本發(fā)明涉及一種含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)方法。

背景技術(shù)：

配電網(wǎng)的供電恢復(fù)技術(shù)能夠在配電網(wǎng)發(fā)生故障后迅速恢復(fù)配電網(wǎng)內(nèi)受故障影響的非故障區(qū)域的供電，它是配電自動(dòng)化中最主要的技術(shù)之一。配電網(wǎng)的供電恢復(fù)技術(shù)對(duì)配電網(wǎng)的供電可靠性的提升有著顯著的作用；與此同時(shí)，配電網(wǎng)的供電恢復(fù)技術(shù)還有助于提高配電網(wǎng)的系統(tǒng)彈性，加強(qiáng)配電網(wǎng)在故障、災(zāi)變情況下的應(yīng)急處理能力。隨著智能配電網(wǎng)的不斷研究與發(fā)展，可自愈性已成為智能配電網(wǎng)最主要的特征之一，其中配電網(wǎng)的供電恢復(fù)技術(shù)是智能配電網(wǎng)中所必需的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。因此，配電網(wǎng)的供電恢復(fù)技術(shù)對(duì)于未來(lái)智能配電網(wǎng)的研究與實(shí)現(xiàn)意義重大。

隨著越來(lái)越多的分布式電源(Distributed Generators，DG)不斷接入配電網(wǎng)，使得傳統(tǒng)的配電網(wǎng)變?yōu)橐粋€(gè)含分布式電源的配電網(wǎng)。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)供電恢復(fù)方法由于沒(méi)有考慮到配電網(wǎng)內(nèi)的分布式電源接入，因而無(wú)法用于含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)。

中國(guó)發(fā)明專利201210474639.4公開(kāi)了一種含分布式電源的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法，該方法基于啟發(fā)式規(guī)則對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行動(dòng)態(tài)孤島劃分，得到相應(yīng)的供電恢復(fù)方案，但該方法并不是一種全局優(yōu)化的方法，僅能得出可行的供電恢復(fù)方案而非最優(yōu)方案。中國(guó)專利201310048316.3公開(kāi)了一種含分布式電源并網(wǎng)的配電網(wǎng)快速供電恢復(fù)方法，該方法可基于網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔⒁约肮?jié)點(diǎn)間功率的供需關(guān)系規(guī)則確定網(wǎng)絡(luò)的供電恢復(fù)方案，但是這種方法得出的供電恢復(fù)方案可能造成配電網(wǎng)內(nèi)可用的備用容量無(wú)法得到充分的利用，使得失電負(fù)荷無(wú)法被最大化的恢復(fù)。Thi Thu Ha Pham等人在《IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS》2009年第24卷第1期所著《New Challenges in Power System Restoration With Large Scale of Dispersed Generation Insertion》中提出了含分布式電源接入的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)優(yōu)化模型，但是在其研究中只考慮了有功功率的供需滿足與平衡，并沒(méi)有考慮到無(wú)功功率的供需平衡，這使得采用其供電恢復(fù)方法所得出的恢復(fù)方案可能因無(wú)功功率不平衡而導(dǎo)致其在實(shí)際中不可行。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)方法與技術(shù)的研究大多基于分布式電源供電的孤島劃分，較少考慮網(wǎng)絡(luò)內(nèi)含有的備用聯(lián)絡(luò)線所能發(fā)揮的負(fù)荷轉(zhuǎn)供作用。現(xiàn)有的多數(shù)研究對(duì)分布式電源的考慮較為理想，然而實(shí)際情況下的許多分布式電源易受外部環(huán)境的影響，無(wú)法有效的支撐孤島內(nèi)的供電。許多研究所提的基于孤島劃分的供電恢復(fù)方案為單電源的孤島供電恢復(fù)，沒(méi)有考慮到利用系統(tǒng)內(nèi)可用的備用聯(lián)絡(luò)線和不同類(lèi)型的分布式電源進(jìn)行聯(lián)合供電恢復(fù)。多數(shù)研究在網(wǎng)絡(luò)的供電恢復(fù)中沒(méi)有考慮系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗，但是網(wǎng)絡(luò)損耗對(duì)整個(gè)供電恢復(fù)方案可行性卻有著一定的影響，忽略網(wǎng)絡(luò)損耗將可能導(dǎo)致有功功率的不平衡進(jìn)而導(dǎo)致方案的不可行。此外，現(xiàn)有的研究往往只考慮了有功功率的供需滿足與平衡，并未考慮無(wú)功功率的供需平衡這一約束條件，忽略了負(fù)荷節(jié)點(diǎn)處的無(wú)功功率需求、無(wú)功功率補(bǔ)償以及分布式電源的無(wú)功功率出力之間的無(wú)功功率不平衡所造成的影響，而這將可能導(dǎo)致所得供電恢復(fù)方案的不可行。因此，現(xiàn)有針對(duì)于含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)的研究在所得供電恢復(fù)方案的可行性以及可采取的供電恢復(fù)方式與手段上仍存在一定的不足。

綜上所述，隨著智能配電網(wǎng)的發(fā)展以及電力用戶對(duì)配電網(wǎng)供電可靠性要求的逐漸提升，面對(duì)含分布式電源的配電網(wǎng)在故障后必須盡可能快的進(jìn)行最優(yōu)化的供電恢復(fù)的實(shí)際需求，在含分布式電源的配電網(wǎng)中仍然需要一種更加快速、可靠、優(yōu)化的供電恢復(fù)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)方法在供電恢復(fù)方案的可行性以及供電恢復(fù)的方式與手段上存在的不足，提出一種適用于含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)方法。

本發(fā)明可以在含分布式電源的配電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)快速、可靠、優(yōu)化的供電恢復(fù)，能夠在含分布式電源的配電網(wǎng)發(fā)生故障后，利用實(shí)際可用的備用聯(lián)絡(luò)線與可靠的分布式電源對(duì)沒(méi)有發(fā)生故障的斷電區(qū)域進(jìn)行快速的聯(lián)合供電恢復(fù)，并能夠給出經(jīng)過(guò)多重優(yōu)化與嚴(yán)格可行性校驗(yàn)的、詳細(xì)而具體的供電恢復(fù)方案，其中主要包括網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)與劃分方案、電源功率調(diào)度方案以及被甩負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合三個(gè)方面的具體信息。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

本發(fā)明方法首先對(duì)含分布式電源的配電網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化，并對(duì)含分布式電源的配電網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分層描述；然后，基于對(duì)含分布式電源的配電網(wǎng)的描述，生成含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)；接著，在含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，建立含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)數(shù)學(xué)模型；最后，根據(jù)含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)優(yōu)化求解策略，求解含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)數(shù)學(xué)模型，得出供電恢復(fù)方案。

本發(fā)明方法的具體步驟如下：

(一)對(duì)含分布式電源的配電網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化與描述

在實(shí)際的含有分布式電源的配電網(wǎng)中，設(shè)備種類(lèi)繁多，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，過(guò)于詳細(xì)的模型不利于其供電恢復(fù)問(wèn)題的解決，需要對(duì)含分布式電源的配電網(wǎng)的模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化。

所述含分布式電源的配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化方法為：在一個(gè)含分布式電源的配電網(wǎng)內(nèi)，令含有負(fù)荷或分布式電源接入的母線為該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)；若兩個(gè)不同的節(jié)點(diǎn)之間存在電力傳輸路徑，則可稱這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)是相互可連通的；若兩個(gè)相互可連通的節(jié)點(diǎn)之間的電力傳輸路徑上不再含有其他節(jié)點(diǎn)，則稱這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)是相鄰的；可在該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)相鄰的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的某一條電力傳輸路徑上，將該電力傳輸路徑上所包含的配電線路及開(kāi)關(guān)設(shè)備統(tǒng)一的等效為這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的一條支路；這樣，就可將該含分布式電源的配電網(wǎng)簡(jiǎn)化為一個(gè)由節(jié)點(diǎn)和支路組成的簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)圖G＝(N,E)，其中，N為該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)集合，N＝{1,2,…,n}，n為正整數(shù)，E為該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的支路集合，支路上各個(gè)開(kāi)關(guān)設(shè)備的開(kāi)關(guān)狀態(tài)將共同決定支路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

為了在含分布式電源的配電網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行供電恢復(fù)，在對(duì)該網(wǎng)絡(luò)的模型按照上述含分布式電源的配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化方法進(jìn)行簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上，還需要對(duì)整個(gè)簡(jiǎn)化后的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行充分且唯一的描述。

所述含分布式電源的配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)分層描述方法為：可將一個(gè)含分布式電源的配電網(wǎng)的簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)圖G＝(N,E)分為三個(gè)層次來(lái)進(jìn)行描述，按照層次由低到高分別為物理層描述、操作層描述和應(yīng)用層描述。

所述的物理層描述的方法為：在含分布式電源的配電網(wǎng)的簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)圖G＝(N,E)內(nèi)，可以利用簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)圖G的節(jié)點(diǎn)鄰接矩陣A_n×n來(lái)描述整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)與支路的物理連接關(guān)系，若矩陣A_n×n內(nèi)的元素為a_ij，則a_ij的取值必須滿足：

所述的操作層描述的方法為：在含分布式電源的配電網(wǎng)的簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)圖G＝(N,E)內(nèi)，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的任一支路(i,j)∈E，令該支路上一共含有B_ij個(gè)開(kāi)關(guān)裝置，其中第b個(gè)開(kāi)關(guān)裝置，0≤b≤B_ij，其開(kāi)關(guān)狀態(tài)變量為當(dāng)時(shí)表示該開(kāi)關(guān)裝置為閉合狀態(tài)，當(dāng)時(shí)則表示該開(kāi)關(guān)裝置為斷開(kāi)狀態(tài)；類(lèi)似的，可定義e_ij∈{0,1}為該支路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)變量，當(dāng)e_ij＝1時(shí)表示該支路為閉合狀態(tài)，當(dāng)e_ij＝0時(shí)則表示該支路為斷開(kāi)狀態(tài)；可以在圖G中定義整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的支路狀態(tài)矩陣E_n×n，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)鄰接矩陣A_n×n以及網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)支路上的各個(gè)開(kāi)關(guān)裝置的狀態(tài)可確定矩陣E_n×n中的各個(gè)元素e_ij的值，其中e_ij的取值必須滿足：

所述的應(yīng)用層描述的方法為：考慮到含分布式電源的配電網(wǎng)要求開(kāi)環(huán)運(yùn)行，可在含分布式電源的配電網(wǎng)的簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)圖G＝(N,E)內(nèi)選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點(diǎn)，并令該根節(jié)點(diǎn)為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)上游，則圖G內(nèi)的任意兩個(gè)相鄰且連通的節(jié)點(diǎn)可以按照其在系統(tǒng)內(nèi)的上、下游關(guān)系確定它們之間的父子節(jié)點(diǎn)關(guān)系，其中位于上游的節(jié)點(diǎn)為下游節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)，位于下游的節(jié)點(diǎn)為上游節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)；可以在圖G中定義整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涿枋鼍仃嘍_n×n，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的支路狀態(tài)矩陣以及支路兩端節(jié)點(diǎn)的父子關(guān)系可確定矩陣D_n×n中的各個(gè)元素d_ij的值，其中d_ij的取值必須滿足：

綜上，在含分布式電源的配電網(wǎng)中，物理層描述定義了簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)圖內(nèi)的節(jié)點(diǎn)與支路的物理連接關(guān)系，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)描述為一個(gè)無(wú)向圖；操作層描述在物理層描述的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崟r(shí)的反映支路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，即網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)連接關(guān)系；應(yīng)用層描述在前兩層描述的基礎(chǔ)上，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)描述為以給定的參考節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)的有向樹(shù)狀圖，能夠?qū)崟r(shí)的反映含分布式電源的配電網(wǎng)的運(yùn)行拓?fù)?。含分布式電源的配電網(wǎng)的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠被充分、具體、唯一的描述。

(二)生成含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)

若某一個(gè)含分布式電源的配電網(wǎng)的簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)圖為G，該含分布式電源的配電網(wǎng)發(fā)生故障后，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)G將被分為三個(gè)部分：

第一部分是正常供電區(qū)域G_Z，其中正常供電區(qū)域G_Z是指在故障后的含分布式電源的配電網(wǎng)內(nèi)與系統(tǒng)電源相連通的區(qū)域，其中系統(tǒng)電源一般情況下可以為含分布式電源的配電網(wǎng)的主變壓器，正常供電區(qū)域G_Z內(nèi)部的負(fù)荷供電不會(huì)受到故障的影響；

第二部分是故障區(qū)域G_F，其中即故障元件經(jīng)保護(hù)動(dòng)作隔離后形成的區(qū)域，其中包含發(fā)生故障的元件，該故障元件可以是支路或節(jié)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)對(duì)故障區(qū)域G_F內(nèi)部停止供電；

第三部分是非故障斷電區(qū)域G_Ω，其中該區(qū)域位于故障區(qū)域的下游，其內(nèi)部的部分負(fù)荷供電由于受到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部發(fā)生的故障的影響而發(fā)生中斷，為避免更大的后果和損失，需要對(duì)其進(jìn)行盡可能快速且優(yōu)化的供電恢復(fù)。

基于上述含分布式電源的配電網(wǎng)故障后所形成的各個(gè)區(qū)域的定義，可以給出含分布式電源的配電網(wǎng)內(nèi)可用于供電恢復(fù)的備用聯(lián)絡(luò)線的定義：所述含分布式電源的配電網(wǎng)內(nèi)可用于供電恢復(fù)的備用聯(lián)絡(luò)線為含分布式電源的配電網(wǎng)故障后所形成的正常供電區(qū)域與非故障斷電區(qū)域之間所存在的非閉合支路，所有可用于供電恢復(fù)的備用聯(lián)絡(luò)線構(gòu)成含分布式電源的配電網(wǎng)內(nèi)可用于供電恢復(fù)的備用聯(lián)絡(luò)線集合，用E_J來(lái)表示，其中

考慮到含分布式電源的配電網(wǎng)的范圍可能較大，其網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)數(shù)目可能較多，對(duì)于其中發(fā)生的故障所形成的非故障斷電區(qū)域的范圍大小，也因故障點(diǎn)的位置的不同而不同，考慮到非故障斷電區(qū)域是含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)的主要目標(biāo)區(qū)域，沒(méi)有必要對(duì)整個(gè)含分布式電源的配電網(wǎng)進(jìn)行研究，因此，只需要快速確定非故障斷電區(qū)域的范圍，生成用于供電恢復(fù)求解的供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)即可。

所述含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)為含分布式電源的配電網(wǎng)故障后所形成的非故障斷電區(qū)域G_Ω與該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)可用于供電恢復(fù)的備用聯(lián)絡(luò)線集合E_J的并集所指代的區(qū)域，可表示為G_Σ，其中

所述含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的生成方法分為以下五個(gè)步驟：

步驟1、在含分布式電源的配電網(wǎng)發(fā)生故障后，通過(guò)故障定位技術(shù)能夠找出具體的故障元件，利用保護(hù)裝置將故障元件在一個(gè)較小的區(qū)域范圍內(nèi)隔離，得到的該故障隔離區(qū)域即為該含分布式電源的配電網(wǎng)的故障區(qū)域G_F；

步驟2、在故障區(qū)域G_F的下游區(qū)域，通過(guò)區(qū)域的搜索，得出該含分布式電源的配電網(wǎng)的非故障斷電區(qū)域G_Ω；

步驟3、在該含分布式電源的配電網(wǎng)中，除去故障區(qū)域G_F與非故障斷電區(qū)域G_Ω所包含的區(qū)域范圍，所得的剩余部分構(gòu)成的區(qū)域即為該含分布式電源的配電網(wǎng)的正常供電區(qū)域G_Z；

步驟4、對(duì)該含分布式電源的配電網(wǎng)內(nèi)的正常供電區(qū)域G_Z與非故障斷電區(qū)域G_Ω之間的非閉合支路進(jìn)行搜索，得到該含分布式電源的配電網(wǎng)內(nèi)可用于供電恢復(fù)的備用聯(lián)絡(luò)線集合E_J；

步驟5、對(duì)該含分布式電源的配電網(wǎng)的非故障斷電區(qū)域G_Ω和可用于供電恢復(fù)的備用聯(lián)絡(luò)線集合E_J求并集，最終得出并生成該含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)G_Σ。

(三)建立含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)數(shù)學(xué)模型

含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)實(shí)質(zhì)上是在其供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)內(nèi)盡可能的為各個(gè)失電負(fù)荷找尋最優(yōu)的、可用于負(fù)荷轉(zhuǎn)供的電源與供電路徑的過(guò)程。在含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，可將其中包含的可用于供電恢復(fù)的備用聯(lián)絡(luò)線等效的視作為可靠的電源，在含分布式電源的配電網(wǎng)內(nèi)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)劃分相結(jié)合的方式，在滿足一定的約束條件的基礎(chǔ)上，可將供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)內(nèi)盡可能多的失電負(fù)荷合理、優(yōu)化地分配至各個(gè)電源供電的子網(wǎng)絡(luò)中，從而實(shí)現(xiàn)供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)內(nèi)失電負(fù)荷的快速供電恢復(fù)。

在故障后的含分布式電源的配電網(wǎng)G中的供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)，有G_Σ＝(N_Σ,E_Σ)，其中供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)所包含的可用于供電恢復(fù)的備用聯(lián)絡(luò)線集合為E_J。在網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)含有的分布式電源根據(jù)實(shí)際情況可以分為兩類(lèi)：第一類(lèi)是可靠型分布式電源，這類(lèi)分布式電源在一定范圍內(nèi)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定供電能力，能夠在網(wǎng)絡(luò)G內(nèi)發(fā)生故障后通過(guò)黑啟動(dòng)對(duì)周邊進(jìn)行供電，建立其供電子網(wǎng)絡(luò)的電壓和頻率；第二類(lèi)是非可靠型分布式電源，這類(lèi)分布式電源不具備黑啟動(dòng)能力，容易受到外界環(huán)境條件的影響，僅能夠跟隨系統(tǒng)電壓及頻率發(fā)出功率。可令網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)含有可靠型分布式電源接入的節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的集合為N_DG，有令網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)含有非可靠型分布式電源接入的節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的集合為有

令集合E_J中的各條備用聯(lián)絡(luò)線與非故障斷電區(qū)域G_Ω相連接處的節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的集合為N_J，且有當(dāng)集合E_J中的某一條備用聯(lián)絡(luò)線因供電恢復(fù)的需要其狀態(tài)由初始的開(kāi)路狀態(tài)變?yōu)殚]合狀態(tài)時(shí)，可稱該備用聯(lián)絡(luò)線被啟用。集合N_J中的某一個(gè)節(jié)點(diǎn)處所連接的某一條備用聯(lián)絡(luò)線被啟用時(shí)，可等效地認(rèn)為該節(jié)點(diǎn)處接入了一個(gè)可靠的分布式電源，其等效的功率容量大小等于被啟用的備用聯(lián)絡(luò)線向該節(jié)點(diǎn)注入的視在功率，該功率實(shí)際上是由含分布式電源的配電網(wǎng)的系統(tǒng)電源，即主變壓器所提供的。

若含分布式電源的配電網(wǎng)G中的供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)G_Σ經(jīng)供電恢復(fù)后被劃分為m個(gè)供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)，m為正整數(shù)，則可對(duì)劃分所得的各個(gè)供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行編號(hào)，有供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)的編碼集合M，其中M＝{1,2,…,m}。令供電恢復(fù)后的網(wǎng)絡(luò)G_Σ中的編號(hào)為k的供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)為G_Σk，有G_Σk＝(N_Σk,E_Σk)，其中k∈M，則在網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)必有下式成立：

其中，G_Σσ為供電恢復(fù)后的網(wǎng)絡(luò)G_Σ中的松弛網(wǎng)絡(luò)，有G_Σσ＝(N_Σσ,E_Σσ)，N_Σσ為供電恢復(fù)后的網(wǎng)絡(luò)G_Σ中未恢復(fù)供電的節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的集合，E_Σσ為供電恢復(fù)后的網(wǎng)絡(luò)G_Σ中不同的供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)之間的非閉合支路與未啟用的備用聯(lián)絡(luò)線所構(gòu)成的集合。

在供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)G_Σ中，m的取值等于啟用的備用聯(lián)絡(luò)線的條數(shù)與網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)所含有的可靠型分布式電源的個(gè)數(shù)的總和。在網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)，接入可靠型分布式電源或連接啟用的備用聯(lián)絡(luò)線的節(jié)點(diǎn)可以作為各個(gè)供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)，同時(shí)也是其各自所屬供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點(diǎn)。令供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)的各個(gè)供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的集合為N_R，有為了盡可能多的在供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)恢復(fù)負(fù)荷的供電，可在供電恢復(fù)的過(guò)程中，將網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)的可用于供電恢復(fù)的備用聯(lián)絡(luò)線集合E_J內(nèi)的全部備用聯(lián)絡(luò)線均啟用，則有下式成立：

N_R＝N_J∪N_DG (5)

這樣，供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)的供電恢復(fù)問(wèn)題實(shí)質(zhì)上是將網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)的節(jié)點(diǎn)集合N_Σ中的節(jié)點(diǎn)合理的分配到集合M所代指的各個(gè)供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，可以等效為一個(gè)多背包優(yōu)化問(wèn)題，其中各個(gè)背包的容量為各個(gè)供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)電源所發(fā)出的功率容量，網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的負(fù)荷則為需要放入背包的內(nèi)容物。

在含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)問(wèn)題中，考慮到在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)發(fā)生故障的緊急情況下，供電恢復(fù)的首要目標(biāo)是盡可能多的恢復(fù)高優(yōu)先級(jí)的失電負(fù)荷。在盡可能多的恢復(fù)失電負(fù)荷的同時(shí)，盡可能的降低供電恢復(fù)后整個(gè)網(wǎng)絡(luò)損耗和開(kāi)關(guān)操作所產(chǎn)生的運(yùn)行成本能夠進(jìn)一步的對(duì)供電恢復(fù)的方案進(jìn)行優(yōu)化。因此，在含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)問(wèn)題中，需要綜合的考慮失電負(fù)荷恢復(fù)量、供電恢復(fù)后整個(gè)網(wǎng)絡(luò)損耗以及開(kāi)關(guān)操作次數(shù)等多個(gè)方面的因素，以得到合理、優(yōu)化的供電恢復(fù)方案，故可以根據(jù)供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)G_Σ，建立含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型，用以對(duì)供電恢復(fù)的方案進(jìn)行求解。

所述的含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)數(shù)學(xué)模型為一個(gè)多目標(biāo)多變量的混合整數(shù)非線性規(guī)劃模型，由分層優(yōu)化目標(biāo)和優(yōu)化約束條件兩個(gè)部分組成。

所述的分層優(yōu)化目標(biāo)是根據(jù)優(yōu)化問(wèn)題中的實(shí)際需求的優(yōu)先等級(jí)，對(duì)各個(gè)優(yōu)化目標(biāo)按需求進(jìn)行分層所構(gòu)建的帶有層次的優(yōu)化目標(biāo)，在含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)問(wèn)題中，根據(jù)實(shí)際需求，按照層次由高到低的先后順序依次設(shè)置含有考慮負(fù)荷重要程度的失電負(fù)荷加權(quán)容量恢復(fù)最大化、供電恢復(fù)后整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)損耗最小化以及供電恢復(fù)所產(chǎn)生開(kāi)關(guān)操作次數(shù)最少化三個(gè)層次的優(yōu)化目標(biāo)。

所述的分層優(yōu)化目標(biāo)中所包含的三個(gè)層次的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)分別為：

第一層、考慮負(fù)荷重要程度的失電負(fù)荷加權(quán)容量恢復(fù)最大化，其目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：

其中，N_Σ為供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)集合；M為供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)的編碼集合；υ_ik為節(jié)點(diǎn)的供電狀態(tài)變量，有υ_ik∈{0,1}，當(dāng)υ_ik＝0表示節(jié)點(diǎn)i不被第k個(gè)供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)供電，當(dāng)υ_ik＝1表示節(jié)點(diǎn)i被第k個(gè)供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)供電；p_Li和q_Li分別為節(jié)點(diǎn)i處的負(fù)荷的有功功率和無(wú)功功率；c_i為根據(jù)節(jié)點(diǎn)i處的負(fù)荷的重要程度所設(shè)定的加權(quán)系數(shù)，有c_i＞0。

第二層、供電恢復(fù)后整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)損耗最小化，其目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：

其中，N為含分布式電源的配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)集合；e_ij為支路(i,j)在含分布式電源的配電網(wǎng)的支路狀態(tài)矩陣E_n×n中的對(duì)應(yīng)的元素值；為支路(i,j)所對(duì)應(yīng)的線路損耗。

第三層、供電恢復(fù)所產(chǎn)生開(kāi)關(guān)操作次數(shù)最少化，其目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：

其中，N為含分布式電源的配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)集合；e_ij為支路(i,j)在含分布式電源的配電網(wǎng)的支路狀態(tài)矩陣E_n×n中所對(duì)應(yīng)的元素值；為支路(i,j)在含分布式電源的配電網(wǎng)在故障前正常運(yùn)行情況下的初始支路狀態(tài)矩陣中所對(duì)應(yīng)的元素值。

所述的優(yōu)化約束條件包含五個(gè)部分：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼s束、節(jié)點(diǎn)功率平衡約束、節(jié)點(diǎn)電壓約束、支路電流約束、電源功率容量約束，這些優(yōu)化約束條件共同構(gòu)成了用于含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)問(wèn)題的求解尋優(yōu)的可行域。

所述的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼s束是用以保證經(jīng)優(yōu)化求解所得到的含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)方案所對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲胁缓虚]環(huán)的約束條件，分為節(jié)點(diǎn)分配約束、節(jié)點(diǎn)連通約束和支路導(dǎo)通約束三類(lèi)：

1)節(jié)點(diǎn)分配約束

所述的節(jié)點(diǎn)分配約束為：對(duì)于供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)的任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)i(i∈N_Σ)，該節(jié)點(diǎn)僅可能且至多只能屬于供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)的編碼集合M中所對(duì)應(yīng)的某一個(gè)供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)，則該節(jié)點(diǎn)的供電狀態(tài)變量υ_ik必須滿足如下條件：

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)的某一個(gè)供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的某一個(gè)節(jié)點(diǎn)i，若節(jié)點(diǎn)i為其所在供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點(diǎn)，即有i∈N_R；令節(jié)點(diǎn)i所對(duì)應(yīng)的供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)的編號(hào)為k，有k∈M；可定義i與k之間存在映射關(guān)系為k＝o(i)，對(duì)應(yīng)的有i＝o^-1(k)，由于供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點(diǎn)必然屬于該供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)，則該節(jié)點(diǎn)的供電狀態(tài)變量υ_ik還應(yīng)滿足如下條件：

υ_io(i)＝1 i∈N_R (10)

2)節(jié)點(diǎn)連通約束

所述的節(jié)點(diǎn)連通約束為：若以供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)第k(k∈M)個(gè)供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點(diǎn)o^-1(k)(其中o^-1(k)∈N_Σ)為整個(gè)供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)G_Σ的根節(jié)點(diǎn)得到的網(wǎng)絡(luò)G_Σ的拓?fù)涿枋鼍仃嚍榍揖仃噧?nèi)的元素為(其中i∈N_Σ，j∈N_Σ)，對(duì)于供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)的任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)i，至多有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)，因此必須滿足如下條件：

其中，函數(shù)ψ(x)的定義為

在供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)，若某一個(gè)節(jié)點(diǎn)i不為網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)各個(gè)供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點(diǎn)，即有定義節(jié)點(diǎn)i的父節(jié)點(diǎn)為則下列條件必須滿足：

3)支路導(dǎo)通約束

所述的支路導(dǎo)通約束為：在供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)，所有的可用于供電恢復(fù)的備用聯(lián)絡(luò)線均被啟用，即含分布式電源的配電網(wǎng)的支路狀態(tài)矩陣E_n×n中所對(duì)應(yīng)的元素值e_ij必須滿足如下條件：

e_ij＝1 (i,j)∈E_J (14)

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)的非故障斷電區(qū)域G_Ω中的某一條支路(i,j)，有(i,j)∈E_Ω，定義變量τ_k(i,j)的表達(dá)式為其中，有(i,j)∈E_Ω，k∈M，為支路(i,j)對(duì)應(yīng)于供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)G_Σ的拓?fù)涿枋鼍仃囍械脑?。若非故障斷電區(qū)域G_Ω內(nèi)的支路(i,j)屬于某一供電恢復(fù)子區(qū)域G_Σk(k∈M)，那么在供電恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)G_Σ的拓?fù)涿枋鼍仃嚨拿枋鱿拢撝飞系淖庸?jié)點(diǎn)的供電狀態(tài)變量與該支路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)變量e_ij是相等的，則以下條件必須被滿足：

其中，有

若供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)的供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)的編碼集合M中共有m(m為正整數(shù))個(gè)元素，則網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)的節(jié)點(diǎn)和支路之間必須滿足如下關(guān)系：

其中，e_ij為支路(i,j)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)變量；υ_ik為節(jié)點(diǎn)i在供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)k中的供電狀態(tài)變量。

所述的節(jié)點(diǎn)功率平衡約束為能夠避免所得供電恢復(fù)方案內(nèi)的有功功率和無(wú)功功率不平衡的情況的約束條件，其約束條件的表達(dá)式為：

1)有功功率平衡約束

2)無(wú)功功率平衡約束

其中，υ_ik為節(jié)點(diǎn)i在供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)k中的供電狀態(tài)變量；e_ij為支路(i,j)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)變量；N_Σ供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)的節(jié)點(diǎn)集合，M為網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)的供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)的編碼集合；p_Gi和q_Gi分別為節(jié)點(diǎn)i處的電源的有功功率和無(wú)功功率；p_Li和q_Li分別為節(jié)點(diǎn)i處的負(fù)荷的有功功率和無(wú)功功率；p_ij和q_ij分別為支路(i,j)上由節(jié)點(diǎn)i向節(jié)點(diǎn)j傳輸?shù)挠泄β屎蜔o(wú)功功率；q_Ci分別為節(jié)點(diǎn)i處的無(wú)功補(bǔ)償裝置的無(wú)功功率。

所述的節(jié)點(diǎn)電壓約束為能夠保證所得的供電恢復(fù)方案中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓水平位于正常范圍內(nèi)的約束條件，其約束的表達(dá)式為：

其中，v_i為節(jié)點(diǎn)i處的電壓幅值；為節(jié)點(diǎn)i處的額定電壓幅值；ε為電壓幅值的偏移系數(shù)。

所述的支路電流約束為能夠保證所得的供電恢復(fù)方案中的各條支路中的電流不超過(guò)其最大允許范圍的約束條件，其約束的表達(dá)式為：

其中，I_ij為支路(i,j)上的電流幅值；為支路(i,j)上的最大允許電流值。

所述的電源功率容量約束為能夠保證所得的供電恢復(fù)方案中的各個(gè)電源的出力處于其限制范圍之內(nèi)的約束條件，其約束的表達(dá)式為：

1)電源有功功率約束

2)電源無(wú)功功率約束

3)電源視在功率約束

其中，N_R為供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)G_Σ內(nèi)的各個(gè)供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的集合；p_Gi、q_Gi和s_Gi分別為節(jié)點(diǎn)i處的電源的有功功率、無(wú)功功率和視在功率；和分別為節(jié)點(diǎn)i處的電源的有功功率、無(wú)功功率和視在功率的最大上限值；和分別為節(jié)點(diǎn)i處的電源的有功功率、無(wú)功功率和視在功率的最小下限值。

(四)根據(jù)含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)優(yōu)化求解策略，求解含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)數(shù)學(xué)模型，得出供電恢復(fù)方案。

對(duì)所建立的含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，可以得到含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)方案，為了使所得的供電恢復(fù)方案更加合理，需要根據(jù)含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)優(yōu)化求解策略，對(duì)所建立的供電恢復(fù)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化求解，得到最終的供電恢復(fù)方案。

在含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)問(wèn)題中，所建立的供電恢復(fù)數(shù)學(xué)模型的優(yōu)化求解始終存在最優(yōu)性與快速性的博弈，考慮到含分布式電源的配電網(wǎng)在發(fā)生故障的緊急情況下，其供電恢復(fù)應(yīng)當(dāng)首先保證快速性，即在較短的時(shí)間內(nèi)尋找到一個(gè)較優(yōu)的可行供電恢復(fù)方案即可。與此同時(shí)，結(jié)合實(shí)際情況考慮，含分布式電源的配電網(wǎng)內(nèi)的可用于供電恢復(fù)的備用聯(lián)絡(luò)線與整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)電源相連，能夠進(jìn)行可靠的供電，對(duì)于供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的失電負(fù)荷，是最為可靠的負(fù)荷轉(zhuǎn)供方式，因此，在含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)中，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮利用備用聯(lián)絡(luò)線對(duì)供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的失電負(fù)荷進(jìn)行供電恢復(fù)。

所述的含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)優(yōu)化求解策略分為以下十個(gè)步驟：

步驟1、初始化定義。其中包括：供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的輸入和數(shù)據(jù)輸入，其中數(shù)據(jù)輸入主要包含負(fù)荷有功/無(wú)功功率的需求量、可靠型電源的有功/無(wú)功的功率容量、非可靠型分布式電源發(fā)出的有功/無(wú)功功率等數(shù)據(jù)；

步驟2、對(duì)利用備用聯(lián)絡(luò)線的含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)方案進(jìn)行分層優(yōu)化求解。其中，將供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的可靠型分布式電源與非可靠型分布式電源均看作為等效的負(fù)的負(fù)荷，并在含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，對(duì)所述的含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分層優(yōu)化求解，得到利用備用聯(lián)絡(luò)線的含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)方案；

步驟3、計(jì)算剩余的非故障斷電區(qū)域范圍。根據(jù)步驟2中經(jīng)計(jì)算得出的利用備用聯(lián)絡(luò)線的含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)方案，得到該方案能夠恢復(fù)供電的區(qū)域范圍，并在原有的供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)內(nèi)除去這一部分區(qū)域范圍，進(jìn)而得到剩余的非故障斷電區(qū)域范圍，作為新的供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，然后進(jìn)入下一步驟；

步驟4、判斷供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)內(nèi)是否含有失電負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，若是，則進(jìn)入步驟5；若否，則進(jìn)入步驟7；

步驟5、判斷供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)內(nèi)是否含有可靠型分布式電源節(jié)點(diǎn)，若是，則進(jìn)入步驟6；若否，則進(jìn)入步驟7；

步驟6、對(duì)利用可靠型分布式電源的含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)方案進(jìn)行分層優(yōu)化求解。搜索供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有可靠型分布式電源節(jié)點(diǎn)，并將可靠型分布式電源節(jié)點(diǎn)看作為其所在的供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點(diǎn)，即該可靠型分布式電源為其所在供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)電源(主電源)；將供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的非可靠型分布式電源看作為等效的負(fù)的負(fù)荷，在供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，對(duì)所述的含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分層優(yōu)化求解，得到利用可靠型分布式電源的含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)方案；

步驟7、判斷利用可靠型分布式電源的含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)方案是否存在，若是，則進(jìn)入步驟8；若否，則進(jìn)入步驟9；

步驟8、將計(jì)算得到的利用備用聯(lián)絡(luò)線的含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)方案與利用可靠型分布式電源的含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)方案進(jìn)行合并，得出最終的含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)方案，進(jìn)入步驟10；

步驟9、將計(jì)算得到的利用備用聯(lián)絡(luò)線的含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)方案直接作為最終的含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)方案，進(jìn)入步驟10；

步驟10、輸出最終的含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)方案，該方案包含三部分內(nèi)容，分別為：網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)劃分方案、電源功率調(diào)度方案以及被甩負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合。

在所述的含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)優(yōu)化求解策略的步驟2和步驟6中，所述的分層優(yōu)化求解共包含以下四個(gè)步驟：

步驟1、以考慮負(fù)荷重要程度的失電負(fù)荷加權(quán)容量恢復(fù)最大化為第一層優(yōu)化目標(biāo)，依據(jù)該層次的優(yōu)化目標(biāo)在供電恢復(fù)的優(yōu)化約束條件所劃定的可行域內(nèi)選出該優(yōu)化層內(nèi)的最優(yōu)供電恢復(fù)方案，若該優(yōu)化層內(nèi)的最優(yōu)供電恢復(fù)方案唯一，則該方案為最終得出的供電恢復(fù)方案，進(jìn)入步驟4；若該優(yōu)化層內(nèi)的最優(yōu)供電恢復(fù)方案不唯一，即同時(shí)有多個(gè)最優(yōu)供電恢復(fù)方案，則將這些方案作為下一個(gè)優(yōu)化層的可行域，進(jìn)入下一層優(yōu)化，即下一步驟；

步驟2、以供電恢復(fù)后整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)損耗最小化為第二層優(yōu)化目標(biāo)，依據(jù)該層次的優(yōu)化目標(biāo)在供電恢復(fù)的可行域內(nèi)選出該優(yōu)化層內(nèi)的最優(yōu)供電恢復(fù)方案，若該優(yōu)化層內(nèi)的最優(yōu)供電恢復(fù)方案唯一，則該方案為最終得出的供電恢復(fù)方案，進(jìn)入步驟4；若該優(yōu)化層內(nèi)的最優(yōu)供電恢復(fù)方案不唯一，即同時(shí)有多個(gè)最優(yōu)供電恢復(fù)方案，則將這些方案作為下一個(gè)優(yōu)化層的可行域，進(jìn)入下一層優(yōu)化，即下一步驟；

步驟3、以供電恢復(fù)所產(chǎn)生開(kāi)關(guān)操作次數(shù)最少化為第三層優(yōu)化目標(biāo)，依據(jù)該層次的優(yōu)化目標(biāo)在供電恢復(fù)的可行域內(nèi)選出該優(yōu)化層內(nèi)的最優(yōu)供電恢復(fù)方案，若該優(yōu)化層內(nèi)的最優(yōu)供電恢復(fù)方案唯一，則該方案為最終得出的供電恢復(fù)方案，進(jìn)入步驟4；若該優(yōu)化層內(nèi)的最優(yōu)供電恢復(fù)方案不唯一，即同時(shí)有多個(gè)最優(yōu)供電恢復(fù)方案，則任選一個(gè)最優(yōu)的供電恢復(fù)方案作為最終的供電恢復(fù)方案，進(jìn)入步驟4；

步驟4、輸出最終的供電恢復(fù)方案。

利用上述的含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)優(yōu)化求解策略，能夠在含分布式電源的配電網(wǎng)發(fā)生故障后，在其供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，迅速的對(duì)其供電恢復(fù)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化求解，從而得出含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)方案。在含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)數(shù)學(xué)模型的求解過(guò)程中，為了兼顧求解的全局優(yōu)化性與快速性，可以采用遺傳算法在其搜索區(qū)域內(nèi)對(duì)供電恢復(fù)方案進(jìn)行快速的尋優(yōu)，其中遺傳算法的搜索區(qū)域的大小取決于遺傳算法內(nèi)染色體的編碼位數(shù)，為非故障斷電區(qū)域內(nèi)的支路總數(shù)。

本發(fā)明含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)方法提出了一種能夠用于含分布式電源的配電網(wǎng)的優(yōu)化供電恢復(fù)的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方法所能產(chǎn)生的有益效果是：

第一，本發(fā)明提出的供電恢復(fù)方法考慮了利用備用聯(lián)絡(luò)線和分布式電源一起對(duì)故障后的含分布式電源的配電網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)合的供電恢復(fù)，能夠給出具體的供電恢復(fù)方案，其中包含：網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)劃分方案、電源功率調(diào)度方案以及被甩負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合，可實(shí)現(xiàn)含分布式電源的配電網(wǎng)內(nèi)可靠的供電恢復(fù)；

第二，本發(fā)明提出的供電恢復(fù)方法是一種理論上的全局優(yōu)化供電恢復(fù)方法，通過(guò)設(shè)置分層目標(biāo)函數(shù)，在考慮多種優(yōu)化目標(biāo)的綜合優(yōu)化的同時(shí)又能保證供電恢復(fù)方案求解的收斂性，其最終得到的供電恢復(fù)方案為唯一的一個(gè)當(dāng)前最優(yōu)的方案，故本發(fā)明方法無(wú)需人工干預(yù)參與方案的選擇，具有一定的智能性；

第三，本發(fā)明提出的供電恢復(fù)方法具有較好的通用性，即本發(fā)明所述的方法既適用于含分布式電源的配電網(wǎng)，又可用于不含分布式電源的傳統(tǒng)配電網(wǎng)，為一種理論上通用的方法。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的方法原理圖；

圖2為應(yīng)用本發(fā)明的含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)方法實(shí)施例的流程圖；

圖3為實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)分層描述算法模塊的流程圖；

圖4為實(shí)施例的供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)生成算法模塊的流程圖；

圖5為實(shí)施例的基于遺傳算法的供電恢復(fù)方案的優(yōu)化求解算法模塊的流程圖；

圖6為實(shí)施例的基于遺傳算法的供電恢復(fù)方案的優(yōu)化求解算法模塊中的遺傳算法模塊的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

在一個(gè)含分布式電源的配電網(wǎng)內(nèi)，當(dāng)該含分布式電源的配電網(wǎng)發(fā)生故障后，必須立即對(duì)該故障的含分布式電源的配電網(wǎng)進(jìn)行供電恢復(fù)，本發(fā)明方法如圖1所示，首先執(zhí)行步驟101，對(duì)該含分布式電源的配電網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化與描述，得到該含分布式電源的配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化圖及其對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)分層描述；然后，執(zhí)行步驟102，在該含分布式電源的配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化與描述的基礎(chǔ)上，生成該含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)；接著，執(zhí)行步驟103，在該含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，建立該含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)數(shù)學(xué)模型；接著，執(zhí)行步驟104，根據(jù)該含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)優(yōu)化求解策略，對(duì)該含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化求解，得出該含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)方案；最后，執(zhí)行步驟105，輸出該含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)方案。

圖2為應(yīng)用本發(fā)明的含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)方法實(shí)施例的流程圖。如圖2所示，應(yīng)用本發(fā)明的含分布式電源的配電網(wǎng)的供電恢復(fù)方法實(shí)施例共包含以下六個(gè)流程：

流程一、進(jìn)行系統(tǒng)初始化201，讀取含分布式電源的配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)定義文件，讀取計(jì)算所需要的數(shù)據(jù)，例如：負(fù)荷有功/無(wú)功功率的需求量、可靠型電源的有功/無(wú)功的功率容量、非可靠型分布式電源發(fā)出的有功/無(wú)功功率等；

流程二、進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)分層描述算法模塊202，對(duì)含分布式電源的配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行描述；

流程三、判斷含分布式電源的配電網(wǎng)內(nèi)是否發(fā)生故障，若是，則進(jìn)入流程四；若否，則返回流程二；

流程四、進(jìn)入供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)生成算法模塊204，在含分布式電源的配電網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的搜索與生成；

流程五、在生成的供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，利用基于遺傳算法的供電恢復(fù)方案的優(yōu)化求解算法模塊205，對(duì)供電恢復(fù)方案進(jìn)行求解計(jì)算，并得出供電恢復(fù)方案；

流程六、輸出并執(zhí)行所得的供電恢復(fù)方案，完成供電恢復(fù)206。

圖3為實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)分層描述算法模塊202的流程圖。如圖3所示，網(wǎng)絡(luò)分層描述算法模塊202共包含以下五個(gè)流程：

流程一、進(jìn)行初始化定義301，需要讀取的定義文件包含：節(jié)點(diǎn)編號(hào)的定義302、支路編號(hào)的定義303、支路與其兩端節(jié)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系的定義304以及網(wǎng)絡(luò)的物理層描述的定義305，其中網(wǎng)絡(luò)的物理層描述的定義305即為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)鄰接矩陣A的定義；

流程二、輸入各個(gè)支路上的所有開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)306；

流程三、生成網(wǎng)絡(luò)的操作層描述307，即為網(wǎng)絡(luò)的支路狀態(tài)矩陣E；

流程四、生成網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層描述308，即為網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涿枋鼍仃嘍；

流程五、保存并輸出網(wǎng)絡(luò)的各層描述信息309。

圖4為實(shí)施例的供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)生成算法模塊204的流程圖。如圖4所示，供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)生成算法模塊204共包含以下九個(gè)流程：

流程一、輸入故障區(qū)域的描述401，其中故障區(qū)域的描述信息包含：故障區(qū)域的節(jié)點(diǎn)集合402和故障區(qū)域的支路集合403；

流程二、搜索并生成故障隔離所需斷開(kāi)的支路集合404；

流程三、搜索故障區(qū)域下游的第一個(gè)子節(jié)點(diǎn)405；

流程四、根據(jù)所需斷開(kāi)的支路集合，更新網(wǎng)絡(luò)的支路狀態(tài)矩陣E 406；

流程五、生成網(wǎng)絡(luò)內(nèi)非故障斷電區(qū)域的拓?fù)涿枋鼍仃嘍 407；

流程六、搜索并生成網(wǎng)絡(luò)內(nèi)非故障斷電區(qū)域的節(jié)點(diǎn)集合與支路集合408；

流程七、生成網(wǎng)絡(luò)內(nèi)正常供電區(qū)域的節(jié)點(diǎn)集合409；

流程八、搜索并生成網(wǎng)絡(luò)內(nèi)可用于供電恢復(fù)的備用聯(lián)絡(luò)線的集合，并保存非故障斷電區(qū)域內(nèi)與備用聯(lián)絡(luò)線相連的節(jié)點(diǎn)的集合410；

流程九、輸出供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的描述411，輸出的供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的信息包含：非故障斷電區(qū)域節(jié)點(diǎn)集合412、非故障斷電區(qū)域支路集合413、備用聯(lián)絡(luò)線支路集合414以及非故障斷電區(qū)域內(nèi)與備用聯(lián)絡(luò)線相連的節(jié)點(diǎn)集合415。

圖5為實(shí)施例的基于遺傳算法的供電恢復(fù)方案的優(yōu)化求解算法模塊205的流程圖。如圖5所示，基于遺傳算法的供電恢復(fù)方案的優(yōu)化求解算法模塊205共包含以下十個(gè)流程：

流程一、讀取供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的描述信息501；

流程二、基于遺傳算法模塊503，對(duì)利用備用聯(lián)絡(luò)線的供電恢復(fù)方案進(jìn)行優(yōu)化求解502；

流程三、搜索剩余的非故障斷電區(qū)域的范圍，更新非故障斷電區(qū)域504；

流程四、判斷是否存在非故障斷電區(qū)域505，若存在非故障斷電區(qū)域，則進(jìn)入下一個(gè)流程；若不存在非故障斷電區(qū)域，則進(jìn)入流程九；

流程五、搜索非故障斷電區(qū)域內(nèi)含有可靠型分布式電源接入的節(jié)點(diǎn)506；

流程六、判斷是否存在可靠性分布式電源節(jié)點(diǎn)507，若存在，則進(jìn)入下一個(gè)流程；若不存在，則進(jìn)入流程九；

流程七、基于遺傳算法模塊503，對(duì)利用可靠型分布式電源的供電恢復(fù)方案進(jìn)行優(yōu)化求解508；

流程八、進(jìn)行供電恢復(fù)方案的合并與供電恢復(fù)最終方案的生成509，并進(jìn)入流程十；

流程九、將利用備用聯(lián)絡(luò)線的供電恢復(fù)方案最為供電恢復(fù)最終方案510，并進(jìn)入流程十；

流程十、輸出供電恢復(fù)的最終方案511。

圖6為實(shí)施例的基于遺傳算法的供電恢復(fù)方案的優(yōu)化求解算法模塊205中的遺傳算法模塊503的流程圖。如圖6所示，遺傳算法模塊503共包含以下幾個(gè)流程：

流程一、進(jìn)行初始化設(shè)置601，其中包含：種群數(shù)量602、種群規(guī)模603、進(jìn)化代數(shù)604以及染色體編碼位數(shù)605的設(shè)置；

流程二、定義種群的初始編碼值606；

流程三、生成初代種群607；

流程四、定義種群的進(jìn)化操作次數(shù)初始值608；

流程五、對(duì)當(dāng)前種群內(nèi)的所有個(gè)體，依據(jù)優(yōu)化約束條件進(jìn)行可行性校驗(yàn)，并對(duì)可行個(gè)體的分層優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)值進(jìn)行計(jì)算、判優(yōu)609，其中包含兩個(gè)步驟：首先，對(duì)種群內(nèi)的每一個(gè)個(gè)體進(jìn)行優(yōu)化約束條件的校驗(yàn)610，包括：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼s束的校驗(yàn)611、潮流計(jì)算與校驗(yàn)612、節(jié)點(diǎn)功率平衡約束校驗(yàn)613、節(jié)點(diǎn)電壓約束校驗(yàn)614、支路電流約束校驗(yàn)615以及電源功率容量約束校驗(yàn)616，其中，當(dāng)求解利用備用聯(lián)絡(luò)線的供電恢復(fù)方案時(shí)，潮流計(jì)算與校驗(yàn)612中將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有的可靠型分布式電源與非可靠型分布式電源均看作為等效的負(fù)的負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算；當(dāng)求解利用可靠型分布式電源的供電恢復(fù)方案時(shí)，將供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各個(gè)可靠型分布式電源節(jié)點(diǎn)看作為其所在的供電恢復(fù)子網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點(diǎn)，將供電恢復(fù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有非可靠型分布式電源看作為等效的負(fù)的負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算；接著，對(duì)每一個(gè)通過(guò)優(yōu)化約束條件校驗(yàn)的可行個(gè)體，進(jìn)行分層優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)值的計(jì)算與判優(yōu)617，按照先后的流程順序依次為：供電恢復(fù)負(fù)荷加權(quán)容量的計(jì)算與最大值判定618、網(wǎng)絡(luò)損耗的計(jì)算與最小值判定619、開(kāi)關(guān)操作次數(shù)的計(jì)算與最小值判定620；

流程六、選擇當(dāng)前種群內(nèi)的最優(yōu)個(gè)體并生成進(jìn)化種群621；

流程七、進(jìn)行種群進(jìn)化操作622，包括：染色體交叉操作623、染色體變異操作624以及染色體逆轉(zhuǎn)操作625；

流程八、生成下一代種群，并將種群的進(jìn)化操作次數(shù)加一626；

流程九、判斷進(jìn)化操作次數(shù)是否超過(guò)進(jìn)化代數(shù)627，若是，則進(jìn)入流程十；若否，則返回流程五；

流程十、保存該種群的最優(yōu)個(gè)體與最優(yōu)個(gè)體的分層優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)值，并將種群的編碼加一628；

流程十一、判斷種群的編碼是否超過(guò)種群數(shù)量629，若是，則進(jìn)入流程十二；若否，則返回流程三；

流程十二、輸出全局最優(yōu)個(gè)體與最優(yōu)個(gè)體的分層優(yōu)化目標(biāo)值630。