本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)保護(hù)與控制領(lǐng)域，針對(duì)含分布式電源配電網(wǎng)發(fā)生多故障進(jìn)行分階段、分層多目標(biāo)聯(lián)合優(yōu)化搶修恢復(fù)策略求取。

背景技術(shù)：

電力的持續(xù)和可靠供應(yīng)是維持人們正常生產(chǎn)生活的必要條件。配電網(wǎng)作為輸送電能的重要環(huán)節(jié)，直接影響到對(duì)用戶的供電質(zhì)量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)停電事故中80％以上是由配電網(wǎng)故障引起的。尤其是分布式電源(dg)接入配電網(wǎng)之后，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜，對(duì)配電網(wǎng)恢復(fù)供電的快速性和高效性提出了新的挑戰(zhàn)。因此，含dg的配電網(wǎng)發(fā)生多故障時(shí)，如何快速恢復(fù)供電顯得尤為重要。文獻(xiàn)《基于改進(jìn)離散多目標(biāo)bcc算法的配電網(wǎng)災(zāi)后搶修策略》建立了災(zāi)后配電網(wǎng)故障搶修和故障恢復(fù)相結(jié)合的優(yōu)化模型，并將聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)作為虛擬故障點(diǎn)處理，但模型中對(duì)故障恢復(fù)的內(nèi)容較為單一?！杜潆娋W(wǎng)多故障搶修與供電恢復(fù)聯(lián)合優(yōu)化模型》提出了配電網(wǎng)多故障搶修與恢復(fù)的聯(lián)合優(yōu)化模型，但對(duì)搶修順序優(yōu)化問(wèn)題的求解模型較為簡(jiǎn)單，計(jì)算量較大。配電網(wǎng)故障搶修和供電恢復(fù)是分階段、逐級(jí)交替開(kāi)展的，二者既相對(duì)獨(dú)立，又相互協(xié)調(diào)，是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程。目前，基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃理論，考慮配電網(wǎng)故障搶修與供電恢復(fù)的關(guān)聯(lián)性，建立含dg的配電網(wǎng)多故障分階段、分層多目標(biāo)聯(lián)合搶修與恢復(fù)優(yōu)化策略的研究很少。該研究對(duì)于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜配電網(wǎng)發(fā)生多故障時(shí)，實(shí)現(xiàn)高效搶修和減少停電綜合經(jīng)濟(jì)損失具有重要指導(dǎo)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)技術(shù)問(wèn)題

針對(duì)目前配電網(wǎng)故障搶修與恢復(fù)內(nèi)容單一，模型簡(jiǎn)單，未考慮搶修與恢復(fù)相互間影響等問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種含分布式電源配電網(wǎng)發(fā)生多故障進(jìn)行分階段、分層多目標(biāo)聯(lián)合優(yōu)化搶修恢復(fù)策略獲取方法。

(二)技術(shù)方案

目前，研究和工程實(shí)踐中，對(duì)配電網(wǎng)故障搶修與恢復(fù)較多的是針對(duì)發(fā)生單一故障，某個(gè)單一目標(biāo)函數(shù)以及未考慮分布式電源與主網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化的情況進(jìn)行模型建立，求取最優(yōu)搶修與恢復(fù)策略。這樣的策略有局限性，不能很好的解決復(fù)雜配網(wǎng)多故障快速，高效地?fù)屝藁謴?fù)。本發(fā)明提出一種含分布式電源配電網(wǎng)發(fā)生多故障進(jìn)行分階段、分層多目標(biāo)聯(lián)合搶修恢復(fù)優(yōu)化策略獲取方法，該方法首先通過(guò)等效變換，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主要做了以下簡(jiǎn)化：①配電網(wǎng)系統(tǒng)中饋線等效簡(jiǎn)化成虛擬dg，為后面的饋線和dg綜合優(yōu)化提供方便②根據(jù)負(fù)荷的可控性，把負(fù)荷分成可控和不可控，在搶修恢復(fù)階段方便實(shí)現(xiàn)可控負(fù)荷聯(lián)盟，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)部分負(fù)荷恢復(fù)和切除，提高搶修恢復(fù)效率③對(duì)于非相同支路中的兩個(gè)故障之間存在聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，且聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的備用容量可以恢復(fù)任一支路故障的失電負(fù)荷量，即可以互為備用，這樣的兩處故障可以等效為一處故障，搶修和恢復(fù)時(shí)可以分階段進(jìn)行；然后對(duì)每一故障都采用分兩階段，兩層進(jìn)行建模，建立既有簡(jiǎn)單的搶修恢復(fù)優(yōu)化模型，又有復(fù)雜的多目標(biāo)聯(lián)合優(yōu)化模型；最后采用適合配電網(wǎng)搶修恢復(fù)特點(diǎn)及數(shù)學(xué)模型的算法就行求解，求取最優(yōu)快速搶修恢復(fù)多故障配網(wǎng)策略。

(三)有益效果

本發(fā)明解決了含分布式電源配電網(wǎng)發(fā)生多故障時(shí)，搶修與恢復(fù)效率低，綜合經(jīng)濟(jì)損失較高的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的具體實(shí)施流程圖(算法總體流程圖)；

圖2是饋線等效為虛擬dg；

圖3是可控負(fù)荷聯(lián)盟等效圖；

圖4是含dg的配電網(wǎng)多故障內(nèi)層搶修與恢復(fù)求解流程圖；

圖5是含dg的配電網(wǎng)多故障外層搶修與恢復(fù)求解流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合結(jié)構(gòu)示意圖圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

如圖一所示的優(yōu)化策略求取流程圖。

本發(fā)明包括以下步驟：

1)含dg和饋線的配電網(wǎng)多故障網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化

首先，含dg和饋線的配電網(wǎng)發(fā)生多故障時(shí)，將饋線等效為等值的dg，配網(wǎng)系統(tǒng)就簡(jiǎn)化成只含分布式電源和開(kāi)關(guān)的系統(tǒng)，在同一模型下進(jìn)行故障搶修與恢復(fù)策略研究。根據(jù)饋線恢復(fù)失電負(fù)荷量，確定虛擬dg的容量，等效處理后模型如圖2。

2)配電網(wǎng)可控負(fù)荷聯(lián)盟

含dg的配電網(wǎng)發(fā)生多故障時(shí)，將dg可恢復(fù)范圍內(nèi)的可控負(fù)荷與不可控負(fù)荷分類，可控負(fù)荷進(jìn)行聯(lián)盟，根據(jù)dg的供電容量進(jìn)行可控負(fù)荷的部分或者全部恢復(fù)，可控負(fù)荷聯(lián)盟等效圖如圖3，其中2、4、6、8是可控負(fù)荷，1、3、5、7是不可控負(fù)荷。

3)特定故障等效

對(duì)于非相同支路中的兩個(gè)故障之間存在聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，且聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的備用容量可以恢復(fù)任一支路故障的失電負(fù)荷量，即可以互為備用，這樣的兩處故障可以等效為一處故障。

4)約束條件和各階段內(nèi)、外層目標(biāo)函數(shù)模型

4.1)約束條件

1)輻射狀結(jié)構(gòu)：

gk∈gk式子中：gk為當(dāng)前配電網(wǎng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)；gk為配電網(wǎng)所有輻射狀結(jié)構(gòu)運(yùn)行情況的集合。

2)il≤ilmaxl＝1,2,…,n

式子中：il為流過(guò)線路l的電流；ilmax為流過(guò)線路的l的最大電流；n為線路數(shù)量。

3)節(jié)點(diǎn)電壓約束：

uimin≤ui≤uimaxi＝1,2,…,m

式子中：uimin和uimax分別為節(jié)點(diǎn)電壓的下限和上限；m為節(jié)點(diǎn)數(shù)量。

4)dg的出力約束：

pdgcmin≤pdgc≤pdgcmaxc＝1,2,…,ndg

式子中：ndg為dg總數(shù)；pdgcmin，pdgc，pdgcmax分別為第c個(gè)dg的實(shí)際出力及其出力上限和下限。

5)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)備用容量約束：

式子中：dj為第j個(gè)故障造成的失電負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合,j＝1,2,…,m；sk為故障恢復(fù)前第k條支路的潮流，k＝1,2,…,nbf，其中nbf為聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)到電源點(diǎn)之間的支路數(shù)；為第k條支路的額定容量。

6)應(yīng)急發(fā)電車約束：

pe≤pemax

式子中：pe為應(yīng)急發(fā)電車e的實(shí)際出力；pemax為應(yīng)急發(fā)電車e的最大出力。

4.2)第一、二階段內(nèi)、外層目標(biāo)函數(shù)模型

第一階段，含dg配電網(wǎng)多故障分階段、分層多目標(biāo)聯(lián)合搶修恢復(fù)優(yōu)化模型中，內(nèi)層優(yōu)化模型以負(fù)荷恢復(fù)價(jià)值最大為目標(biāo)函數(shù)；外層優(yōu)化模型則以網(wǎng)損和開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數(shù)聯(lián)合最小為目標(biāo)函數(shù)。

1)第一階段的內(nèi)層優(yōu)化模型：

2)第二階段的外層優(yōu)化模型

minh＝αfloss+βfbreak

其中ki為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)i的帶電狀態(tài)，1為帶電，0為失電；pi為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)i負(fù)荷量，wi為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)i的重要等級(jí)權(quán)重,本發(fā)明中，一級(jí)負(fù)荷取3，二級(jí)負(fù)荷取2，三級(jí)負(fù)荷取1；d為第j個(gè)階段搶修故障恢復(fù)的失電負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合；floss、fbreak分別為各階段故障搶修恢復(fù)網(wǎng)損和開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數(shù)，計(jì)算時(shí)都?xì)w一化處理，α、β分別為對(duì)應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重因子，α>β，α,β∈[01]，本發(fā)明取α＝0.8,β＝0.3；sb為故障后開(kāi)關(guān)集合；tb為故障前開(kāi)關(guān)集合；ki為開(kāi)關(guān)i的狀態(tài)量，0表示斷開(kāi)，1表示閉合；o為開(kāi)關(guān)總數(shù)。

第二階段，含dg配電網(wǎng)多故障分階段、分層多目標(biāo)聯(lián)合搶修恢復(fù)優(yōu)化模型中，內(nèi)層優(yōu)化模型以網(wǎng)損最小為目標(biāo)函數(shù)；外層優(yōu)化模型以搶修時(shí)間最短為目標(biāo)函數(shù)。

1)第一階段的內(nèi)層優(yōu)化模型：

2)第二階段的外層優(yōu)化模型：

minf4(x)＝{t1,t2,…,tn-m}

式子中，z為配電網(wǎng)中所有支路的集合；ii為支路i的電流；ri為支路i的電阻；ti為第i個(gè)故障的搶修時(shí)間；n-m為未修復(fù)的故障總數(shù)。ωi、ωl分別為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)i、l的重要等級(jí)權(quán)重。tj為恢復(fù)單位重要負(fù)荷所需時(shí)間，是根據(jù)現(xiàn)有搶修支援技術(shù)水平定的。

5)含dg配電網(wǎng)多故障分階段、分層多目標(biāo)聯(lián)合搶修恢復(fù)優(yōu)化模型求解，獲取搶修與恢復(fù)策略

5.1)dg孤島劃分原則

在本發(fā)明求解最優(yōu)多故障搶修與恢復(fù)策略時(shí)，需要充分利用dg來(lái)恢復(fù)部分重要負(fù)荷，充分利用分布式電源，提高搶修和恢復(fù)效率。本發(fā)明孤島劃分原則如下：①考慮所有有效的聯(lián)絡(luò)線，當(dāng)聯(lián)絡(luò)線不存在與配電網(wǎng)主電源的通路，但存在與dg的通路時(shí)，可以將負(fù)荷劃分到孤島內(nèi)；②在滿足孤島內(nèi)總負(fù)荷不超過(guò)dg總發(fā)電容量的前提下，使孤島包含盡可能多的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷；③盡量選取形成孤島數(shù)目較少、開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數(shù)較少，并且孤島中微電源和負(fù)荷功率差額盡量小的解列方案；④當(dāng)出現(xiàn)兩個(gè)孤島相交的情況時(shí)，若可以合并成一個(gè)大孤島運(yùn)行，則合并，且在滿足dg容量基礎(chǔ)上，添加新負(fù)荷，否則不合并；⑤采用深度優(yōu)先搜索策略時(shí)，若搜索到兩側(cè)具有相同恢復(fù)價(jià)值的負(fù)荷，但無(wú)法同時(shí)恢復(fù)所有失電負(fù)荷時(shí)，本文以負(fù)荷重要度等級(jí)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，優(yōu)先恢復(fù)重要負(fù)荷的供電。

5.2)含dg的配電網(wǎng)多故障第一、二階段內(nèi)層恢復(fù)策略求解獲取

首先對(duì)多故障配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)初始化，設(shè)置蟻群初始化參數(shù)和算法的迭代次數(shù)；接著對(duì)網(wǎng)絡(luò)中是否含有饋線判斷，有則利用步驟1)中的方法等效，獲取虛擬dg的最大容量等參數(shù)，沒(méi)有則直接進(jìn)入算法迭代次數(shù)判斷，直到達(dá)到迭代次數(shù)才輸出第一階段的最優(yōu)恢復(fù)策略，沒(méi)有達(dá)到迭代次數(shù)就進(jìn)行算法子模塊的調(diào)用。這階段分兩個(gè)子模塊實(shí)現(xiàn)，一塊是dg沒(méi)在蟻群優(yōu)化支路內(nèi)，這塊實(shí)現(xiàn)的功能是含dg的孤島劃分，采用深度優(yōu)先搜索原則實(shí)現(xiàn)失電負(fù)荷供電，對(duì)于沒(méi)有孤島重合的就得到該孤島方案；如果孤島之間有重合，則需要?jiǎng)t考慮孤島合并以及添加新負(fù)荷，在孤島劃分原則的前提，形成孤島劃分策略；對(duì)于dg在蟻群優(yōu)化支路內(nèi)時(shí)，即dg并網(wǎng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)恢復(fù)優(yōu)化策略，這里為第二個(gè)模塊。第二個(gè)模塊是以含dg的配電網(wǎng)多故障第一、二階段內(nèi)層恢復(fù)目標(biāo)函數(shù)為目標(biāo)優(yōu)化求取優(yōu)化策略，該策略的實(shí)現(xiàn)流程如圖4。

1)第一階段的內(nèi)層優(yōu)化模型：

1)第二階段的內(nèi)層優(yōu)化模型：

目標(biāo)函數(shù)中各參數(shù)代表意義在4.2)中有說(shuō)明，目標(biāo)函數(shù)的求取結(jié)果需要驗(yàn)證約束條件是否滿足，滿足才合格，不滿足舍棄。

這樣一次循環(huán)就可以實(shí)現(xiàn)一次孤島劃分方案和滿足內(nèi)層優(yōu)化目標(biāo)的主網(wǎng)恢復(fù)方案，直達(dá)達(dá)到迭代次數(shù)才輸出最優(yōu)恢復(fù)策略。

5.3)含dg配網(wǎng)多故障分兩大階段階段，內(nèi)、外層多目標(biāo)聯(lián)合優(yōu)化搶修恢復(fù)策略求取

外層優(yōu)化模型是在內(nèi)層恢復(fù)策略的基礎(chǔ)上，求解最優(yōu)搶修順序，本發(fā)明采用dbcc優(yōu)化算法，對(duì)故障搶修和供電恢復(fù)實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)聯(lián)合優(yōu)化，需要進(jìn)行多次重構(gòu)計(jì)算。含dg的配電網(wǎng)多故障搶修與恢復(fù)模型中，內(nèi)層優(yōu)化模型是在外層優(yōu)化模型的基礎(chǔ)上優(yōu)化自己的目標(biāo)函數(shù)，外層優(yōu)化模型的決策結(jié)果又受內(nèi)層優(yōu)化模型故障恢復(fù)策略的影響。本發(fā)明采用dbcc優(yōu)化算法，對(duì)故障搶修和供電恢復(fù)實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)聯(lián)合協(xié)調(diào)優(yōu)化，求解最優(yōu)搶修順序，搶修與恢復(fù)聯(lián)合協(xié)調(diào)優(yōu)化流程如圖5。

該發(fā)明采用本發(fā)明采用dbcc優(yōu)化算法，對(duì)故障搶修和供電恢復(fù)實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)聯(lián)合協(xié)調(diào)優(yōu)化，求解最優(yōu)搶修順序。首先，設(shè)置算法的迭代次數(shù)，通過(guò)除去一些獨(dú)立故障支路來(lái)簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，初始化?xì)菌種群，按照5.2)所示流程進(jìn)行第一階段、內(nèi)層的搶修恢復(fù)重構(gòu)，得到孤島劃分方案和主網(wǎng)搶修恢復(fù)的故障點(diǎn)，即更新的網(wǎng)路拓?fù)?。在這樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上以網(wǎng)損和開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數(shù)聯(lián)合最小目標(biāo)函數(shù)，確定前面已經(jīng)確定需要搶修的故障點(diǎn)的搶修順序。

其中目標(biāo)函數(shù)：minh＝αfloss+βfbreak

約束條件為4.1)

得到搶修順序后，按照5.2)所示流程進(jìn)行第一階段、內(nèi)層的搶修恢復(fù)重構(gòu)，得到孤島劃分方案和主網(wǎng)搶修恢復(fù)的故障點(diǎn)，即更新的網(wǎng)路拓?fù)洹Ｍㄟ^(guò)判斷失電負(fù)荷是否完全恢復(fù)供電來(lái)決定第一階段是否結(jié)束。在第一階段搶修恢復(fù)結(jié)束形成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基礎(chǔ)下，進(jìn)入第二階段的搶修恢復(fù)，搶修恢復(fù)第一階段未搶修恢復(fù)的故障點(diǎn)。先進(jìn)行第二階段的內(nèi)層優(yōu)化策略，得出在一階段后剩余故障的搶修故障點(diǎn)。

其中網(wǎng)損最小為目標(biāo)函數(shù)：

約束條件為4.1)

在上面的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)第二階段的外層優(yōu)化，目標(biāo)函數(shù)為：

minf4(x)＝{t1,t2,…,tn-m}

約束條件為4.1)

以上所以步驟就完成了含dg配網(wǎng)多故障分兩大階段階段，內(nèi)、外層多目標(biāo)聯(lián)合優(yōu)化搶修恢復(fù)策略的一次求取，接著再循環(huán)，直到達(dá)到細(xì)菌種群設(shè)置迭代次數(shù)，輸出最后的整個(gè)搶修恢復(fù)的策略。與其他的多故障未考慮多目標(biāo)聯(lián)合協(xié)同優(yōu)化，孤島與主網(wǎng)為協(xié)同優(yōu)化，搶修與恢復(fù)交替動(dòng)態(tài)優(yōu)化等的優(yōu)化策略相比，該測(cè)策略具有顯著的成效。

以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)實(shí)施方案也屬于本發(fā)明的保護(hù)范疇。