專利名稱：一種計(jì)及多目標(biāo)優(yōu)化的供電恢復(fù)推理搜索方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域的推理搜索方法，具體涉及一種計(jì)及多目標(biāo)優(yōu)化的供電 恢復(fù)推理搜索方法。
背景技術(shù)：
配電網(wǎng)作為直接面向用戶的環(huán)節(jié)，系統(tǒng)規(guī)模大、元件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在實(shí)際運(yùn)行中 會(huì)面臨較多的故障事件，有可能中斷對(duì)部分用戶的正常供電，此時(shí)就要考慮如何盡快恢復(fù) 對(duì)用戶的供電，解決此問題的過程就叫做配電網(wǎng)的供電恢復(fù)。供電恢復(fù)作為故障狀態(tài)下恢 復(fù)控制的重要實(shí)現(xiàn)方式，是配電自動(dòng)化中最基本、最重要也是目前應(yīng)用最廣泛的系統(tǒng)功能 之一，可以有效停電范圍、停電時(shí)間，提高故障處理的業(yè)務(wù)自動(dòng)化和決策智能化水平，有效 提高配電網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)度水平。配電網(wǎng)供電恢復(fù)本質(zhì)上是發(fā)生故障以后的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障，在定位并 隔離了故障之后，系統(tǒng)被劃分為故障停電區(qū)、非故障停電區(qū)；非故障停電區(qū)又可進(jìn)一步劃分 為與電源點(diǎn)(變電站)直接連通區(qū)和與電源點(diǎn)隔離的非連通區(qū)，前者通過閉合相應(yīng)出線斷 路器即可恢復(fù)供電，后者則成為非故障停電“孤島”；供電恢復(fù)的主要任務(wù)就是在滿足配電 網(wǎng)運(yùn)行要求的前提下，以恢復(fù)負(fù)荷最大化、開關(guān)操作次數(shù)最小化、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方式最優(yōu)化等為 目標(biāo)，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和潮流分布，通過改變網(wǎng)絡(luò)中部分聯(lián)絡(luò)開關(guān)和分段開關(guān)的狀態(tài)，為 非故障停電“孤島”搜尋有效的供電恢復(fù)路徑。一般認(rèn)為供電恢復(fù)計(jì)算在理論上是一個(gè)龐大的非線性整數(shù)組合優(yōu)化問題，由于作 為變量的開關(guān)組合數(shù)量巨大，尤其是隨著智能配電網(wǎng)建設(shè)的深化推進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和結(jié)構(gòu)將 會(huì)更加龐大和復(fù)雜，單純依靠窮舉搜索或傳統(tǒng)數(shù)學(xué)方式肯定不能適應(yīng)要求。目前供電恢復(fù) 計(jì)算方法很多，主要包括啟發(fā)類算法(包括啟發(fā)式搜索、專家系統(tǒng)、支路交換法等)、人工智 能類算法(比如遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、Petri網(wǎng)、蟻群算法等)、最優(yōu)化方法類(比如混 合整數(shù)優(yōu)化、圖論方法等)。啟發(fā)式算法是目前實(shí)際工程中應(yīng)用較多的一類方法，核心在于設(shè)定合理科學(xué)的啟 發(fā)式規(guī)則，是以一定的規(guī)則指標(biāo)來限定搜索的方向，以一定的準(zhǔn)則評(píng)價(jià)可能的解，以此減小 搜索空間，減少恢復(fù)時(shí)間，這類方法可以較快得出可行解，但結(jié)果往往距離最優(yōu)解有較大距 離，尤其在復(fù)雜配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)情況下(多聯(lián)絡(luò)多分段)現(xiàn)有啟發(fā)式規(guī)則還很不適應(yīng)；人工智能 類算法一般適用于解決較復(fù)雜的多維問題，但是往往計(jì)算時(shí)間、精度受限于網(wǎng)絡(luò)初始結(jié)構(gòu)、 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、迭代終止條件等，可能出現(xiàn)計(jì)算結(jié)果不穩(wěn)定、計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)等問題，在實(shí)際工程中 應(yīng)用較少；最優(yōu)化方法中較典型的是基于圖論的算法，從配電網(wǎng)拓?fù)涮攸c(diǎn)出發(fā)，結(jié)合供電恢 復(fù)計(jì)算的各項(xiàng)約束條件，將供電恢復(fù)問題轉(zhuǎn)化成為最小生成樹、待恢復(fù)樹切割等問題，此類 方法直觀上易于理解，可以反映問題實(shí)質(zhì)，計(jì)算速度較快，但是其結(jié)果往往受系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)影響很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種用于配電自動(dòng)化系統(tǒng)或智能配電網(wǎng)自愈 控制系統(tǒng)的故障恢復(fù)控制模塊，針對(duì)配電網(wǎng)發(fā)生故障后對(duì)非故障停電區(qū)域的供電恢復(fù)路徑 搜索，計(jì)及多目標(biāo)優(yōu)化的供電恢復(fù)推理搜索方法。本發(fā)明的目的采用下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)所述方法包括下述步驟A、故障隔離；B、非故障停電區(qū)的“孤島區(qū)間”劃分；C、供電恢復(fù)路徑初步搜索及有效性過濾；D、供電恢復(fù)路徑轉(zhuǎn)供方案搜索；E、電氣校驗(yàn)；其改進(jìn)之處在于，所述步驟C中，搜索與所述非故障停電區(qū)直接相連的聯(lián)絡(luò)開關(guān)， 所述聯(lián)絡(luò)開關(guān)對(duì)應(yīng)一條可能的供電恢復(fù)路徑；從配電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行規(guī)則出發(fā)，首先對(duì)所有可 能的供電恢復(fù)路徑根據(jù)過濾規(guī)則進(jìn)行有效性過濾，形成有效供電恢復(fù)路徑集合；所述步驟D中，所述供電恢復(fù)路徑轉(zhuǎn)供方案搜索包括1)計(jì)算所述有效供電恢復(fù)路徑集合中各供電恢復(fù)路徑的冗余轉(zhuǎn)供能力Ik_。m ；計(jì) 算所述“孤島區(qū)間”的待轉(zhuǎn)負(fù)荷量Ifd ；2)設(shè)定所述有效供電恢復(fù)路徑集合中各供電恢復(fù)路徑對(duì)應(yīng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，所述供 電恢復(fù)路徑的初始轉(zhuǎn)供范圍是各自直接關(guān)聯(lián)的“孤島區(qū)間”；計(jì)算所述各供電恢復(fù)路徑的剩 余轉(zhuǎn)供能力Ik-Main ；按照所述各供電恢復(fù)路徑的?！?大小排序；3)選擇Ik__in最大的供電恢復(fù)路徑，統(tǒng)計(jì)所述Ik__in最大的供電恢復(fù)路徑直接
關(guān)聯(lián)“孤島區(qū)間”的上游所有“孤島區(qū)間”待轉(zhuǎn)負(fù)荷之和
權(quán)利要求
1. 一種計(jì)及多目標(biāo)優(yōu)化的供電恢復(fù)推理搜索方法，所述方法包括下述步驟A、故障隔離；B、非故障停電區(qū)的“孤島區(qū)間”劃分；C、供電恢復(fù)路徑初步搜索及有效性過濾；D、供電恢復(fù)路徑轉(zhuǎn)供方案搜索；E、電氣校驗(yàn)；其特征在于，所述步驟C中，搜索與所述非故障停電區(qū)直接相連的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，所述聯(lián)絡(luò) 開關(guān)對(duì)應(yīng)一條可能的供電恢復(fù)路徑；從配電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行規(guī)則出發(fā)，首先對(duì)所有可能的供電 恢復(fù)路徑根據(jù)過濾規(guī)則進(jìn)行有效性過濾，形成有效供電恢復(fù)路徑集合； 所述步驟D中，所述供電恢復(fù)路徑轉(zhuǎn)供方案搜索包括1)計(jì)算所述有效供電恢復(fù)路徑集合中各供電恢復(fù)路徑的冗余轉(zhuǎn)供能力Ik-。m;計(jì)算所 述“孤島區(qū)間”的待轉(zhuǎn)負(fù)荷量I^d ；2)設(shè)定所述有效供電恢復(fù)路徑集合中各供電恢復(fù)路徑對(duì)應(yīng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，所述供電恢 復(fù)路徑的初始轉(zhuǎn)供范圍是各自直接關(guān)聯(lián)的“孤島區(qū)間”;計(jì)算所述各供電恢復(fù)路徑的剩余轉(zhuǎn) 供能力Ik_Main ；按照所述各供電恢復(fù)路徑的?！?大小排序；3)選擇Ik—_in最大的供電恢復(fù)路徑，統(tǒng)計(jì)所述Ik-remain最大的供電恢復(fù)路徑直接關(guān)聯(lián)“孤島區(qū)間”的上游所有“孤島區(qū)間”待轉(zhuǎn)負(fù)荷之和’以及下游對(duì)應(yīng)的 ；ΨCdown統(tǒng)計(jì)所述Ik-Main最大的供電恢復(fù)路徑上游所有供電恢復(fù)路徑冗余轉(zhuǎn)供能力之和P7^ ‘ 以及下游對(duì)應(yīng)的Σ Α—;分別計(jì)算( ^-οαη '^r-need〉和(Σ 1 k-can ~ Σ 1H〉，根據(jù)所述Ldown[ιψC^p^down^down最大的供電恢復(fù)路徑上下游轉(zhuǎn)供能力和待轉(zhuǎn)負(fù)荷的情況，將轉(zhuǎn)供能力相對(duì)較弱的方 向作為“蠶食方向”，選擇是向上還是向下“蠶食”;其他非直接關(guān)聯(lián)“孤島區(qū)間”作為自身轉(zhuǎn) 供范圍；4)所述Ik_Main最大的供電恢復(fù)路徑“蠶食”其它“孤島區(qū)間”后剩余轉(zhuǎn)供能力降低，更 新所述各供電恢復(fù)路徑的剩余轉(zhuǎn)供能力數(shù)值，動(dòng)態(tài)調(diào)整“蠶食”主體，重復(fù)幻中的步驟；5)剩余轉(zhuǎn)供能力最大的供電恢復(fù)路徑“蠶食”過程中，如果遇到與準(zhǔn)備“蠶食”的“孤島 區(qū)間”有直接關(guān)聯(lián)的其他供電恢復(fù)路徑，則將該“孤島區(qū)間”設(shè)為一個(gè)“壁壘”，需要特別的規(guī) 則判斷是否可以“蠶食”；所述判斷規(guī)則為如果剩余轉(zhuǎn)供能力大于“壁壘”直接關(guān)聯(lián)供電恢 復(fù)路徑的冗余轉(zhuǎn)供能力，則可以“蠶食”，并將被“蠶食”的“孤島區(qū)間，，直接關(guān)聯(lián)供電恢復(fù)路 徑刪除；反之則不能；6)所述1)- 搜索過程的終止條件為所有“孤島區(qū)間”都已經(jīng)被劃入供電恢復(fù)路徑的 轉(zhuǎn)供范圍，或所述各供電恢復(fù)路徑的最終的剩余轉(zhuǎn)供能力小于直接關(guān)聯(lián)的“孤島區(qū)間”的待 轉(zhuǎn)負(fù)荷；所述搜索過程完成后，所有能夠轉(zhuǎn)供的“孤島區(qū)間”已經(jīng)由若干轉(zhuǎn)供能力較強(qiáng)的供 電恢復(fù)路徑劃入各自轉(zhuǎn)供范圍，剩余不能劃入到轉(zhuǎn)供范圍的“孤島區(qū)間”則為需要切除的負(fù) 荷；7)如果需要進(jìn)一步減少實(shí)際供電恢復(fù)路徑的數(shù)量，則將上述1)-5)搜索形成的各供電 灰復(fù)路徑對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)供范圍為整體對(duì)象，稱之為“待轉(zhuǎn)孤島群”，判斷相鄰的“待轉(zhuǎn)孤島群”是否 可以進(jìn)一步合并，合并規(guī)則是選擇合并后剩余轉(zhuǎn)供能力較大的路徑作為合并后實(shí)際路徑。
2.如權(quán)利要求1所述的計(jì)及多目標(biāo)優(yōu)化的供電恢復(fù)推理搜索方法，其特征在于，所述 步驟A中，所述配電網(wǎng)故障發(fā)生后，量測(cè)設(shè)備獲得故障監(jiān)測(cè)信息，經(jīng)過故障識(shí)別、故障定位， 將故障支路直接關(guān)聯(lián)的開關(guān)開斷，完成故障的隔離；所述故障隔離完成后，故障點(diǎn)所在饋線 的非故障部分被分為與饋線電源點(diǎn)連通區(qū)域和與電源點(diǎn)隔離區(qū)域這樣2個(gè)或2個(gè)以上子網(wǎng)
3.如權(quán)利要求1所述的計(jì)及多目標(biāo)優(yōu)化的供電恢復(fù)推理搜索方法，其特征在于，所述 步驟B中，所述非故障停電區(qū)內(nèi)部劃分為至少一個(gè)以分段開關(guān)/聯(lián)絡(luò)開關(guān)為邊界點(diǎn)的子網(wǎng) 絡(luò)，稱為“孤島區(qū)間”，所述“孤島區(qū)間”是非故障停電區(qū)內(nèi)部參與所述供電恢復(fù)路徑轉(zhuǎn)供范 圍分配的最小子網(wǎng)絡(luò)。
4.如權(quán)利要求1所述的計(jì)及多目標(biāo)優(yōu)化的供電恢復(fù)推理搜索方法，其特征在于，所述 過濾規(guī)則包括(1)對(duì)于所述“孤島區(qū)間”直接關(guān)聯(lián)兩條及兩條以上路徑的情況，選擇冗余轉(zhuǎn)供能力最 大的路徑為有效路徑，其余的路徑作為無效路徑從供電恢復(fù)路徑集合中刪除；(2)與所述非故障停電區(qū)直接相連的供電恢復(fù)路徑集合中，所述部分供電恢復(fù)路徑屬 于同一回非故障饋線，選擇冗余轉(zhuǎn)供能力最大的路徑為有效路徑，其余的路徑作為無效路 徑從供電恢復(fù)路徑集合中刪除；(3)與所述非故障停電區(qū)直接相連的供電恢復(fù)路徑集合中，所述部分供電恢復(fù)路徑的 冗余轉(zhuǎn)供能力較小，所述供電恢復(fù)路徑的冗余轉(zhuǎn)供能力小于與之直接相連“孤島區(qū)間”的待 轉(zhuǎn)負(fù)荷，則該供電恢復(fù)路徑無法起到實(shí)際轉(zhuǎn)供作用，所述該供電恢復(fù)路徑作為無效路徑從 供電恢復(fù)路徑集合中刪除。
5.如權(quán)利要求1所述的計(jì)及多目標(biāo)優(yōu)化的供電恢復(fù)推理搜索方法，其特征在于，所述 步驟E中，形成供電恢復(fù)與切負(fù)荷方案后，調(diào)用潮流計(jì)算程序?qū)╇娀謴?fù)路徑所在饋線進(jìn) 行安全校驗(yàn)；所述電氣校驗(yàn)包括電流越限校驗(yàn)和電壓越限校驗(yàn)；如電氣校驗(yàn)通過，則執(zhí)行 供電恢復(fù)與切負(fù)荷方案；如沒有通過，則將未通過電氣校驗(yàn)的供電恢復(fù)路徑轉(zhuǎn)供范圍縮小， 縮小規(guī)則為去除待轉(zhuǎn)負(fù)荷最小的“孤島區(qū)間”，再次進(jìn)行電氣校驗(yàn)直至通過。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種計(jì)及多目標(biāo)優(yōu)化的供電恢復(fù)推理搜索方法；該方法包括下述步驟故障隔離；非故障停電區(qū)的“孤島區(qū)間”劃分；供電恢復(fù)路徑初步搜索及有效性過濾；供電恢復(fù)路徑轉(zhuǎn)供方案搜索；電氣校驗(yàn)；本發(fā)明所提出的推理方法，不需要大規(guī)模遍歷計(jì)算，可以在充分利用各供電恢復(fù)路徑轉(zhuǎn)供能力的前提下，自動(dòng)平衡各路徑轉(zhuǎn)供負(fù)擔(dān)，盡量減少開關(guān)操作次數(shù)，可以在推理搜索過程中直接得出切負(fù)荷方案。
文檔編號(hào)H02H7/26GK102136721SQ201110054468
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2011年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月8日
發(fā)明者史常凱, 孟曉麗, 宋曉輝, 盛萬興 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院