一种配电网故障恢复和故障抢修协调优化算法及系统的制作方法

本发明涉及配电网故障恢复和故障抢修领域，特别是一种配电网故障恢复和故障抢修协调优化算法及系统。

背景技术：

1、配电网作为连接能源生产、消费、输送和转换的重要枢纽，在能源革命中处于核心的地位；但大量分布式光伏电源的接入导致配电网的拓扑更加复杂，除此之外，配电网的潮流分布和运行模式也都发生变化，这给配电网的可靠运行带来了极大挑战，其中包括电网的电压水平、电能质量及供电可靠性等方面；因此，针对含有分布式光伏电源的配电网发生故障后如何可靠、快速恢复，国内外学者展开了大量研究。

2、目前，国内外学者对于含有分布式光伏电源的配电网络故障恢复策略大致可以分为两类：孤岛恢复策略和综合恢复策略；孤岛恢复策略指在配电网发生故障后，分布式光伏电源以孤岛状态运行并对孤岛内负荷进行供电的策略；也有学者提出将孤岛与主网共同作用，形成综合恢复方案对配电网进行恢复，不仅可以充分发挥主网与分布式光伏电源的供电能力，同时可以减少失电负荷量，进一步缩小失电范围。

3、此外，有学者将故障恢复与故障抢修2个阶段进行联合优化，在现有的研究中，大都将故障恢复和故障抢修进行联合，分为两阶段进行研究，但并未考虑到抢修过程中负荷波动，忽略了故障恢复与故障抢修的协同优化，降低了恢复效率。

技术实现思路

1、鉴于对故障恢复与故障抢修进行联合优化时，现有技术中未考虑到抢修过程中负荷波动，忽略故障恢复与故障抢修的协同优化，降低了恢复效率等问题，提出了本发明。

2、因此，本发明所要解决的问题在于如何提供一种考虑抢修过程中负荷波动，对故障恢复与故障抢修进行协同优化的方法。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明实施例提供了一种配电网故障恢复和故障抢修协调优化算法，其包括获取配电网负荷数据，构建负荷时变性需求模型和可控负荷模型，并基于分布式光伏电源制定孤岛自适应划分策略；将所述孤岛自适应划分策略与配电网主网协调控制，制定配电网故障恢复策略；根据所述配电网故障恢复策略和配电网故障抢修策略制定配电网故障恢复和故障抢修协调优化策略。

5、作为本发明所述一种配电网故障恢复和故障抢修协调优化算法的一种优选方案，其中：所述孤岛自适应划分策略的原则如下：确保方案在孤岛运行时能够安全和稳定，且具备并入主网运行的能力；在保证孤岛内的负荷与损耗之和小于分布式光伏电源出力的前提下，孤岛内应包含最多负荷；在进行孤岛自适应划分时，应优先恢复ft,rload中的负荷。

6、作为本发明所述一种配电网故障恢复和故障抢修协调优化算法的一种优选方案，其中：所述孤岛自适应划分策略的目标函数计算公式如下：

7、

8、其中，n为配电网中的节点数；为节点i在t时刻被切除的负荷功率；xt,i为节点i在t时刻的接入状态；fi,t为节点i在t时刻对应的优先回复系数。

9、作为本发明所述一种配电网故障恢复和故障抢修协调优化算法的一种优选方案，其中：所述孤岛自适应划分策略包含以下步骤：读取配电网数据；读取故障信息，断开故障支路；输入故障时刻，确定相应时刻的优先恢复集ft,rload和可控负荷集cload；以含分布式光伏电源的节点为根节点，以所述故障时刻的分布式光伏电源出力值为最大搜索半径，采用广度优先搜索bfs确定功率圆所包含的负荷，得到功率圆实际半径；若出现2个或多个孤岛交叉，则将其融合为一个孤岛；判断优先恢复集ft,rload中负荷是否都已恢复，以未恢复的负荷作为根节点，采用深度优先搜索dfs将其接入最近的分布式光伏电源节点，通过削减可控负荷集cload中的负荷，调整孤岛恢复范围；若负荷节点无法通过分布式光伏电源进行恢复，则不恢复该负荷；判断孤岛是否满足功率平衡约束，若满足，则完成最终孤岛划分，形成孤岛划分方案，若不满足，则执行下一步；削减可控负荷集cload中的负荷，直至满足功率平衡约束，完成最终孤岛划分，形成孤岛划分方案，若所有可控负荷集cload中的负荷都已切除仍无法满足功率平衡约束，则根据重要度等级削减可控负荷集cload中的负荷，缩小孤岛范围，若满足功率平衡及其他约束条件，则完成最终孤岛划分，形成孤岛划分方案，否则继续削减可控负荷集cload中的负荷，直至满足条件。

10、作为本发明所述一种配电网故障恢复和故障抢修协调优化算法的一种优选方案，其中：所述配电网故障恢复策略中的目标函数包括总失电负荷最少、网损最小和开关动作次数最少；所述目标函数的计算公式如下：

11、

12、其中，ω1为失电负荷在目标函数中的权重值；ω2为网损在目标函数中的权重值；ω3为开关动作次数在目标函数中的权重值；n为配电网中的节点个数；m为配电网中的支路个数；ki为支路i的投切状态，当ki＝1时支路连入配电网，当ki＝0则未连入；pi为第i条支路上流入末端节点的有功功率；qi为第i条支路上流入末端节点的无功功率；ui为第i条支路末端节点的电压幅值；ri为支路i的电阻；d为配电网中开关；f为分段开关集合；l为联络开关集合；kd为开关的开合状态，当kd＝1时开关闭合，当kd＝0则开关断开。

13、作为本发明所述一种配电网故障恢复和故障抢修协调优化算法的一种优选方案，其中：所述配电网故障恢复策略包含以下步骤：根据所述孤岛划分方案对初步孤岛内开关重新编码，更新配电网相关数据，利用主网与分布式光伏电源的协调控制，在保证所述孤岛划分方案中已恢复的负荷不断电的基础上，对配电网进行综合恢复，以提高负荷恢复量；初始化改进粒子群算法参数；种群初始化；进行算法迭代寻优，更新粒子速度与位置，执行交叉、变异操作，计算适应度，直至到达最大迭代次数；更新开关集合，得到故障恢复方案；按照故障恢复策略对联络和分段开关进行相应开合操作。

14、作为本发明所述一种配电网故障恢复和故障抢修协调优化算法的一种优选方案，其中：所述配电网故障恢复和故障抢修协调优化策略包含以下步骤：读取故障点信息，故障点总数n，j为当前抢修的故障点；读取当前时刻配电网信息，根据孤岛和主网配合的配电网故障恢复策略得到故障恢复方案并进行恢复；根据故障抢修策略节得到故障抢修方案；执行抢修方案，判断是否完成故障点j的抢修，若完成则更新抢修故障点j＝j+1，若未完成则继续执行抢修方案；判断j是否大于n，若不大于则重新读取当前时刻配电网信息，否则故障抢修结束。

15、第二方面，本发明为进一步解决配电网故障恢复和故障抢修中存在的安全问题，实施例提供了一种配电网故障恢复和故障抢修协调优化系统，其包括：孤岛划分模块，用于利用分布式光伏电源形成孤岛对配电网中重要负荷进行恢复，制定孤岛划分方案；策略制定模块，用于将所述孤岛划分方案与配电网主网协调控制，制定配电网故障恢复策略和配电网故障抢修策略；协调优化模块，用于在配电网故障抢修中对故障恢复和故障抢修进行协调优化，动态调整最优方案，提高抢修效率。

16、第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的一种配电网故障恢复和故障抢修协调优化算法的任一步骤。

17、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的一种配电网故障恢复和故障抢修协调优化算法的任一步骤。

18、本发明有益效果为：本发明考虑抢修过程中的负荷波动，提出一种配电网故障恢复和故障抢修协调优化算法，通过改进故障恢复算法并使用孤岛自适应划分策略，实现在配电网故障抢修中对故障恢复和故障抢修进行协调优化，动态调整最优方案，加快停电区域供电恢复以及配电网构架恢复，提高了配电网恢复效率。