本發(fā)明屬于智能配電網(wǎng)自愈控制領(lǐng)域，特別涉及含分布式電源配電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和故障后最大收益恢復(fù)策略的搜索。

背景技術(shù)：

不考慮分布式發(fā)電(Distributed Generation，簡(jiǎn)稱DG)接入的傳統(tǒng)配電網(wǎng)，恢復(fù)重構(gòu)方案既可以利用原系統(tǒng)內(nèi)部的聯(lián)絡(luò)開關(guān)對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行供電，也可以通過(guò)外電源聯(lián)絡(luò)開關(guān)利用其他饋線的備用容量進(jìn)行供電。含有DG接入的配電網(wǎng)，其故障恢復(fù)一般分為兩個(gè)階段：首先，利用DG的孤島效應(yīng)對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行DG的孤島劃分，形成計(jì)劃可控的孤島為DG附近的重要負(fù)荷供電，提高系統(tǒng)的供電可靠性；其次，結(jié)合前階段的孤島劃分，修改相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用傳統(tǒng)配電網(wǎng)的供電恢復(fù)算法對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行恢復(fù)重構(gòu)。

通常來(lái)說(shuō)，主動(dòng)配電網(wǎng)的恢復(fù)重構(gòu)和孤島劃分問(wèn)題都會(huì)被轉(zhuǎn)化為一種多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題。該問(wèn)題的優(yōu)化目標(biāo)一般都包含以下幾點(diǎn)：首先，在供電電源功率許可的條件下，要使恢復(fù)區(qū)域內(nèi)包含盡可能多的負(fù)荷，從而最大程度的恢復(fù)供電，提高配電系統(tǒng)的可靠性；其次，考慮配電網(wǎng)中不同的負(fù)荷對(duì)于供電可靠性的不同要求，在故障發(fā)生后，必須保證重要負(fù)荷的優(yōu)先供電；另外，為保證系統(tǒng)故障時(shí)獲得最大限度的持續(xù)供電，在恢復(fù)重構(gòu)和孤島劃分時(shí)應(yīng)考慮盡可能減少恢復(fù)方案運(yùn)行的網(wǎng)損；最后，為確保配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，恢復(fù)方案應(yīng)盡可能保證原有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不變，使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改變最小。在求解配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案的過(guò)程中需要滿足的約束條件通常包括功率平衡約束、線路潮流約束和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼s束。

目前，用于配電網(wǎng)優(yōu)化重構(gòu)和孤島劃分的算法主要有數(shù)學(xué)優(yōu)化、啟發(fā)式和智能優(yōu)化算法。傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)優(yōu)化算法將待求解的問(wèn)題用數(shù)學(xué)形式表達(dá)成目標(biāo)函數(shù)和約束條件來(lái)進(jìn)行數(shù)學(xué)求解，該類算法能夠得到不依賴于配電網(wǎng)初始結(jié)構(gòu)的全局最優(yōu)解。啟發(fā)式算法是以一定的規(guī)則指標(biāo)來(lái)限定搜索的方向，以一定的準(zhǔn)則評(píng)價(jià)可能解的搜索算法，它不僅能夠有效地減小搜索空間，提高恢復(fù)時(shí)間，而且其啟發(fā)式規(guī)則可以通用，較為容易實(shí)現(xiàn)。智能優(yōu)化算法也是解決最優(yōu)化問(wèn)題的重要方法，包括粒子群算法、遺傳算法、蟻群算法等，這些算法可以很好地適用于主動(dòng)配電網(wǎng)恢復(fù)重構(gòu)和孤島劃分的最優(yōu)化問(wèn)題求解。例如粒子群算法能夠從隨機(jī)解出發(fā)，通過(guò)適應(yīng)度來(lái)評(píng)價(jià)解的品質(zhì)，通過(guò)迭代尋找最優(yōu)解，通過(guò)追隨當(dāng)前搜索到的最優(yōu)值來(lái)尋找全局最優(yōu)，這能夠很好地滿足求解主動(dòng)配電網(wǎng)故障恢復(fù)問(wèn)題的要求。

路徑搜索過(guò)程通常將配電網(wǎng)轉(zhuǎn)化為樹形結(jié)構(gòu)的連通圖，因此，無(wú)論是利用啟發(fā)式算法、智能優(yōu)化算法，抑或是其他算法，都需要借助圖論理論來(lái)對(duì)故障恢復(fù)路徑進(jìn)行求解。廣度優(yōu)先遍歷(BFS)和深度優(yōu)先遍歷(DFS)是主動(dòng)配電網(wǎng)故障恢復(fù)中最常用的兩種遍歷算法，用以搜索配電網(wǎng)中的相關(guān)節(jié)點(diǎn)，或是劃定配電網(wǎng)中的特定區(qū)域。此外，基于圖論的最短路徑算法(如Dijkstra算法、Floyd算法)和最小生成樹算法(如Prim算法、Kruskal算法)在主動(dòng)配電網(wǎng)故障恢復(fù)領(lǐng)域中也有較為廣泛的應(yīng)用。

分布式電源的大規(guī)模接入對(duì)配電網(wǎng)的供電恢復(fù)研究提出了更高的要求。為滿足主動(dòng)配電網(wǎng)供電質(zhì)量的要求，配電網(wǎng)故障處理決策應(yīng)是能滿足各種約束條件的使系統(tǒng)可靠性最高、經(jīng)濟(jì)性最好的恢復(fù)策略集中的最優(yōu)解，而如何高效又合理地確定優(yōu)化模型和算法值得研究。

對(duì)于配電網(wǎng)故障恢復(fù)研究，目前的確定性方法和概率方法大多基于純技術(shù)的觀點(diǎn)，不考慮措施和后果的經(jīng)濟(jì)代價(jià)，無(wú)法為決策提供經(jīng)濟(jì)性的量化支持。而在電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)環(huán)境下，技術(shù)決策準(zhǔn)則是經(jīng)濟(jì)利益，純技術(shù)觀點(diǎn)的本質(zhì)局限性將越來(lái)越嚴(yán)重。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是為克服已有配電網(wǎng)恢復(fù)策略僅基于純技術(shù)觀點(diǎn)、不考慮措施和后果的經(jīng)濟(jì)代價(jià)的不足，綜合了配電網(wǎng)恢復(fù)的技術(shù)因素與負(fù)荷恢復(fù)控制代價(jià)的經(jīng)濟(jì)因素，提出一種基于配電網(wǎng)恢復(fù)操作風(fēng)險(xiǎn)及恢復(fù)供電收益的配電網(wǎng)故障恢復(fù)策略優(yōu)化方法。本方法綜合考慮恢復(fù)操作的風(fēng)險(xiǎn)及恢復(fù)操作后過(guò)渡電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)、恢復(fù)負(fù)荷收益和恢復(fù)控制代價(jià)，將它們統(tǒng)一折算于貨幣量綱，結(jié)合配電網(wǎng)故障恢復(fù)的實(shí)際操作流程建立恢復(fù)策略的優(yōu)化模型，并用啟發(fā)式優(yōu)化算法進(jìn)行配電網(wǎng)故障恢復(fù)最優(yōu)策略的求解，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)故障后技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的一體化恢復(fù)決策。

本發(fā)明具體方案如下。

為保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，考慮配電網(wǎng)故障恢復(fù)的實(shí)際操作，基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的配電網(wǎng)故障恢復(fù)策略優(yōu)化方法，包括若干個(gè)子過(guò)程，所述子過(guò)程包括電源、可恢復(fù)負(fù)荷和恢復(fù)路徑操作。

基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的配電網(wǎng)故障恢復(fù)的優(yōu)化模型為：

G為配電網(wǎng)故障恢復(fù)整體方案的收益，G_m為第m個(gè)子過(guò)程的綜合恢復(fù)收益，M為配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案的子過(guò)程集合，m為配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案的子過(guò)程序號(hào)，I_m為第m個(gè)子過(guò)程的負(fù)荷恢復(fù)收益，C_m第m個(gè)子過(guò)程的控制代價(jià)，R_m為第m個(gè)子過(guò)程存在的風(fēng)險(xiǎn)，R_tr為恢復(fù)操作后過(guò)渡電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)。

第m個(gè)子過(guò)程的負(fù)荷恢復(fù)收益I_m的計(jì)算公式為：

其中，L_m為第m個(gè)子過(guò)程恢復(fù)供電的負(fù)荷集合；i為負(fù)荷集合L_m中負(fù)荷的序號(hào)；λ_m,i為第m個(gè)子過(guò)程恢復(fù)的第i個(gè)負(fù)荷單位時(shí)間內(nèi)單位負(fù)荷的停電損失；P_m,i為第m個(gè)子過(guò)程中第i個(gè)負(fù)荷恢復(fù)供電的容量；t_m,i為第m個(gè)子過(guò)程中第i個(gè)負(fù)荷提前恢復(fù)供電的時(shí)間；

A_m,i為第m個(gè)子過(guò)程中第i個(gè)負(fù)荷恢復(fù)的樂觀估計(jì)時(shí)間，B_m,i為第m個(gè)子過(guò)程中第i個(gè)負(fù)荷恢復(fù)的悲觀估計(jì)時(shí)間，H_m,i為第m個(gè)子過(guò)程中第i個(gè)負(fù)荷恢復(fù)的最可能估計(jì)時(shí)間。

第m個(gè)子過(guò)程的恢復(fù)控制代價(jià)C_m定義為：

S_m為第m個(gè)子過(guò)程中供電電源的集合，s為第m個(gè)子過(guò)程中投入供電電源的序號(hào)，D_m,s為第m個(gè)子過(guò)程中投入第s個(gè)電源產(chǎn)生的費(fèi)用；K_m為第m個(gè)子過(guò)程的動(dòng)作開關(guān)集合，k為第m個(gè)子過(guò)程中的動(dòng)作開關(guān)的序號(hào)；E_m,k為第m個(gè)子過(guò)程中第k個(gè)開關(guān)的操作折損費(fèi)用；F_m,k為第m個(gè)子過(guò)程中第k個(gè)開關(guān)的操作管理費(fèi)用。

第m個(gè)子過(guò)程存在的風(fēng)險(xiǎn)R_m定義為：

其中，

N_m為第m個(gè)子過(guò)程恢復(fù)路徑上各元件的集合，a_m,n為N_m中第n個(gè)元件發(fā)生故障的概率；l_m,n為N_m中第n個(gè)元件故障所造成的恢復(fù)收益損失；J_n為N_m中第n個(gè)元件故障導(dǎo)致無(wú)法恢復(fù)的負(fù)荷集合，λ_m,n,j,P_m,n,j和t_m,n,j分別為N_m中第n個(gè)元件故障導(dǎo)致無(wú)法恢復(fù)的第j個(gè)負(fù)荷單位時(shí)間內(nèi)單位負(fù)荷的停電損失、負(fù)荷容量和提前恢復(fù)供電時(shí)間。

恢復(fù)操作后過(guò)渡電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)R_tr為：

其中，

式中，N_tr為恢復(fù)操作后過(guò)渡電網(wǎng)各元件的集合，為N_tr中第n_tr個(gè)元件發(fā)生故障的概率；為N_tr中第n_tr個(gè)元件故障所造成的恢復(fù)收益損失；為N_tr中第n_tr個(gè)元件故障導(dǎo)致無(wú)法恢復(fù)的負(fù)荷集合，和分別為N_tr中第n_tr個(gè)元件故障導(dǎo)致無(wú)法恢復(fù)的第j_tr個(gè)負(fù)荷單位時(shí)間內(nèi)單位負(fù)荷的停電損失、負(fù)荷容量和提前恢復(fù)供電時(shí)間。

在形成配電網(wǎng)故障恢復(fù)策略的過(guò)程中，滿足以下約束條件：

約束條件1，第m個(gè)子過(guò)程的容量約束條件：第m個(gè)子過(guò)程的操作應(yīng)保證投入的電源容量不小于恢復(fù)供電負(fù)荷的容量；

式(9)中，P_m,s為第m個(gè)子過(guò)程中第s個(gè)可供電電源的容量，P_m,i為第m個(gè)子過(guò)程中第i個(gè)待恢復(fù)負(fù)荷的容量；

約束條件2，第m個(gè)子過(guò)程的潮流約束條件：第m個(gè)子過(guò)程的操作應(yīng)保證恢復(fù)供電區(qū)域電壓、電流不越限；

式(10)中，u_min、u_max分別為第a個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓上下限；u_m,a為第m個(gè)子過(guò)程中第a個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓值；i_min、i_max分別為第a個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流上下限；i_m,a為第m個(gè)子過(guò)程中第a個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流值；

約束條件3，第m個(gè)子過(guò)程的收益約束：第m個(gè)子過(guò)程的收益大于門限值；

G_m≥G_min (11)

式(11)中，G_m為第m個(gè)子過(guò)程的綜合恢復(fù)收益，G_min為恢復(fù)方案的收益下限。

約束條件4，配電網(wǎng)輻射運(yùn)行約束；

t∈T (12)

式(12)中，t為整體恢復(fù)方案的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；T為網(wǎng)絡(luò)輻射狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的集合。

基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的配電網(wǎng)故障恢復(fù)策略優(yōu)化方法，具體包括以下步驟：

(1)電源初始化：分析配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)電源參數(shù)進(jìn)行初始化，其具體內(nèi)容如下：

步驟101：等同考慮包括黑啟動(dòng)分布式電源BDG(Black Distributed Generation)和備用聯(lián)絡(luò)線路在內(nèi)的所有備用電源，對(duì)備用聯(lián)絡(luò)線路進(jìn)行DG等值，將停電區(qū)域?qū)?yīng)的所有可供電電源進(jìn)行初始化，生成初始可恢復(fù)電源集合{s₁,s₂,...,s_q,...,s_nq}。

(2)電網(wǎng)故障初步恢復(fù)：考慮配電網(wǎng)故障恢復(fù)的實(shí)際操作，求取從電源出發(fā)的所有子過(guò)程，具體包括以下步驟：

步驟201：在可恢復(fù)電源集合中選擇任意一個(gè)電源s_q(q＝{1,2,…,n_q})，窮舉停電負(fù)荷集合的所有子集，選取負(fù)荷容量與電源s_q容量滿足約束條件1的所有停電負(fù)荷子集，生成若干個(gè)“電源-負(fù)荷”對(duì)；

步驟202：針對(duì)電源s_q的各個(gè)“電源-負(fù)荷”對(duì)，利用Dijkstra算法搜索該電源到“電源-負(fù)荷”對(duì)中相應(yīng)負(fù)荷的最短路徑，查找路徑上所有的設(shè)備，生成電源s_q的恢復(fù)方案集合其中是對(duì)應(yīng)的電源s_s恢復(fù)方案集合的子集，所述恢復(fù)方案集合中的元素包含了電源s_q的第m_q個(gè)方案路徑上的所有設(shè)備；

步驟203：選擇電源s_q恢復(fù)方案集合中的任意方案，判斷所述方案是否滿足約束條件2，對(duì)恢復(fù)方案集合中的所有方案重復(fù)此操作。對(duì)滿足約束條件的恢復(fù)方案計(jì)算其目標(biāo)函數(shù)值基于貪心策略選取恢復(fù)方案集合中收益最大的方案作為電源s_q的備選恢復(fù)方案，將其目標(biāo)函數(shù)值記作

步驟204：選擇可供電電源集合中未被遍歷的電源，重復(fù)步驟201-203，求出各個(gè)電源單獨(dú)投入時(shí)的最大收益方案。基于貪心策略選取其中收益最大的電源備選恢復(fù)方案，作為最終恢復(fù)方案的子過(guò)程；

步驟205：刪除停電區(qū)域內(nèi)已恢復(fù)供電的負(fù)荷，更新系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將步驟5中得到的子過(guò)程中的供電電源容量更新為投入后的容量，生成新的停電負(fù)荷區(qū)域及對(duì)應(yīng)的可供電電源集合，重復(fù)步驟201-204，直至無(wú)法生成新的恢復(fù)子過(guò)程；

(3)協(xié)調(diào)恢復(fù)：:從負(fù)荷出發(fā)進(jìn)一步求取恢復(fù)子過(guò)程，通過(guò)以下步驟以擴(kuò)大恢復(fù)負(fù)荷量：

步驟301：選擇停電區(qū)域內(nèi)任意一個(gè)待恢復(fù)負(fù)荷L_l，窮舉停電區(qū)域?qū)?yīng)的可供電電源集合的所有子集，選取電源容量與負(fù)荷L_l容量滿足約束條件1的所有供電電源子集，生成多個(gè)“負(fù)荷-電源”對(duì)；其中l(wèi)＝{1,2，…，n_l}；

步驟302：針對(duì)負(fù)荷L_l的各個(gè)“負(fù)荷-電源”對(duì)，利用Dijkstra算法搜索該負(fù)荷到“負(fù)荷-電源”對(duì)中相應(yīng)電源的最短路徑，查找路徑上所有的設(shè)備，生成負(fù)荷L_l的恢復(fù)方案集合其中是對(duì)應(yīng)的負(fù)荷L_l恢復(fù)方案集合的子集，所述集合中的元素包含負(fù)荷L_l的第m_l個(gè)恢復(fù)方案路徑上的所有設(shè)備；

步驟303：選擇負(fù)荷L_l恢復(fù)方案集合中的任意方案，判斷該方案是否滿足電約束條件2，對(duì)恢復(fù)方案集合中的所有方案重復(fù)此操作；對(duì)滿足約束條件2的恢復(fù)方案計(jì)算其目標(biāo)函數(shù)值基于貪心策略選取恢復(fù)方案集合中收益最大的方案作為負(fù)荷L_l的備選恢復(fù)方案，將其目標(biāo)函數(shù)值記作

步驟304：選擇停電區(qū)域內(nèi)其它所有未被遍歷的停電負(fù)荷，重復(fù)步驟301-303，求出各個(gè)負(fù)荷單獨(dú)恢復(fù)的最大收益方案；基于貪心策略選取其中收益最大的負(fù)荷備選恢復(fù)方案，并作為最終恢復(fù)方案的子過(guò)程；

步驟305：刪除停電區(qū)域內(nèi)已恢復(fù)供電的負(fù)荷及方案供電電源，更新系統(tǒng)拓?fù)?；重?fù)步驟301-304，直至無(wú)法生成新的恢復(fù)方案，并輸出最終恢復(fù)方案。

本發(fā)明的有益效果包括：

考慮到設(shè)備運(yùn)行和操作執(zhí)行的不確定性，建立相應(yīng)模型反映系統(tǒng)恢復(fù)過(guò)程中的不確定因素，并引入風(fēng)險(xiǎn)的概念，對(duì)故障恢復(fù)策略進(jìn)行評(píng)估；考慮到待恢復(fù)負(fù)荷重要等級(jí)不同，用單位時(shí)間內(nèi)單位容量下負(fù)荷的停電損失來(lái)反映負(fù)荷的重要程度，用經(jīng)濟(jì)指標(biāo)度量負(fù)荷的重要等級(jí)，進(jìn)一步評(píng)估負(fù)荷失電損失和恢復(fù)收益，從而將恢復(fù)過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)、收益和代價(jià)統(tǒng)一于貨幣量綱，建立綜合經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的一體化恢復(fù)決策；綜合考慮備用聯(lián)絡(luò)線路和BDG這兩類電源的特點(diǎn)，通過(guò)備用聯(lián)絡(luò)線路的DG等值來(lái)對(duì)配電網(wǎng)故障恢復(fù)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)化。最終優(yōu)化得到的配電網(wǎng)故障恢復(fù)策略可以快速、有效地對(duì)停電負(fù)荷進(jìn)行恢復(fù)指導(dǎo)，保證了重要負(fù)荷優(yōu)先供電，降低了配電網(wǎng)故障停電損失、恢復(fù)控制成本和運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，能夠顯著提高配電網(wǎng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

附圖說(shuō)明

圖1為基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的配電網(wǎng)故障恢復(fù)策略優(yōu)化方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

為保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，考慮配電網(wǎng)故障恢復(fù)的實(shí)際操作，本發(fā)明中配電網(wǎng)故障恢復(fù)的整體方案由多個(gè)包含了可供電電源、相應(yīng)可恢復(fù)負(fù)荷和恢復(fù)路徑操作的子過(guò)程組成?；陲L(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的配電網(wǎng)恢復(fù)方法的優(yōu)化模型如下：

式(1)中，G為配電網(wǎng)故障恢復(fù)整體方案的收益，G_m為第m個(gè)子過(guò)程的綜合恢復(fù)收益，M為配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案的子過(guò)程集合，m為配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案的子過(guò)程序號(hào)，I_m為第m個(gè)子過(guò)程的負(fù)荷恢復(fù)收益，C_m第m個(gè)子過(guò)程的控制代價(jià)，R_m為第m個(gè)子過(guò)程存在的風(fēng)險(xiǎn)，R_tr為故障恢復(fù)整體方案形成的過(guò)渡電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)。

各子過(guò)程的負(fù)荷恢復(fù)收益I_m、控制代價(jià)C_m及恢復(fù)過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)R_m如下：

(1)第m個(gè)子過(guò)程的負(fù)荷恢復(fù)收益I_m：

本實(shí)施例通過(guò)單位負(fù)荷在單位時(shí)間內(nèi)的停電損失來(lái)反映各失電負(fù)荷的重要程度，結(jié)合恢復(fù)的負(fù)荷量與負(fù)荷提前恢復(fù)供電時(shí)間，將三者的乘積作為第m個(gè)子過(guò)程的負(fù)荷恢復(fù)收益。負(fù)荷恢復(fù)收益I_m的表達(dá)式如下：

式(3)中，L_m為第m個(gè)子過(guò)程恢復(fù)供電的負(fù)荷集合；i為負(fù)荷集合L_m中負(fù)荷的序號(hào)；λ_m,i為第m個(gè)子過(guò)程恢復(fù)的第i個(gè)負(fù)荷單位時(shí)間內(nèi)單位負(fù)荷的停電損失；P_m,i為第m個(gè)子過(guò)程中第i個(gè)負(fù)荷恢復(fù)供電的容量；t_m,i為第m個(gè)子過(guò)程中第i個(gè)負(fù)荷提前恢復(fù)供電的時(shí)間，定義如下：

式中，A_m,i為第m個(gè)子過(guò)程中第i個(gè)負(fù)荷恢復(fù)的樂觀估計(jì)時(shí)間、B_m,i為第m個(gè)子過(guò)程中第i個(gè)負(fù)荷恢復(fù)的悲觀估計(jì)時(shí)間、H_m,i為第m個(gè)子過(guò)程中第i個(gè)負(fù)荷恢復(fù)的最可能估計(jì)時(shí)間。

(2)第m個(gè)子過(guò)程的恢復(fù)控制代價(jià)C_m：

無(wú)論是可供電電源的實(shí)際投入，還是恢復(fù)路徑上的開關(guān)操作，都會(huì)產(chǎn)生一定的控制代價(jià)，不同子方案的組合會(huì)產(chǎn)生不同的總控制代價(jià)，因此，本發(fā)明將恢復(fù)控制代價(jià)作為恢復(fù)策略優(yōu)化目標(biāo)的一部分。第m個(gè)子過(guò)程的控制代價(jià)定義為：

式(4)中，S_m為第m個(gè)子過(guò)程中供電電源的集合，s為第m個(gè)子過(guò)程中投入供電電源的序號(hào)，D_m,s為第m個(gè)子過(guò)程中投入第s個(gè)電源產(chǎn)生的費(fèi)用；K_m為第m個(gè)子過(guò)程的動(dòng)作開關(guān)集合，k為第m個(gè)子過(guò)程中的動(dòng)作開關(guān)的序號(hào)；E_m,k為第m個(gè)子過(guò)程中第k個(gè)開關(guān)的操作折損費(fèi)用；F_m,k為第m個(gè)子過(guò)程中第k個(gè)開關(guān)的操作管理費(fèi)用。

(3)第m個(gè)子過(guò)程存在的風(fēng)險(xiǎn)R_m：

考慮到在進(jìn)行實(shí)際恢復(fù)操作時(shí)，恢復(fù)路徑上各元件的故障可能導(dǎo)致負(fù)荷的恢復(fù)失效，從而無(wú)法達(dá)到恢復(fù)策略預(yù)期的恢復(fù)收益，故引入第m個(gè)子過(guò)程存在的風(fēng)險(xiǎn)R_m對(duì)配電網(wǎng)恢復(fù)的不確定性進(jìn)行評(píng)估。本發(fā)明中第m個(gè)子過(guò)程存在的風(fēng)險(xiǎn)R_m定義為：

式中，N_m為第m個(gè)子過(guò)程恢復(fù)路徑上各元件的集合，a_m,n為N_m中第n個(gè)元件發(fā)生故障的概率；l_m,n為N_m中第n個(gè)元件故障所造成的恢復(fù)收益損失；J_n為N_m中第n個(gè)元件故障導(dǎo)致無(wú)法恢復(fù)的負(fù)荷集合，λ_m,n,j,P_m,n,j,t_m,n,j分別為N_m中第n個(gè)元件故障導(dǎo)致無(wú)法恢復(fù)的第j個(gè)負(fù)荷單位時(shí)間內(nèi)單位負(fù)荷的停電損失、負(fù)荷容量及提前恢復(fù)供電時(shí)間。

(4)恢復(fù)操作后過(guò)渡電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)R_tr：

式中，N_tr為恢復(fù)操作后過(guò)渡電網(wǎng)各元件的集合，為N_tr中第n_tr個(gè)元件發(fā)生故障的概率；為N_tr中第n_tr個(gè)元件故障所造成的恢復(fù)收益損失；為N_tr中第n_tr個(gè)元件故障導(dǎo)致無(wú)法恢復(fù)的負(fù)荷集合，分別為N_tr中第n_tr個(gè)元件故障導(dǎo)致無(wú)法恢復(fù)的第j_tr個(gè)負(fù)荷單位時(shí)間內(nèi)單位負(fù)荷的停電損失、負(fù)荷容量及提前恢復(fù)供電時(shí)間。

在形成配電網(wǎng)恢復(fù)策略的過(guò)程中，需要滿足以下約束條件：

約束條件1：第m個(gè)子過(guò)程的容量約束條件。第m個(gè)子過(guò)程的操作應(yīng)保證投入的電源容量不小于恢復(fù)供電負(fù)荷的容量：

式(9)中，P_m,s為第m個(gè)子過(guò)程中第s個(gè)可供電電源的容量，P_m,i為第m個(gè)子過(guò)程中第i個(gè)待恢復(fù)負(fù)荷的容量。

約束條件2：第m個(gè)子過(guò)程的潮流約束條件。第m個(gè)子過(guò)程的操作應(yīng)保證恢復(fù)供電區(qū)域電壓、電流不越限：

式(10)中，u_min、u_max分別為第a個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓上下限；u_m,a為第m個(gè)子過(guò)程中第a個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓值；i_min、i_max分別為第a個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流上下限；i_m,a為第m個(gè)子過(guò)程中第a個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流值。

約束條件3：第m個(gè)子過(guò)程的收益約束。第m個(gè)子過(guò)程的收益應(yīng)大于門限值。

G_m≥G_min (11)

式(11)中，G_m為第m個(gè)子過(guò)程的綜合恢復(fù)收益，G_min為恢復(fù)方案的收益下限。

約束條件4：配電網(wǎng)輻射運(yùn)行約束。

t∈T (12)

式(12)中，t為整體恢復(fù)方案的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；T為網(wǎng)絡(luò)輻射狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的集合。

如圖1所示本發(fā)明的基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的配電網(wǎng)故障恢復(fù)策略優(yōu)化方法具體包括以下步驟：

(1)電源初始化階段。該階段分析配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)電源參數(shù)進(jìn)行初始化，其具體內(nèi)容如下：

步驟1：等同考慮包括黑啟動(dòng)分布式電源BDG(Black Distributed Generation)和備用聯(lián)絡(luò)線路在內(nèi)的所有備用電源，對(duì)備用聯(lián)絡(luò)線路進(jìn)行DG等值，將停電區(qū)域?qū)?yīng)的所有可供電電源進(jìn)行初始化，生成初始可恢復(fù)電源集合

(2)初步恢復(fù)階段。該階段考慮配電網(wǎng)故障恢復(fù)的實(shí)際操作，求取從電源出發(fā)的所有子過(guò)程，這一階段中本發(fā)明采取以下步驟：

步驟2：在可恢復(fù)電源集合中選擇任意一個(gè)電源s_q(q＝{1,2,…,n_q})，窮舉停電負(fù)荷集合的所有子集，選取負(fù)荷容量與電源s_q容量滿足約束條件1的所有停電負(fù)荷子集，生成多個(gè)“電源-負(fù)荷”對(duì)。

步驟3：針對(duì)電源s_q的各個(gè)“電源-負(fù)荷”對(duì)，利用Dijkstra算法搜索該電源到“電源-負(fù)荷”對(duì)中相應(yīng)負(fù)荷的最短路徑，查找路徑上所有的設(shè)備，生成電源s_q的恢復(fù)方案集合其中是對(duì)應(yīng)的電源s_s恢復(fù)方案集合的子集，該集合中的元素包含了電源s_q的第m_q個(gè)方案路徑上的所有設(shè)備。

步驟4：選擇電源s_q恢復(fù)方案集合中的任意方案，判斷該方案是否滿足約束條件2，對(duì)恢復(fù)方案集合中的所有方案重復(fù)此操作。對(duì)滿足約束條件的恢復(fù)方案計(jì)算其目標(biāo)函數(shù)值基于貪心策略選取恢復(fù)方案集合中收益最大的方案作為電源s_q的備選恢復(fù)方案，將其目標(biāo)函數(shù)值記作

步驟5：選擇可供電電源集合中未被遍歷的電源，重復(fù)步驟2-4，求出各個(gè)電源單獨(dú)投入時(shí)的最大收益方案?；谪澬牟呗赃x取其中收益最大的電源備選恢復(fù)方案，將其作為最終恢復(fù)方案的子過(guò)程；

步驟6：刪除停電區(qū)域內(nèi)已恢復(fù)供電的負(fù)荷，更新系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。將步驟5中得到的子過(guò)程中的供電電源容量更新為投入后的容量，生成新的停電負(fù)荷區(qū)域及對(duì)應(yīng)的可供電電源集合，重復(fù)步驟2-5，直至無(wú)法生成新的恢復(fù)子過(guò)程。

(3)協(xié)調(diào)恢復(fù)階段。為確保大容量負(fù)荷的可靠恢復(fù)，充分協(xié)調(diào)利用供電電源容量，本發(fā)明在初步恢復(fù)階段的基礎(chǔ)上從負(fù)荷出發(fā)進(jìn)一步求取恢復(fù)子過(guò)程，采取以下步驟以擴(kuò)大恢復(fù)負(fù)荷量。

步驟7：選擇停電區(qū)域內(nèi)任意一個(gè)待恢復(fù)負(fù)荷L_l(l＝{1,2，…，n_l})，窮舉停電區(qū)域?qū)?yīng)的可供電電源集合的所有子集，選取電源容量與負(fù)荷L_l容量滿足約束條件1的所有供電電源子集，生成多個(gè)“負(fù)荷-電源”對(duì)。

步驟8：針對(duì)負(fù)荷L_l的各個(gè)“負(fù)荷-電源”對(duì)，利用Dijkstra算法搜索該負(fù)荷到“負(fù)荷-電源”對(duì)中相應(yīng)電源的最短路徑，查找路徑上所有的設(shè)備，生成負(fù)荷L_l的恢復(fù)方案集合其中是對(duì)應(yīng)的負(fù)荷L_l恢復(fù)方案集合的子集，該集合中的元素包含了負(fù)荷L_l的第m_l個(gè)恢復(fù)方案路徑上的所有設(shè)備。

步驟9：選擇負(fù)荷L_l恢復(fù)方案集合中的任意方案，判斷該方案是否滿足電約束條件2，對(duì)恢復(fù)方案集合中的所有方案重復(fù)此操作。對(duì)滿足約束條件的恢復(fù)方案計(jì)算其目標(biāo)函數(shù)值基于貪心策略選取恢復(fù)方案集合中收益最大的方案作為負(fù)荷L_l的備選恢復(fù)方案，將其目標(biāo)函數(shù)值記作

步驟10：選擇停電區(qū)域內(nèi)其它所有未被遍歷的停電負(fù)荷，重復(fù)步驟7-9，求出各個(gè)負(fù)荷單獨(dú)恢復(fù)的最大收益方案。基于貪心策略選取其中收益最大的負(fù)荷備選恢復(fù)方案，將其作為最終恢復(fù)方案的子過(guò)程；

步驟11：刪除停電區(qū)域內(nèi)已恢復(fù)供電的負(fù)荷及方案供電電源，更新系統(tǒng)拓?fù)?。重?fù)步驟7-10，直至無(wú)法生成新的恢復(fù)方案，并輸出最終恢復(fù)方案。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行改動(dòng)或變型的設(shè)計(jì)但不脫離本發(fā)明的思想和范圍。因此，如果本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同的技術(shù)范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。