一種計及斷路器拒動幾率的恢復供電方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種恢復供電方法，具體涉及一種計及斷路器舉動幾率的恢復供電方 法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國工業(yè)化進程的不斷加快以及經(jīng)濟水平的不斷提高、電網(wǎng)建設不斷加強， 電力網(wǎng)絡則越來越復雜。與之對應在故障發(fā)生后的事故處理需要考慮的因素日益增多，因 此在電網(wǎng)故障發(fā)生后如何快速處理，對失壓區(qū)域快速恢復供電則成為當下需要解決的熱點 技術問題。
[0003] 目前，由于變電站自動化建設進程的加快以及人力資源成本的上漲，我國電網(wǎng)中 35kV、110kV及部分220kV變電站均已采用無人值守模式，這在節(jié)省人力與物力支出的同時 也改變了電網(wǎng)運行與調(diào)度的工作模式。因此目前在面臨事故處理時大多采用遠方遙控操作 完成，然而若在操作過程中斷路器拒動則會延誤延長送電時間，甚至要暫停送點對拒動斷 路器進行檢查和維修。所以在事故處理過程中需要選擇一條可以穩(wěn)定操作的輸電路徑恢復 送電，同時還需要考慮到恢復送電過程中斷路器操作次數(shù)總和、操作過程中斷路器拒動后 的重新路由以及輸電路徑中涉及的線路及變壓器的負荷狀態(tài)等因素。而人為的選擇恢復送 電路徑難以在短時間內(nèi)進行全方面的考慮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種計及斷路器舉 動幾率的恢復供電方法，為電網(wǎng)出現(xiàn)事故后的快速恢復供電提供輔助決策的參考，縮短對 停電區(qū)域的復電時間、維護電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是：一種計及斷路器舉動幾率的恢復供電 方法，依次包括以下過程：建立計及斷路器拒動幾率的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡模型，快速恢復供電路 徑的多目標尋優(yōu)。
[0006] 優(yōu)選的，所述建立計及斷路器拒動幾率的電力系統(tǒng)模型包括以下步驟：
[0007] 步驟一：建立電力系統(tǒng)的簡單網(wǎng)絡模型，將電力系統(tǒng)中的母線與輸電線路抽象成 網(wǎng)絡模型中的節(jié)點與邊；采取以下化簡標準：將母線作為節(jié)點，雙繞組變壓器等效為一條 邊，三繞組變壓器等效為變壓器三端母線的星型連接。將節(jié)點進行合并，對于同一變電站內(nèi) 同一電壓等級的母線上節(jié)點進行合并；通過以上步驟的化簡，可以得到一張節(jié)點數(shù)為n，邊 的條數(shù)為m的簡單圖G (v，e)，可用η X η的矩陣A。表示：

[0010] 式中G。為電力系統(tǒng)的將電力網(wǎng)絡抽象得到的簡單圖，eij為節(jié)點i到節(jié)點j的邊； 該矩陣描述了電力網(wǎng)絡基本的拓撲結(jié)構(gòu)；
[0011] 步驟二：搜集斷路器歷史運行數(shù)據(jù)與額定參數(shù)，統(tǒng)計斷路器的額定開斷次數(shù)N、額 定開斷電流Ie、已開斷次數(shù)以及每次開斷的電流大小。
[0012] 步驟三：實時計算斷路器拒動幾率，根據(jù)以上統(tǒng)計數(shù)據(jù)斷路器的開斷次數(shù)與開斷 電流的關系，計算出斷路器目前存在的磨損，其計算公式如下式（3)所示：
[0014] 其中Si為斷路器第i次開斷的磨損（由第i次開斷的電流和廠商提供的參數(shù)得 到）。N為該斷路器的額定開斷次數(shù)，Μ為開斷額定電流時的磨損。統(tǒng)計斷路器前五年的歷 史故障率，并取出五年中該斷路器故障率的最大值λ_與最小值λ _。根據(jù)斷路器的歷史 故障率與斷路器磨損狀態(tài)計算其潛在拒動幾率，其具體計算公式如下式（4)所示：
[0016] 步驟四：將斷路器拒動幾率作為線路權(quán)重形成新的加權(quán)網(wǎng)絡模型，以斷路器拒動 幾率為大小作為權(quán)重為網(wǎng)絡模型G中的邊賦予權(quán)重。電力網(wǎng)絡的模型則更新為：
[0020] 其中λ 為線路eij的可靠系數(shù)，λ ρ λ j分別為線路兩側(cè)開關的失效幾率。
[0021] 優(yōu)選的，所述快速恢復供電的多目標尋優(yōu)包括以下步驟：
[0022] 步驟一：設置恢復送電路徑長度為目標函數(shù)，如下所示：
[0023]
[0024] 上式中Μ與I分別代表事故后的主網(wǎng)與失壓孤島區(qū)域，D為在賦權(quán)網(wǎng)絡模型中連 接主網(wǎng)與孤島的路徑長度，其計算公式如式（9):
[0026] 其值越小則表示涉及到的操作次數(shù)越少、操作的斷路器可靠系數(shù)越高。為恢復 供電路徑中線路或變壓器的電氣介數(shù)。
[0027] 步驟二：將目標函數(shù)作為蟻群算法的全局因子，設置蟻群算法中的信息素衰減系 數(shù)以及尋優(yōu)的約束條件。
[0028] 步驟三：將網(wǎng)絡模型中的介數(shù)作為局部更新因子，求取故障后主網(wǎng)中任意節(jié)點與 孤島中任意節(jié)點的最短路徑，并統(tǒng)計網(wǎng)絡模型中不同線路和變壓器的電氣介數(shù)，并將其設 置為蟻群算法中的局部啟發(fā)因子。
[0029] 步驟四：帶入蟻群算法中迭代，采用蟻群算法進行迭代直至收斂，將求得的快速恢 復供電路徑輸出，其計算公式如下：
[0033] 式（10)表示螞蟻k在t時刻從節(jié)點i向節(jié)點j移動的的幾率，allowed為與節(jié)點 i相鄰的可移動節(jié)點集合，τ U⑴、η。分別為t時刻支路e ^上的信息素和啟發(fā)因子，本文 設定支路上的初始信息素 τ ^(〇) = 1、啟發(fā)算子α、β為信息素與啟發(fā)算 子的權(quán)重系數(shù)，取值0.5。式（11)表示支路eij上的信息素隨時間衰減的關系，Ρ為衰減系 數(shù)，取值0.7,式（12)為全局信息素 Δ 的更新公式，其中Dk為第t次歷遍中螞蟻k 經(jīng)過路徑的目標函數(shù)值，采用上式（10)~（12)進行反復迭代，直至路徑收斂。
[0034] 優(yōu)選的，還包括恢復過程中二次故障后的回復路徑重新路由。
[0035] 優(yōu)選的，所述恢復過程中二次故障后的回復路徑重新路由包括以下步驟：
[0036] 步驟一：將二次故障的設備標注為檢修狀態(tài)，在恢復送電過程中一旦發(fā)生二次故 障，則將故障元件標注為檢修，即將該故障元件排除allow集合，在優(yōu)化算法的備選節(jié)點中 刪除。
[0037] 步驟二：以最后一次成功操作輸電線路末端作為起點重新路由，以最后一次操作 成功的線路末端作為起點，失壓區(qū)域中任意節(jié)點為終點計算最短路徑，并統(tǒng)計電網(wǎng)中線路 和變壓器的電氣介數(shù)。做如此處理可以大幅度簡化電氣介數(shù)的運算過程，將主網(wǎng)中節(jié)點為 起點、失壓區(qū)域中節(jié)點為中點進行計算需要進行MXN次運算，而以最近一次操作成功的線 路末端作為起點的運算僅需要1XN次（M為主網(wǎng)中的剩余節(jié)點個數(shù)、N為失壓孤島中剩余 節(jié)點的個數(shù)）。
[0038] 步驟三：將最后一次順利操作的斷路器作為起點尋找恢復供電路徑，由于在蟻群 算法中將電氣介數(shù)作為了局部啟發(fā)因子就是為了提高復電過程中二次路由的選擇性，因此 將最后一次成功操作的輸電線路末端節(jié)點作為起點重新路由與完全重新路由不存在較大 差異，但是其計算的復雜程度則大大降低，完全重新路由的備選路徑為MXN條，以最近一 次成功操作的輸電線路或變壓器的末端節(jié)點重新路由的備選路徑為1XN條（M為主網(wǎng)中的 剩余節(jié)點個數(shù)、N為失壓孤島中剩余節(jié)點的個數(shù)）。
[0039] 從上述方法可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提出的一種計及斷路器拒動幾率的恢復供電方法， 結(jié)合斷路器的歷史運行數(shù)據(jù)給出了計及斷路器拒動幾率的復雜網(wǎng)絡模型。同時該方法考慮 到在恢復供電過程中斷路器拒動的幾率以及恢復供電后的負荷分布，以建立的網(wǎng)絡模型為 基礎進行了多目標優(yōu)化求解，并給出了基于蟻群算法的求解方法。該方法可以在電網(wǎng)發(fā)生 事故時快速尋優(yōu)恢復供電路徑，所求得路徑具有操作少、可靠性高、二次故障后重新路由便 捷等優(yōu)點，為電網(wǎng)事故后的快速恢復供電提供了理論依據(jù)和決策依據(jù)。
【附圖說明】
[0040] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明：
[0041 ] 圖1為本發(fā)明的方法流程圖；
[0042] 圖2為本發(fā)明建立計及斷路器拒動幾率的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡模型的方法流程圖；
[0043] 圖3為本發(fā)明快速恢復供電路徑的多目標尋優(yōu)的方法流程圖；
[0044] 圖4為本發(fā)明恢復過程中二次故障后的回復路徑重新路由的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0045] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述。本發(fā)明實施例公開了一種計及斷路器拒動幾率的恢復供電方法，以實現(xiàn)電網(wǎng)事 故后快速恢復供電的目的。
[0046] 如圖1所示：一種計及斷路器舉動幾率的恢復供電方法，依次包括以下過程：建立 計及斷路器拒動幾率的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡模型，快速恢復供電路徑的多目標尋優(yōu)。
[0047] 所述建立計及斷路器拒動幾率的電力系統(tǒng)模型包括以下步驟：
[0048] S11，建立電力系統(tǒng)的簡單網(wǎng)絡模型，將電力系統(tǒng)中的母線與輸電線路抽象成網(wǎng)絡 模型中的節(jié)點與邊；采取以下化簡標準：將母線作為節(jié)點，雙繞組變壓器等效為一條邊，三 繞組變壓器等效為變壓器三端母線的星型連接。將節(jié)點進行合并，對于同一變電站內(nèi)同一 電壓等級的母線上節(jié)點進行合并；通過以上步驟的化簡，可以得到一張節(jié)點數(shù)為n，邊的條 數(shù)為m的簡單圖G(v, e)，可用ηΧη的矩陣A。表示：
[0049]
[0051] 式中G。為電力系統(tǒng)的將電力網(wǎng)絡抽象得到的簡單圖，eij為節(jié)點i到節(jié)點j的邊； 該矩陣描述了電力網(wǎng)絡基本的拓撲結(jié)構(gòu)；
[0052] S12,搜集斷路器歷史運行數(shù)據(jù)與額定參數(shù)，統(tǒng)計斷路器的額定開斷次數(shù)N、額定開 斷電流Ie、已開斷次數(shù)以及每次開斷的電流大小。
[0053] S13,實時計算斷路器拒動幾率，根據(jù)以上統(tǒng)計數(shù)據(jù)斷路器的開斷次數(shù)與開斷電流 的關系，計算出斷路器目前存在的磨損，其計算公式如下式（3)所示：
[0055] 其中Si為斷路器第i次開斷的磨損（由第i次開斷的電流和廠商提供的參數(shù)得 到）。N為該斷路器的額定開斷次數(shù)，Μ為開斷額定電流時的磨損。統(tǒng)計斷路器前五年的歷 史故障率，并取出五年中該斷路器故障率的最大值λ_與最小值λ _。根據(jù)斷路器的歷史 故障率與斷路器磨損狀態(tài)計算其潛在拒動幾率，其具體計算公式如下式（4)所示：
[0057] S14,將斷路器拒動幾率作為線路權(quán)重形成新的加權(quán)網(wǎng)絡模型，以斷路器拒動幾率 為大小作為權(quán)重為網(wǎng)絡模型G中的邊賦予權(quán)重。電力網(wǎng)絡的模型則更新為：
[0061] 其中λ 為線路eij的可靠系數(shù)，λ ρ λ j分別為線路兩側(cè)開關的失效幾率。
[0062] 綜上所述，采用以上步驟所建立的網(wǎng)絡模型，不僅反映了常規(guī)恢復送電過程中斷 路器的操作次數(shù)，同時也計入了斷路器的健康狀態(tài)和拒動幾率。在該網(wǎng)絡模型中的最短路 徑即為操作次數(shù)和可靠系數(shù)最高的路徑。
[0063] 如圖2所述快速恢