类型划分，根据拓扑辨识，将故障发生后的配电区域划分为维持正常供电区域、具备复电条件区域以及受故障影响失电区域三类，其中，维持正常供电区域表示故障切除动作发生后，仍能由电网持续提供供电的区块；具备复电条件区域表示故障切除动作发生后，虽然发生停电，但能通过转供或重合闸的方式取得恢复供电的区块；受故障影响失电区域表示由故障隔离操作导致永久失电的区块，拓扑分析模块通过收集配电网元件连接关系以及开关位置状态取得。一般情况下：
[0069]
维持正常供电区域包括系统电源到故障点上游断路器之间的区域，以及故障点切除状态下，下游线路具备紧急孤岛运行的保供电区块，由此维持正常供电区域不随实际采用的复电方式发生改变；
[0070]
具备复电条件区域则随复电方式的选择以及故障的类型(瞬时性故障、永久性故障)发生改变，当发生的故障类型为瞬时性故障，则复电区块为除维持正常供电区域外的其他部分区域。当发生永久性故障，通过故障点上游断路器的重合闸操作，只能将复电区块最终确定在上游断路器以及上游可控开关之间，当下游具备复电条件时，复电区块还包括备用电源到下游可控开关之间的区域，在发生永久性故障的情况下，利用重合闸的复电方式以及利用转供电的复电方式具有相同的具备复电条件区域；
[0071]
受故障影响失电区域同样受复电方式的选择以及故障的类型影响，有不同的区域计算结果。但发生瞬时故障的情况下，采用重合闸复电方式时受故障影响失电区域为空；而在采用转供电的方式，或是在发生永久性故障条件下时，受故障影响失电区域将是除维持正常供电区域以及具备复电条件区域外的配电网区域。
[0072]
2、负荷类型计算
[0073]
负荷容量与负荷重要度根据配电网的实际运行条件取得，根据负荷容量与负荷重要度，表示出负荷的失电效益损失，如下所示：
[0074][0075]
α表示负荷重要度权重，以及分别表示第一类负荷、第二类负荷以及第三类负荷的容量；
[0076]
根据维持正常供电区块、具备复电条件区块以及受故障影响失电区块的定义，以及负荷重要度以及负荷容量的概念，计算得到不同区域的负荷量，其中：
[0077]
1)维持正常供电的负荷计算
[0078]
当元件x故障切除后，能够有效维持正常供电的负荷大小用下式进行表示
[0079][0080]
为系统所接所有负荷大小，为主电源跳闸操作脱离的负荷大小，为能够依靠可控分布式电源进行孤岛微网供电的负荷大小；
[0081]
2)具备复电条件的负荷计算
[0082]
当发生故障为瞬时性故障，且采用重合闸的方式实现复电时，有：
[0083][0084]
当发生故障为永久性故障，或采用转供电的方式实现复电时，有：
[0085]
a.故障点被有效隔离后，此时，通过主系统恢复供电的负荷大小为
[0086][0087]
上式表明，依靠主系统实现恢复供电的负荷大小，根据主电源所带负荷总数与故障元件关联的上游可控开关所带负荷大小相减取得，即此时除故障元件下游外，系统其余负荷均可通过主电源恢复供电；
[0088]
b.计算通过联络开关恢复的负荷大小，当下游可以通过联络开关取得供电恢复时，可恢复供电的负荷大小如下所示，否则不能，即
[0089][0090]
因此总的具备复电条件的负荷大小为
[0091][0092]
3)受故障影响失电的负荷计算
[0093]
除维持正常供电的负荷与具备复电条件的负荷外，其余负荷为受故障影响的失电负荷，由此：
[0094][0095]
3、复电效益计算
[0096]
考虑时间因素对失电时间长短的影响，计算两种复电方式的复电效益，具体实现如下所示：
[0097]
在复电选择中，是否采用重合闸策略将对复电效果产生明显差异，记故障切除时刻起，至重合闸完成时所经时长为δt1；若重合闸失败，线路完成转供的时长为δt2，线路检修时长为δt3，此外，考虑元件k发生瞬时故障的概率为(1
‑
a％)，用负荷损失时长衡量复电效益，则有：
[0098]
1)采取重合闸策略下的复电效益
[0099]
采取重合闸策略的复电效益用下式进行表示：
[0100][0101]
其中，第一项表示重合成功情况下的负荷损失时长；第二项表示重合失败情况下，可转供的负荷损失时长；第三项表示不可转供负荷损失时长；
[0102]
2)不采取重合闸策略下的复电效益
[0103]
此时，故障切除起，线路直接进行重构策略，造成的负荷损失时长如下所示：
[0104][0105]
其中，第一项表示可转供的负荷损失时长；第二项表示不可转供负荷损失时长；
[0106]
4、复电方式选取
[0107]
根据复电效益计算的计算结果，对两种复电方式的复电效益进行比较，最终获得复电方式的选取方法。
[0108]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。