本發(fā)明屬于饋線配電自動化終端配置技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種考慮信息環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸有誤影響的配電終端布點優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

配電自動化(Distribution Automation，DA)系統(tǒng)可視為一類典型的信息物理系統(tǒng)(Cyber-Physical Systems，CPS)，其信息環(huán)節(jié)對所管理的物理配電系統(tǒng)的安全可靠供電具有不可忽略的影響。實際應(yīng)用中，往往綜合以上不同分類標準下的配電自動化終端的特點，將其從總體上分為“三遙”配電終端和“二遙”配電終端兩大類。其中，“三遙”功能是指遙信、遙測和遙控功能。配電自動化不同于主網(wǎng)調(diào)度自動化(EMS)電網(wǎng)節(jié)點全覆蓋、設(shè)備全監(jiān)控的要求，由于配網(wǎng)設(shè)備點多面廣和輻射狀運行的特點以及投資等方面的原因，配電自動化的建設(shè)一般采取部分節(jié)點遙控、部分節(jié)點遙測的方式實現(xiàn)10kV配網(wǎng)信息采集，通過數(shù)據(jù)共享完成配網(wǎng)信息全覆蓋和10kV關(guān)鍵節(jié)點控制。作為配電網(wǎng)規(guī)劃中配電自動化規(guī)劃的重要一環(huán)，遙測遙控終端的合理配置對于發(fā)揮配電自動化的效益具有至關(guān)重要的影響。

以配電通信為代表的信息環(huán)節(jié)是實現(xiàn)配電自動化的重要組成部分?，F(xiàn)階段，針對配電自動化信息環(huán)節(jié)的研究大多集中在配電自動化通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)([1]韓國政，徐丙垠.基于IEC61850的高級配電自動化開放式通信體系[J].電網(wǎng)技術(shù)，2011，35(4)：183-186.[2]藺麗華，劉健.配電自動化系統(tǒng)的混合通信方案[J].電力系統(tǒng)自動化，2001，25(23)：52-54.[3]劉健，張志華，張小慶，等.繼電保護與配電自動化配合的配電網(wǎng)故障處理[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2011，39(16)：53-57.)、配電自動化故障處理應(yīng)用技術(shù)([3]劉健，張志華，張小慶，等.繼電保護與配電自動化配合的配電網(wǎng)故障處理[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2011，39(16)：53-57.[4]劉健，張小慶，趙樹仁，等.配電自動化故障處理性能主站注入測試法[J].電力系統(tǒng)自動化，2012，36(18)：67-71)和通信系統(tǒng)的架構(gòu)和建設(shè)設(shè)計([5]劉文霞，張力欣.基于FAHP與改進D-S理論的配電自動化系統(tǒng)信息安全等級評估[J].華東電力，2010，38(1)：67-71)方面，如何考慮配電自動化系統(tǒng)中信息環(huán)節(jié)的影響，將其作為一個完整的CPS系統(tǒng)研究其終端的數(shù)量規(guī)劃和具體部署位置的布點規(guī)劃問題仍有較多基礎(chǔ)工作亟待開展。劉曉忠(基于EPON技術(shù)的配電自動化通信系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].北京：華北電力大學(xué)，2014)提出在配電自動化中采取有效的通信手段可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_率，使得配電終端設(shè)備可以準確反映操作人員的操作指令，進而提高配網(wǎng)可靠性。吳琳等(無線專網(wǎng)通信在大連配電自動化中的應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)通信，2012，22(231)：107-111)闡述了大連無線專網(wǎng)通信自動化中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，提出了無線網(wǎng)加密與專網(wǎng)的建設(shè)要求，可以為配電自動化通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供示范作用。唐琳(配電自動化通信系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)通信，2003，(12)：45-47)在分析配電自動化通信系統(tǒng)功能需求的基礎(chǔ)上，提出了配電自動化層次結(jié)構(gòu)、通信方式等的要求及實現(xiàn)方法。王學(xué)侖等(配電自動化設(shè)計中的信息安全研究[C].中國電機工程學(xué)會年會，四川成都，2013)針對配電自動化網(wǎng)絡(luò)信息安全技術(shù)，提出了一套智能配電網(wǎng)信息安全設(shè)計方案。林永峰等(配電自動化終端信息安全風險測評方法研究[J].自動化與儀表，2015，(12)：11-14)從配電自動化的系統(tǒng)層、通信層和配置層分析可能的風險問題，提出了一套信息安全評測方法與評測流程，對解決配電自動化終端的信息安全問題具有指導(dǎo)性意義，同時為配電自動化系統(tǒng)的安全評測與漏洞檢測提供了平臺。

綜上，目前有關(guān)配電自動化信息環(huán)節(jié)的研究主要集中于信息安全評估與配電自動化系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計等，但缺少從配電自動化CPS的整體角度考慮，計及信息環(huán)節(jié)的影響，開展兼顧配電系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟性的配電終端具體部署位置的布點優(yōu)化配置方法方面的研究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種考慮信息環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸有誤影響的配電終端布點優(yōu)化方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供的考慮信息環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸有誤影響的配電終端布點優(yōu)化方法包括按順序進行的下列步驟：

1)首先根據(jù)配電自動化系統(tǒng)中配電終端配置數(shù)量規(guī)劃的內(nèi)容，初步計算出待分析的饋線所需配置的配電終端數(shù)量，然后設(shè)置執(zhí)行本考慮信息環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸有誤影響的配電終端布點優(yōu)化方法所需模塊，包括：饋線種類劃分模塊、配電終端部署配置劃分模塊、故障狀況劃分模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、量化計算模塊、配電終端布點規(guī)劃模塊、數(shù)據(jù)有誤事件劃分模塊、信息環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)采集模塊、信息環(huán)節(jié)量化修正模塊和“三遙”功能影響分析模塊；

2)利用饋線種類劃分模塊，根據(jù)饋線上是否安裝聯(lián)絡(luò)開關(guān)而將饋線分為以下兩類：①未裝設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)的饋線；②存在聯(lián)絡(luò)開關(guān)的饋線；

3)利用配電終端部署配置劃分模塊，將配電終端的配置情況劃分為以下三類：①全部配置“三遙”配電終端；②全部配置“二遙”配電終端；③混合配置“三遙”和“二遙”配電終端；

4)利用故障狀況劃分模塊，將故障發(fā)生后對故障的處理分為三個階段，①故障定位階段；②人工故障隔離階段；③故障修復(fù)階段；

5)利用數(shù)據(jù)采集模塊，根據(jù)所述步驟2)、3)和4)中的結(jié)果，對在上述三類配電終端配置情況下，兩類饋線的三個故障處理階段內(nèi)的系統(tǒng)停電時間和停電負荷量化建模計算所需數(shù)據(jù)進行采集，所需數(shù)據(jù)包括：饋線上分段開關(guān)數(shù)量及所處位置、饋線上聯(lián)絡(luò)開關(guān)數(shù)量及所處位置、故障率、饋線各分段長度、與分段區(qū)域相連的等效負荷之和、故障定位時間、人工故障隔離時間和故障修復(fù)時間；

6)利用量化計算模塊，根據(jù)所述步驟2)、3)和4)中的結(jié)果及步驟5)中采集的數(shù)據(jù)，對在上述三類配電終端配置情況下，兩類饋線的三個故障階段內(nèi)的系統(tǒng)停電時間和停電負荷進行量化建模計算，其中，系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算包括：①未裝設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)的饋線的系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；②存在聯(lián)絡(luò)開關(guān)的饋線的系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；

7)利用數(shù)據(jù)有誤事件劃分模塊將信息環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸有誤事件進行劃分：①事件A——配電終端的遙信-遙控有誤但遙測無誤；②事件B——遙信-遙控無誤但遙測有誤；③事件C——遙信-遙控和遙測均有誤；

8)利用信息環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)采集模塊，根據(jù)所述步驟2)至步驟7)中的結(jié)果，對步驟7)中所劃分事件的量化建模計算所需數(shù)據(jù)進行采集，所需數(shù)據(jù)包括：對遙信功能進行檢查并對信息進行修正的時間；對遙控信息進行檢查修正并重新對故障進行隔離處理所需的時間；對遙控和遙信的功能及信息進行檢查修正重新對故障進行隔離處理所需的時間；對遙測功能進行檢查并對信息進行糾正，人工尋找定位正確的故障位置的時間；對遙測信息進行糾正，重新判斷故障種類的時間；各個事件發(fā)生的概率；

9)利用信息環(huán)節(jié)量化修正模塊，根據(jù)所述步驟2)至7)中的結(jié)果以及步驟8)中采集的數(shù)據(jù)，對所述步驟7)中所有子事件進行量化建模計算，并對計算過程進行修正；

10)利用“三遙”功能影響分析模塊，根據(jù)上述步驟2)至步驟9)的結(jié)果對配電自動化終端裝置在饋線上的具體布點位置進行優(yōu)化配置，在給定配電終端配置數(shù)量的基礎(chǔ)上，利用上述各配置情況的停電負荷建立目標函數(shù)，以供電可靠性條件為約束，進而得到饋線配電終端布點規(guī)劃結(jié)果；并有效指導(dǎo)分析“三遙”功能對系統(tǒng)停電時間、綜合經(jīng)濟成本以及對配電終端部署位置的影響。

本發(fā)明提供的考慮信息環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸有誤影響的配電終端布點優(yōu)化方法在故障定位、人工故障隔離和故障修復(fù)階段均引入信息環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸有誤影響，提出了相應(yīng)的可靠性指標修正模型和修正策略，可以對配電終端在饋線上的具體布點位置進行優(yōu)化配置，并可以有效指導(dǎo)分析“三遙”功能對系統(tǒng)停電時間、綜合經(jīng)濟成本以及對配電終端部署位置的影響，有助于更好地提高電網(wǎng)的供電可靠性與電壓質(zhì)量，提升配電終端的管理效率，對提高我國配電自動化水平、推進我國智能電網(wǎng)建設(shè)具有指導(dǎo)性意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的考慮信息環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸有誤影響的配電終端布點優(yōu)化方法流程圖。

圖2-1為未裝設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)的饋線圖。

圖2-2為存在聯(lián)絡(luò)開關(guān)的饋線圖。

圖3為本發(fā)明實施例所采用的饋線示意圖。

圖4-1為三遙正確率對系統(tǒng)停電時間和綜合經(jīng)濟成本的影響示意圖。

圖4-2為遙信正確率對配電終端布點位置優(yōu)化結(jié)果的影響示意圖。

圖4-3為遙測正確率對配電終端布點位置優(yōu)化結(jié)果的影響示意圖。

圖4-4為遙控正確率對配電終端布點位置優(yōu)化結(jié)果的影響示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明提供的考慮信息環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸有誤影響的配電終端布點優(yōu)化方法進行詳細的描述。

如圖1所示，本發(fā)明提供的考慮信息環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸有誤影響的配電終端布點優(yōu)化方法包括按順序進行的下列步驟：

1)首先根據(jù)配電自動化系統(tǒng)中配電終端配置數(shù)量規(guī)劃(劉健等.電力系統(tǒng)自動化，2013，37(12)：44-50)的內(nèi)容，初步計算出待分析的饋線所需配置的配電終端數(shù)量，然后設(shè)置執(zhí)行本考慮信息環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸有誤影響的配電終端布點優(yōu)化方法所需模塊，包括：饋線種類劃分模塊、配電終端部署配置劃分模塊、故障狀況劃分模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、量化計算模塊、配電終端布點規(guī)劃模塊、數(shù)據(jù)有誤事件劃分模塊、信息環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)采集模塊、信息環(huán)節(jié)量化修正模塊和“三遙”功能影響分析模塊；

2)利用饋線種類劃分模塊，根據(jù)饋線上是否安裝聯(lián)絡(luò)開關(guān)而將饋線分為以下兩類：①未裝設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)的饋線，如圖2-1所示；②存在聯(lián)絡(luò)開關(guān)的饋線，如圖2-2所示；圖2-1和圖2-2中所示饋線含有m-1個線路分段開關(guān)(不計線路出口開關(guān)z₁)，被分為m段，同時含有n個聯(lián)絡(luò)開關(guān)(一般m≥n)；i為分段區(qū)域的編號；y_n代表聯(lián)絡(luò)開關(guān)；

3)利用配電終端部署配置劃分模塊，將配電終端的配置情況劃分為以下三類：①全部配置“三遙”配電終端；②全部配置“二遙”配電終端；③混合配置“三遙”和“二遙”配電終端；

4)利用故障狀況劃分模塊，將故障發(fā)生后對故障的處理分為三個階段，①故障定位階段；②人工故障隔離階段；③故障修復(fù)階段；

5)利用數(shù)據(jù)采集模塊，根據(jù)所述步驟2)、3)和4)中的結(jié)果，對在上述三類配電終端配置情況下，兩類饋線的三個故障處理階段內(nèi)的系統(tǒng)停電時間和停電負荷量化建模計算所需數(shù)據(jù)進行采集，所需數(shù)據(jù)包括：饋線上分段開關(guān)數(shù)量及所處位置、饋線上聯(lián)絡(luò)開關(guān)數(shù)量及所處位置、故障率、饋線各分段長度、與分段區(qū)域相連的等效負荷之和、故障定位時間、人工故障隔離時間和故障修復(fù)時間；

6)利用量化計算模塊，根據(jù)所述步驟2)、3)和4)中的結(jié)果及步驟5)中采集的數(shù)據(jù)，對在上述三類配電終端配置情況下，兩類饋線的三個故障階段內(nèi)的系統(tǒng)停電時間和停電負荷進行量化建模計算，其中，系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算包括：①未裝設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)的饋線的系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；②存在聯(lián)絡(luò)開關(guān)的饋線的系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；

①未裝設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)的饋線的系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算按照配電終端的配置情況分為以下三類：a.全部配置“三遙”配電終端時的系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；b.全部配置“二遙”配電終端時的系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；c.混合配置“三遙”和“二遙”配電終端時的系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；

a.全部配置“三遙”配電終端時的系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算步驟如下：(1)故障定位階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；(2)人工故障隔離階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；(3)故障修復(fù)階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；(4)故障處理階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；

(1)故障定位階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算：

第i段區(qū)域線路故障的故障定位階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電時間為：

式中，T_1i代表第i段區(qū)域線路故障的故障定位階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電時間，t_1i為第i段區(qū)域的故障定位時間，U_i代表第i段區(qū)域供電的用戶總數(shù)；l_i代表第i段區(qū)域的等效線路長度；f_i代表第i段區(qū)域的等效設(shè)備故障率，單位為次/km·a；m代表饋線的分段數(shù)量；

故障定位階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電時間T₁為：

相應(yīng)的系統(tǒng)停電負荷為：

式中，E_1i代表第i段區(qū)域線路故障的故障定位階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電負荷，P_i代表第i段區(qū)域供電的全部負荷的等效負荷之和；

故障定位階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電負荷E₁為：

(2)人工故障隔離階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算：

第i段區(qū)域線路故障的人工故障隔離階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電時間為：

式中，T_2i代表第i段區(qū)域線路故障的人工故障隔離階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電時間，t_2i為第i段區(qū)域的人工故障隔離時間；

人工故障隔離階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電時間T₂為：

相應(yīng)的系統(tǒng)停電負荷為：

式中，E_2i代表第i段區(qū)域線路故障的人工故障隔離階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電負荷；

人工故障隔離階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電負荷E₂為：

(3)故障修復(fù)階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算：

第i段區(qū)域線路故障的故障修復(fù)階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電時間為：

式中，T_3i代表第i段區(qū)域線路故障的故障修復(fù)階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電時間，t_3i為第i段區(qū)域的故障修復(fù)時間；z_k＝0代表相應(yīng)位置配置配電終端，z_k＝1代表相應(yīng)位置不配置配電終端；

故障修復(fù)階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電時間T₃為：

相應(yīng)的系統(tǒng)停電負荷為：

式中，E_3i代表第i段區(qū)域線路故障的故障修復(fù)階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電負荷；

故障修復(fù)階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電負荷E₃為：

(4)故障處理階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算：

T＝T₁+T₂+T₃ (13)

式中，T為整個故障處理階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電時間，單位h；T₁、T₂和T₃分別對應(yīng)上述故障定位階段、人工故障隔離階段和故障修復(fù)階段的系統(tǒng)停電時間，單位均為h；

E＝E₁+E₂+E₃ (14)

式中，E為整個故障處理階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電負荷，單位kWh；E₁、E₂和E₃分別對應(yīng)上述故障定位階段、人工故障隔離階段和故障修復(fù)階段的系統(tǒng)停電負荷，單位均為kWh；

b.全部配置“二遙”配電終端時的系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算步驟如下：(1)故障定位階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；(2)人工故障隔離階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；(3)故障修復(fù)階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；(4)故障處理階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；

(1)故障定位階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算公式與式(1)—(4)一致，但由于每一段區(qū)域的人工故障負荷隔離時間t_2i不為0，因此計算結(jié)果不為0；

(2)人工故障隔離階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算公式與式(5)—(8)一致，但由于每一段區(qū)域的人工故障負荷隔離時間t_2i不為0，因此計算結(jié)果不為0；

(3)故障修復(fù)階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算公式與式(9)—(12)一致；

(4)故障處理階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算公式與式(13)和(14)一致。

c.混合配置“三遙”和“二遙”配電終端時的系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算步驟如下：(1)故障定位階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；(2)人工故障隔離階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；(3)故障修復(fù)階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；(4)故障處理階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；

(1)故障定位階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算公式與式(1)—(4)一致，但由于每一段區(qū)域的人工故障負荷隔離時間t_2i不為0，因此計算結(jié)果不為0；

(2)人工故障隔離階段系統(tǒng)系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算：

首先，假設(shè)配置“三遙”配電終端的線路分段開關(guān)共M-1個，則基于所有“三遙”配電終端線路分段開關(guān)劃分得到的“三遙”區(qū)域共M個。為分析人工故障隔離階段的系統(tǒng)停電時間和停電負荷，用Ω_i’表示第i’個“三遙”配電終端區(qū)域內(nèi)的負荷集合，|Ω_i’|為該區(qū)域內(nèi)的用戶總數(shù)；用事件組W＝(w₁,w₂,…,w_2i’-1,w_2i’,…,w_2M-1,w_2M)代表故障位置所處的“三遙”配電終端所確定的區(qū)域及區(qū)域中“二遙”配電終端裝置的配置情況，共包括2M個事件，具體表示為：

w_2i’-1：故障發(fā)生在第i’個“三遙”配電終端所確定的區(qū)域，且該區(qū)域內(nèi)配置有“二遙”配電終端；

w_2i’：故障發(fā)生第i’個“三遙”配電終端所確定的區(qū)域，但區(qū)域內(nèi)未配置有“二遙”配電終端；

則第i段區(qū)域線路故障的人工故障隔離階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電時間為：

相應(yīng)的系統(tǒng)停電負荷為：

(3)故障修復(fù)階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算公式與式(9)—(12)一致。

(4)故障處理階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算公式與式(13)和(14)一致。

②存在聯(lián)絡(luò)開關(guān)的饋線的系統(tǒng)停電時間和停電負荷建模計算按照配電終端的配置情況分為以下三類：a.全部配置“三遙”配電終端時的系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；b.全部配置“二遙”配電終端時的系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；c.混合配置“三遙”和“二遙”配電終端時的系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；

a.全部配置“三遙”配電終端時的系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算步驟如下：(1)故障定位階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；(2)人工故障隔離階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；(3)故障修復(fù)階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；(4)故障處理階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；

(1)故障定位階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算公式與式(1)—(4)一致，但由于每一段區(qū)域的人工故障負荷隔離時間t_2i為0，因此計算結(jié)果為0；

(2)人工故障隔離階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算公式與式(5)—(8)一致，但由于每一段區(qū)域的人工故障負荷隔離時間t_2i為0，因此計算結(jié)果為0。

(3)故障修復(fù)階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算：

第i段區(qū)域線路故障的故障修復(fù)階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電時間為：

式中，T_3i代表第i段區(qū)域線路故障的故障修復(fù)階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電時間，t_3i為第i段區(qū)域的故障修復(fù)時間；

故障修復(fù)階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電時間計算公式與式(10)一致。

相應(yīng)的系統(tǒng)停電負荷為：

式中，E_3i代表第i段區(qū)域線路故障的故障修復(fù)階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電負荷；

故障修復(fù)階段對應(yīng)的系統(tǒng)停電負荷計算公式與式(12)一致。

(4)故障處理階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算公式與式(13)和(14)一致。

b.全部配置“二遙”配電終端時的系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算步驟如下：(1)故障定位階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；(2)人工故障隔離階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；(3)故障修復(fù)階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；(4)故障處理階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；

(1)故障定位階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算公式與式(1)—(4)一致，但由于每一段區(qū)域的人工故障負荷隔離時間t_2i不為0，因此計算結(jié)果不為0；

(2)人工故障隔離階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算公式與式(5)—(8)一致，但由于每一段區(qū)域的人工故障負荷隔離時間t_2i不為0，因此計算結(jié)果不為0；

(3)故障修復(fù)階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算公式與式(10)、(12)、(19)和(20)一致；

(4)故障處理階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算公式與式(13)和(14)一致；

c.混合配置“三遙”和“二遙”配電終端時的系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算步驟如下：(1)故障定位階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；(2)人工故障隔離階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；(3)故障修復(fù)階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；(4)故障處理階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算；

(1)故障定位階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算公式與式(1)—(4)一致，但由于每一段區(qū)域的人工故障負荷隔離時間t_2i為0，因此計算結(jié)果為0；

(2)人工故障隔離階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算公式與式(15)—(18)一致；

(3)故障修復(fù)階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算公式與式(10)、(12)、(19)和(20)一致；

(4)故障處理階段系統(tǒng)停電時間和停電負荷的量化建模計算公式與式(13)和(14)一致；

7)利用數(shù)據(jù)有誤事件劃分模塊將信息環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸有誤事件進行劃分：①事件A——配電終端的遙信-遙控有誤但遙測無誤；②事件B——遙信-遙控無誤但遙測有誤；③事件C——遙信-遙控和遙測均有誤。

①事件A包括以下三類子事件：a.事件A1：遙控信息無誤，但遙信信息有誤。b.事件A2：遙控信息有誤，但遙信信息無誤；c.事件A3：遙控信息有誤，且遙信信息有誤。

②事件B包括以下三類子事件：a.事件B1：遙測信息錯誤影響故障位置的確定。b.事件B2：遙測信息錯誤影響故障種類的確定。c.事件B3：遙測信息錯誤同時影響故障位置和種類的確定。

③事件C包括由事件A和事件B所確定的九類子事件：a.事件C1：遙控信息無誤，但遙信信息有誤，且遙測信息錯誤影響故障位置的確定；b.事件C2：遙控信息無誤，但遙信信息有誤，且信息錯誤影響故障種類的確定；c.事件C3：遙控信息無誤，但遙信信息有誤，且遙測信息錯誤同時影響故障位置和種類的確定；d.事件C4：e.遙控信息有誤，但遙信信息無誤，且遙測信息錯誤影響故障位置的確定；事件C5：遙控信息有誤，但遙信信息無誤，且信息錯誤影響故障種類的確定；f.事件C6：遙控信息有誤，但遙信信息無誤，且遙測信息錯誤同時影響故障位置和種類的確定；g.事件C7：遙控和遙信信息均有誤，且遙測信息錯誤影響故障位置的確定；h.事件C8：遙控和遙信信息均有誤，且遙測信息錯誤影響故障種類的確定；i.事件C9：遙控和遙信信息均有誤，且遙測信息錯誤同時影響故障位置和種類的確定。

8)利用信息環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)采集模塊，根據(jù)所述步驟2)至步驟7)中的結(jié)果，對步驟7)中所劃分事件的量化建模計算所需數(shù)據(jù)進行采集，所需數(shù)據(jù)包括：對遙信功能進行檢查并對信息進行修正的時間；對遙控信息進行檢查修正并重新對故障進行隔離處理所需的時間；對遙控和遙信的功能及信息進行檢查修正重新對故障進行隔離處理所需的時間；對遙測功能進行檢查并對信息進行糾正，人工尋找定位正確的故障位置的時間；對遙測信息進行糾正，重新判斷故障種類的時間；各個事件發(fā)生的概率；

9)利用信息環(huán)節(jié)量化修正模塊，根據(jù)所述步驟2)至7)中的結(jié)果以及步驟8)中采集的數(shù)據(jù)，對所述步驟7)中所有子事件進行量化建模計算，并對計算過程進行修正；

所有子事件的量化修正模型具體步驟如下：

①事件A(設(shè)其發(fā)生概率為p₁)量化修正模型包括三類事件的量化修正模型：

a.事件A1(設(shè)其發(fā)生的概率為p₁₁)：當該事件發(fā)生時，相對于上述步驟6)中故障修復(fù)階段的量化計算公式，其中的故障修復(fù)時間需修正為：

式中，為對遙信功能進行檢查并對信息進行修正的時間。

b.事件A2(設(shè)其發(fā)生的概率為p₁₂)：當該事件發(fā)生時，相對于上述步驟6)中人工故障隔離階段的量化模型，其中的人工故障隔離階段的系統(tǒng)停電負荷表示為：

式中，t₂”＝t₂¹²為對遙控信息進行檢查修正并重新對故障進行隔離處理所需的時間。

c.事件A3(設(shè)其發(fā)生的概率為p₁₃)：當該事件發(fā)生時，相對于上述步驟6)中故障修復(fù)階段的量化計算公式，其中的人工故障隔離階段的系統(tǒng)停電負荷計算公式與式(22)一致，此時式中的t₂”需要使用t₂¹³替換，t₂¹³表示對遙控和遙信的功能及信息進行檢查修正并重新對故障進行隔離處理所需的時間。

②事件B(設(shè)其發(fā)生概率為p₂)量化修正模型包括三類事件的量化修正模型：

b.事件B1(設(shè)其發(fā)生的概率為p₂₁)：當該事件發(fā)生時，相對于上述步驟6)中故障定位階段的量化計算公式，其中的故障定位時間需修正為：

其中，t₁²¹為對遙測功能進行檢查并對信息進行糾正，人工尋找定位正確的故障位置的時間。

b.事件B2(設(shè)其發(fā)生的概率為p₂₂)：當該事件發(fā)生時，相對于上述步驟6)中故障定位階段的量化計算公式，其中的故障定位時間需修正為：

其中，t₁²²為對遙測信息進行糾正，重新判斷故障種類的時間。

c.事件B3(設(shè)其發(fā)生的概率為p₂₃)：當該事件發(fā)生時，相對于上述步驟6)中故障定位階段的量化計算公式，其中的故障定位時間需修正為：

③事件C量化修正模型包括九類事件的量化修正模型：

由于事件C中的九類子事件是由事件A中三類子事件與事件B中三類子事件組合而成，因此這九類事件發(fā)生的時間量化修正模型為：

a.事件C1(設(shè)其發(fā)生的概率為p₃₁)：

t_C11＝t_3i+t₃¹¹ (26)

t_C12＝t_1i+t₁²¹ (27)

t_C1＝t_C11+t_C12 (28)

b.事件C2(設(shè)其發(fā)生的概率為p₃₂)：

t_C21＝t_3i+t₃¹¹ (29)

t_C22＝t_1i+t₁²² (30)

t_C2＝t_C21+t_C22 (31)

c.事件C3(設(shè)其發(fā)生的概率為p₃₃)：

t_C31＝t_3i+t₃¹¹ (32)

t_C32＝t_1i+t₁²¹+t₁²² (33)

t_C3＝t_C31+t_C32 (34)

d.事件C4(設(shè)其發(fā)生的概率為p₃₄)：

t_C41＝t_2i+t₂¹² (35)

t_C42＝t_1i+t₁²¹ (36)

t_C4＝t_C41+t_C42 (37)

e.事件C5(設(shè)其發(fā)生的概率為p₃₅)：

t_C51＝t_2i+t₂¹² (38)

t_C52＝t_1i+t₁²² (39)

t_C5＝t_C51+t_C52 (40)

f.事件C6(設(shè)其發(fā)生的概率為p₃₆)：

t_C61＝t_2i+t₂¹² (41)

t_C62＝t₁+t_1i²¹+t₁²² (42)

t_C6＝t_C61+t_C62 (43)

g.事件C7(設(shè)其發(fā)生的概率為p₃₇)：

t_C71＝t_2i+t₂¹³ (44)

t_C72＝t_1i+t₁²¹ (45)

t_C7＝t_C71+t_C72 (46)

h.事件C8(設(shè)其發(fā)生的概率為p₃₈)：

t_C81＝t_2i+t₂¹³ (47)

t_C82＝t_1i+t₁²² (48)

t_C8＝t_C81+t_C82 (49)

i.事件C9(設(shè)其發(fā)生的概率為p₃₉)：

t_C91＝t_2i+t₂¹³ (50)

t_C92＝t_1i+t₁²¹+t₁²² (51)

t_C9＝t_C91+t_C92 (52)

假設(shè)遙控信息的正確率為p_c；遙信信息的正確率為p_s；遙測信息的正確率為p_m，其中，p_m又可以表示為：

(1-p_m)＝p_m1+p_m2+p_m3 (53)

其中，p_m1代表遙測有誤影響故障位置但不影響故障種類確定的事件發(fā)生的概率；p_m2代表遙測有誤影響故障種類但不影響位置確定的事件發(fā)生的概率；p_m3代表遙測有誤影響故障種類和位置確定的事件發(fā)生的概率。

因此，各子事件發(fā)生的概率可以表示為：

p＝1-p_m·p_c·p_s (54)

其中，p為數(shù)據(jù)有誤事件發(fā)生的概率。

p₁＝(1-p_c·p_s)p_m (55)

p₂＝(1-p_m)·p_c·p_s (56)

p₃＝(1-p_c·p_s)·(1-p_m) (57)

p₁₁＝p_c·(1-p_s)·p_m (58)

p₁₂＝(1-p_c)·p_s·p_m (59)

p₁₃＝(1-p_c)(1-p_s)·p_m (60)

p₂₁＝p_c·p_s·p_m1 (61)

p₂₂＝p_c·p_s·p_m2 (62)

p₂₃＝p_c·p_s·p_m3 (63)

p₃₁＝p_c·(1-p_s)·p_m1 (64)

p₃₂＝p_c·(1-p_s)·p_m2 (65)

p₃₃＝p_c·(1-p_s)·p_m3 (66)

p₃₄＝(1-p_c)·p_s·p_m1 (67)

p₃₅＝(1-p_c)·p_s·p_m2 (68)

p₃₆＝(1-p_c)·p_s·p_m3 (69)

p₃₇＝(1-p_c)(1-p_s)·p_m1 (70)

p₃₈＝(1-p_c)(1-p_s)·p_m2 (71)

p₃₉＝(1-p_c)(1-p_s)·p_m3 (72)

運用期望值分析法對各階段時間進行修正，修正后配置有“三遙”終端情況下修正的時間如下：

①故障定位階段的時間修正：

整理后得到：

②人工故障隔離階段的時間修正：

③故障修復(fù)階段的時間修正：

將修正后的時間帶入上述步驟6)中式(1)至式(20)中。

10)利用“三遙”功能影響分析模塊，根據(jù)上述步驟2)至步驟9)的結(jié)果對配電自動化終端裝置在饋線上的具體布點位置進行優(yōu)化配置，在給定配電終端配置數(shù)量的基礎(chǔ)上，利用上述各配置情況的停電負荷建立目標函數(shù)，以供電可靠性條件為約束，進而得到饋線配電終端布點規(guī)劃結(jié)果；并有效指導(dǎo)分析“三遙”功能對系統(tǒng)停電時間、綜合經(jīng)濟成本以及對配電終端部署位置的影響。

具體步驟如下：

a.根據(jù)步驟7)中得到的公式(74)～(76)替換步驟6)中相應(yīng)階段的停電時間，根據(jù)步驟6)獲得的停電負荷建立目標函數(shù)，并采用遺傳算法求解目標函數(shù)，進行遺傳操作；目標函數(shù)如下：

式中，C_E為單位電量停電損失；N₂和N₃為“二遙”和“三遙”配電終端的配置數(shù)量；C₂和C₃為“二遙”和“三遙”配電終端的初始投資單價；i₂和i₃為“二遙”和“三遙”配電終端投資的折現(xiàn)率；a₂和a₃為“二遙”和“三遙”配電終端的經(jīng)濟使用年限；

b.根據(jù)遺傳算法中的適應(yīng)度值判斷是否達到迭代終止條件，方法是構(gòu)建適應(yīng)度函數(shù)，將可靠性約束條件以罰函數(shù)的形式加到式(77)所示的目標函數(shù)中，作為遺傳個體的適應(yīng)度評價函數(shù)；

其中，可靠性約束條件采用設(shè)定的供電可靠性閾值約束條件，即

β₁＞β_set (78)

其中，β_set為饋線的供電可靠率要求；β₁為配電終端某布點方案下的供電可靠率，具體表達式如式(23)所示：

其中，T考慮信息系統(tǒng)的影響利用公式(13)與公式(74)～(76)計算得到；

c.當連續(xù)m代均不滿足可靠性約束條件時，則返回步驟1)，重新調(diào)整饋線上所需配置的配電終端數(shù)量；否則結(jié)束，輸出饋線配電終端最優(yōu)布點規(guī)劃結(jié)果。

現(xiàn)以圖3所示的IEEE33節(jié)點的饋線為例對本發(fā)明提供的考慮信息環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸有誤影響的配電終端布點優(yōu)化方法進行說明。并以具有普遍意義的“三遙”和“二遙”配電終端相結(jié)合配置為例，圖3中母線—節(jié)點0饋線出口開關(guān)，節(jié)點1-2、2-3、4-5、8-9和14—15間線路分段開關(guān)(需進行配電自動化終端布點優(yōu)化的選備位置)及聯(lián)絡(luò)開關(guān)將該系統(tǒng)分為6個分段區(qū)域，分別如圖中z₁,z₂,..,z₆所示。各分段區(qū)域內(nèi)負荷P₁,P₂…,P₅依次為100kW、400kW、400kW、500kW、2500kW、400kW；分段區(qū)域用戶數(shù)均為10，等效線路長度l₁,l₂,..,l₆依次為1.275km、0.26km、0.108km、0.17km、0.09km、0.22km；饋線故障率為0.23次/km·年；對應(yīng)故障定位階段、人工故障隔離階段和故障修復(fù)階段的故障處理時間t₁,t₂,t₃依次為1h、0.5h、4h；考慮“三遙”配電終端和“二遙”配電終端的采購價格分別為5萬元和1萬元；配電終端投資回報率取0.1，壽命20年，取單位電量停電損失C_E＝5元。設(shè)該系統(tǒng)供電區(qū)域供電可靠率要求β_set為99.9％。首先根據(jù)上述配電自動化系統(tǒng)中配電終端配置數(shù)量規(guī)劃的內(nèi)容初步計算出該饋線上所需配置的配電終端數(shù)量為3。。

設(shè)該系統(tǒng)供電區(qū)域供電可靠率要求為99.9％。同時為便于對比分析，考慮如下三個場景：(1)場景一：遙測和遙控正確率恒定為100％，遙信正確率改變；(2)場景二：遙信和遙控正確率恒定為100％，遙測正確率改變；(3)場景三：遙信和遙測正確率恒定為100％，遙控正確率改變。并設(shè)數(shù)據(jù)信息有誤事件A₁,A₂,A₃,B₁,B₂所對應(yīng)的時間修正依次為t₃¹¹＝0.2h，t₂¹²＝0.4h，t₂¹³＝0.6h，t₁²¹＝0.15h，t₁²²＝0.15h，假設(shè)遙測信息有誤所對應(yīng)的三個事件發(fā)生的概率p_m1,p_m2,p_m3相同，即p_m1＝p_m2＝p_m3＝(1-p_m)/3。

采用本發(fā)明方法，考慮信息環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸有誤影響對量化計算模型進行修正后，結(jié)果如圖4-1—圖4-4和表1-1—表1-3所示：

(1)對系統(tǒng)停電時間與綜合經(jīng)濟成本的影響

當配電終端配置恒定為在z₂和z₆處配置“二遙”配電終端，z₅處配置“三遙”配電終端時，圖4-1給出了場景一、二、三對系統(tǒng)停電時間和綜合經(jīng)濟成本的影響狀況。從圖4-1可見，“三遙”功能的正確率同時影響著系統(tǒng)的綜合經(jīng)濟成本與停電時間，并且綜合經(jīng)濟成本與停電時間隨“三遙”功能正確率的提高而降低。具體的增幅比例情況如表1-1—表1-3所示。從表1-1—表1-3的縱向?qū)Ρ壬峡?，隨著遙信功能正確率的降低，系統(tǒng)的經(jīng)濟成本和停電時間的增幅比例基本不變；隨著遙測正確率的降低，系統(tǒng)的經(jīng)濟成本和停電時間的增幅比例略有減少；隨著遙控正確率的降低，系統(tǒng)的經(jīng)濟成本和停電時間降低幅度較大，說明在遙控正確率較高時，系統(tǒng)可獲得較大的經(jīng)濟性和可靠性收益。從表1-1—表1-3的橫向?qū)Ρ壬峡?，遙控、遙測和遙信功能的正確率對系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟成本影響程度呈現(xiàn)很明顯的依次遞減趨勢，說明在相同的初始投資情況下，保證遙控功能的正確率可獲得較大的經(jīng)濟和可靠性收益。

表1-1遙信正確率變化對綜合經(jīng)濟成本和系統(tǒng)停電時間的影響

表1-2遙測正確率變化對綜合經(jīng)濟成本和系統(tǒng)停電時間的影響

表1-3遙控正確率變化對綜合經(jīng)濟成本和系統(tǒng)停電時間的影響

(2)對配電自動化終端部署位置的影響

由于信息有誤對系統(tǒng)可靠性的影響相對較小，因此在考察“三遙”功能的正確率對配電終端布點優(yōu)化影響時，本發(fā)明將99.992％設(shè)定為供電可靠率要求的閾值，低于該閾值則需要對配電終端布點配置方案進行修正。圖4-2—圖4-4分別給出了“三遙”功能正確率的變化對配電終端布點優(yōu)化結(jié)果的影響。

如圖4-2所示，隨著遙信正確率升高，配電終端的綜合經(jīng)濟成本降低，供電可靠率升高；由于供電可靠率均滿足99.992％的要求限制，因此布點優(yōu)化配置結(jié)果隨遙信和遙測正確率的改變均未發(fā)生變化，均為z₂和z₆處配置“二遙”配電終端，z₅處配置“三遙”配電終端。由圖4-3和圖4-4可見，隨著遙測和遙控正確率的提升，配電終端綜合經(jīng)濟成本降低，供電可靠率升高；遙控正確率低于70％時，供電可靠率小于99.992％；遙測成功率低于40％時，供電可靠率小于99.992％；采取修正措施后，供電可靠率有明顯改善，但所需投入的經(jīng)濟成本提高；布點規(guī)劃結(jié)果也隨遙控和遙測正確率的變化而改變，當30％≤p_c<35％時，配置方案為z₂和z₆處配置“二遙”配電終端，z₄處配置“三遙”配電終端；當35％≤p_c<70％時，配置方案為z₅和z₆處配置“二遙”配電終端，z₂處配置“三遙”配電終端；當p_c≥70％時，配電終端配置方案為原配置方案；當30％≤p_m<40％時，配置方案為z₅和z₆處配置“二遙”配電終端，z₂處配置“三遙”配電終端裝置，當p_m≥40％時，配電終端配置方案為原配置方案。

上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中方法的各個步驟等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變換和改進，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護范圍之外。