本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)自動(dòng)化與優(yōu)化領(lǐng)域，特別是涉及一種適用于新型電力系統(tǒng)的配電網(wǎng)斷路器配置方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、面對(duì)大量分布式電源、可控負(fù)荷、儲(chǔ)能等大量接入配電網(wǎng)，配電網(wǎng)的穩(wěn)定性面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，針對(duì)該現(xiàn)象，通常采用開(kāi)關(guān)配置來(lái)應(yīng)對(duì)復(fù)雜配電網(wǎng)的拓?fù)渥兓^(guò)程。

2、現(xiàn)有的斷路器配置方法通常是根據(jù)接收到的人工控制信號(hào)而形成的，但是人工控制信號(hào)依賴于人的主觀經(jīng)驗(yàn)，反應(yīng)速度和準(zhǔn)確度都有限，在發(fā)生故障時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速隔離，進(jìn)而使配電網(wǎng)的供電恢復(fù)。

3、由此可見(jiàn)，如何提升斷路器對(duì)故障的響應(yīng)能力，已經(jīng)成為本領(lǐng)域技術(shù)人員所要亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種適用于新型電力系統(tǒng)的配電網(wǎng)斷路器配置方法和系統(tǒng)，解決如何提升斷路器對(duì)故障的響應(yīng)能力的問(wèn)題。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明第一方面提供一種適用于新型電力系統(tǒng)的配電網(wǎng)斷路器配置方法，包括：

3、獲取配電網(wǎng)的拓?fù)鋽?shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)和所述配電網(wǎng)中斷路器的裝配位置數(shù)據(jù)；

4、通過(guò)所述故障數(shù)據(jù)，以所述配電網(wǎng)的負(fù)荷損失最小為目標(biāo)，構(gòu)建配電網(wǎng)斷路器配置模型；

5、根據(jù)所述拓?fù)鋽?shù)據(jù)和所述故障數(shù)據(jù)分別構(gòu)建所述配電網(wǎng)的第一虛擬網(wǎng)絡(luò)和第二虛擬網(wǎng)絡(luò)；所述第一虛擬網(wǎng)絡(luò)用于模擬故障電流路徑，所述第二虛擬網(wǎng)絡(luò)用于模擬故障狀態(tài)傳遞路徑；

6、基于所述第一虛擬網(wǎng)絡(luò)和所述第二虛擬網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)所述裝配位置數(shù)據(jù)對(duì)所述配電網(wǎng)斷路器配置模型進(jìn)行求解，得到斷路器配置方案以控制所述配電網(wǎng)執(zhí)行。

7、作為其中一種優(yōu)選方案，所述故障數(shù)據(jù)包括所述配電網(wǎng)中每條線路的預(yù)設(shè)故障場(chǎng)景；所述裝配位置數(shù)據(jù)包括所述配電網(wǎng)中變電站出口位置以及所述配電網(wǎng)中各線路首、末端位置。

8、作為其中一種優(yōu)選方案，所述預(yù)設(shè)故障場(chǎng)景包括歷史故障場(chǎng)景和仿真故障場(chǎng)景；其中，獲取配電網(wǎng)的故障數(shù)據(jù)，包括：

9、獲取所述歷史故障場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的第一故障數(shù)據(jù)，并運(yùn)行所述仿真故障場(chǎng)景，得到所述仿真故障場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的第二故障數(shù)據(jù)；

10、將所述第一故障數(shù)據(jù)和所述第二故障數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，得到所述配電網(wǎng)的故障數(shù)據(jù)。

11、作為其中一種優(yōu)選方案，所述根據(jù)所述拓?fù)鋽?shù)據(jù)和所述故障數(shù)據(jù)分別構(gòu)建所述配電網(wǎng)的第一虛擬網(wǎng)絡(luò)和第二虛擬網(wǎng)絡(luò)，包括：

12、基于所述拓?fù)鋽?shù)據(jù)，將所述配電網(wǎng)中的電源點(diǎn)作為注入起點(diǎn)沿閉合線路傳遞，并將所述故障數(shù)據(jù)中的故障點(diǎn)作為吸收終點(diǎn)，以構(gòu)建所述第一虛擬網(wǎng)絡(luò)；

13、基于所述拓?fù)鋽?shù)據(jù)，將所述故障數(shù)據(jù)中的故障點(diǎn)作為注入起點(diǎn)沿閉合線路傳遞，并將距離對(duì)應(yīng)故障點(diǎn)最短的斷路器作為吸收終點(diǎn)，以構(gòu)建所述第二虛擬網(wǎng)絡(luò)。

14、作為其中一種優(yōu)選方案，所述基于所述第一虛擬網(wǎng)絡(luò)和所述第二虛擬網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)所述裝配位置數(shù)據(jù)對(duì)所述配電網(wǎng)斷路器配置模型進(jìn)行求解，得到斷路器配置方案以控制所述配電網(wǎng)執(zhí)行，包括：

15、根據(jù)所述第一虛擬網(wǎng)絡(luò)和所述第二虛擬網(wǎng)絡(luò)分別構(gòu)建第一約束條件和第二約束條件；

16、通過(guò)所述故障數(shù)據(jù)、所述第一虛擬網(wǎng)絡(luò)和所述第二虛擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建所述配電網(wǎng)中故障與線路及節(jié)點(diǎn)的連接關(guān)系約束，并基于所述裝配位置數(shù)據(jù)，根據(jù)所述連接關(guān)系約束確定所述配電網(wǎng)中故障區(qū)域與非故障區(qū)域的分割位置關(guān)系；

17、在所述第一約束條件、所述第二約束條件和所述連接關(guān)系約束下，基于所述分割位置關(guān)系對(duì)所述配電網(wǎng)斷路器配置模型進(jìn)行求解，得到斷路器配置方案以控制所述配電網(wǎng)執(zhí)行。

18、作為其中一種優(yōu)選方案，所述第一約束條件包括第一虛擬流注入約束、第一虛擬流吸收約束和第一虛擬流傳遞約束；其中，

19、所述第一虛擬流注入約束通過(guò)下式表示：

20、

21、式中，為0或1，時(shí)表示節(jié)點(diǎn)i是電源點(diǎn)，時(shí)表示節(jié)點(diǎn)i不是電源點(diǎn)；和分別為第一虛擬網(wǎng)絡(luò)中線路ij的i側(cè)和j側(cè)所流過(guò)的虛擬電流；π(j)為節(jié)點(diǎn)j的父節(jié)點(diǎn)集合；o(i)為節(jié)點(diǎn)i的子節(jié)點(diǎn)集合；n為配電網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)集合；k為配電網(wǎng)中故障點(diǎn)集合；

22、所述第一虛擬流吸收約束通過(guò)下式表示：

23、

24、式中，為0或1，時(shí)表示線路ij上存在故障點(diǎn)k，時(shí)表示線路ij上不存在故障點(diǎn)k；e為配電網(wǎng)中線路集合；

25、所述第一虛擬流傳遞約束通過(guò)下式表示：

26、

27、

28、式中，為0或1，時(shí)表示第一虛擬網(wǎng)絡(luò)中線路ij的i側(cè)為閉合狀態(tài)，時(shí)表示第一虛擬網(wǎng)絡(luò)中線路ij的i側(cè)為開(kāi)放狀態(tài)；為0或1，時(shí)表示第一虛擬網(wǎng)絡(luò)中線路ij的j側(cè)為閉合狀態(tài)，時(shí)表示第一虛擬網(wǎng)絡(luò)中線路ij的j側(cè)為開(kāi)放狀態(tài)；m為參數(shù)。

29、作為其中一種優(yōu)選方案，所述第二約束條件包括第二虛擬流注入約束、第二虛擬流吸收約束和第二虛擬流傳遞約束；其中，

30、所述第二虛擬流注入約束通過(guò)下式表示：

31、

32、式中，和分別為第二虛擬網(wǎng)絡(luò)中線路ij的i側(cè)和j側(cè)所流過(guò)的虛擬電流；

33、所述第二虛擬流吸收約束通過(guò)下式表示：

34、

35、

36、式中，為0或1，時(shí)表示線路ij的首端配置有斷路器，時(shí)表示線路ij的首端未配置斷路器；為0或1，時(shí)表示線路ij的末端配置有斷路器，時(shí)表示線路ij的末端未配置斷路器；為0或1，時(shí)表示在第一虛擬網(wǎng)絡(luò)中，針對(duì)第k個(gè)故障點(diǎn)，線路ij的i側(cè)流過(guò)短路電流，時(shí)表示在第一虛擬網(wǎng)絡(luò)中，針對(duì)第k個(gè)故障點(diǎn)，線路ij的i側(cè)未流過(guò)短路電流；為0或1，時(shí)表示在第一虛擬網(wǎng)絡(luò)中，針對(duì)第k個(gè)故障點(diǎn)，線路ij的j側(cè)流過(guò)短路電流，時(shí)表示在第一虛擬網(wǎng)絡(luò)中，針對(duì)第k個(gè)故障點(diǎn)，線路ij的j側(cè)未流過(guò)短路電流；和分別為第一輔助變量和第二輔助變量；

37、所述第二虛擬流傳遞約束通過(guò)下式表示：

38、

39、

40、式中，為0或1，時(shí)表示第二虛擬網(wǎng)絡(luò)中線路ij的i側(cè)為閉合狀態(tài)，時(shí)表示第一虛擬網(wǎng)絡(luò)中線路ij的i側(cè)為開(kāi)放狀態(tài)；為0或1，時(shí)表示第二虛擬網(wǎng)絡(luò)中線路ij的j側(cè)為閉合狀態(tài)，時(shí)表示第一虛擬網(wǎng)絡(luò)中線路ij的j側(cè)為開(kāi)放狀態(tài)。

41、作為其中一種優(yōu)選方案，所述連接關(guān)系約束通過(guò)下式表示：

42、

43、

44、

45、

46、

47、式中，為0或1，時(shí)表示線路ij與故障點(diǎn)k相連，時(shí)表示線路ij與故障點(diǎn)k不相連；為0或1，時(shí)表示節(jié)點(diǎn)i與故障點(diǎn)k相連，時(shí)表示節(jié)點(diǎn)i與故障點(diǎn)k不相連；

48、所述分割位置關(guān)系通過(guò)下式表示：

49、

50、

51、式中，為0或1，時(shí)表示線路ij的i側(cè)是故障分割位置，時(shí)表示線路ij的i側(cè)不是故障分割位置；為0或1，時(shí)表示線路ij的j側(cè)是故障分割位置，時(shí)表示線路ij的j側(cè)不是故障分割位置。

52、作為其中一種優(yōu)選方案，所述基于所述第一虛擬網(wǎng)絡(luò)和所述第二虛擬網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)所述裝配位置數(shù)據(jù)對(duì)所述配電網(wǎng)斷路器配置模型進(jìn)行求解，得到斷路器配置方案以控制所述配電網(wǎng)執(zhí)行之后，包括：

53、獲取所述配電網(wǎng)在執(zhí)行所述斷路器配置方案后的拓?fù)涓聰?shù)據(jù)和斷路器的裝配位置更新數(shù)據(jù)；

54、基于所述拓?fù)涓聰?shù)據(jù)，以所述配電網(wǎng)恢復(fù)運(yùn)行所需時(shí)長(zhǎng)最短為目標(biāo)，構(gòu)建配電網(wǎng)恢復(fù)模型；

55、根據(jù)所述裝配位置更新數(shù)據(jù)，通過(guò)預(yù)設(shè)優(yōu)化算法對(duì)所述配電網(wǎng)恢復(fù)模型進(jìn)行求解，得到斷路器配置更新方案以控制所述配電網(wǎng)執(zhí)行。

56、本發(fā)明第二方面提供了一種適用于新型電力系統(tǒng)的配電網(wǎng)斷路器配置系統(tǒng)，包括：

57、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取配電網(wǎng)的拓?fù)鋽?shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)和所述配電網(wǎng)中斷路器的裝配位置數(shù)據(jù)；

58、模型構(gòu)建模塊，用于通過(guò)所述故障數(shù)據(jù)，以所述配電網(wǎng)的負(fù)荷損失最小為目標(biāo)，構(gòu)建配電網(wǎng)斷路器配置模型；

59、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建模塊，用于根據(jù)所述拓?fù)鋽?shù)據(jù)和所述故障數(shù)據(jù)分別構(gòu)建所述配電網(wǎng)的第一虛擬網(wǎng)絡(luò)和第二虛擬網(wǎng)絡(luò)；所述第一虛擬網(wǎng)絡(luò)用于模擬故障電流路徑，所述第二虛擬網(wǎng)絡(luò)用于模擬故障狀態(tài)傳遞路徑；

60、模型求解模塊，用于基于所述第一虛擬網(wǎng)絡(luò)和所述第二虛擬網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)所述裝配位置數(shù)據(jù)對(duì)所述配電網(wǎng)斷路器配置模型進(jìn)行求解，得到斷路器配置方案以控制所述配電網(wǎng)執(zhí)行。

61、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)施例的有益效果在于以下所述中的至少一點(diǎn)：

62、（1）其中方法包括獲取配電網(wǎng)的拓?fù)鋽?shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)和斷路器的裝配位置數(shù)據(jù)，使得本發(fā)明能夠基于該實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)情況和物理拓?fù)洳季诌M(jìn)行決策，提高了配置方案的針對(duì)性和實(shí)用性，以適應(yīng)不同配電網(wǎng)的特點(diǎn)及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，增強(qiáng)了靈活性和適應(yīng)性；

63、（2）虛擬網(wǎng)絡(luò)的引入使得分析和優(yōu)化過(guò)程更加直觀和高效，減少了實(shí)際測(cè)試的成本和風(fēng)險(xiǎn)，本發(fā)明通過(guò)構(gòu)建模型和虛擬網(wǎng)絡(luò)以應(yīng)對(duì)配電網(wǎng)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)配電網(wǎng)斷路器有效、準(zhǔn)確的智能化配置。