考慮分布式電源出力曲線的配電網(wǎng)多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù)方法
【專利摘要】一種考慮分布式電源出力曲線的配電網(wǎng)多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù)方法，配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型一般是對(duì)一個(gè)時(shí)刻的條件做靜態(tài)恢復(fù)，由于分布式電源(下稱DG)的出力在隨時(shí)間變化,含DG的配電網(wǎng)故障恢復(fù)在一個(gè)時(shí)間斷面上考慮是不切實(shí)際的，本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，將故障恢復(fù)時(shí)段按照DG的出力情況進(jìn)行時(shí)段劃分，在單時(shí)段內(nèi)求得最優(yōu)解最終取得全時(shí)段內(nèi)的最優(yōu)故障恢復(fù)方案，實(shí)現(xiàn)考慮DG出力曲線的配電網(wǎng)多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù)。本發(fā)明充分考慮了DG的出力變化，提出了在改進(jìn)二進(jìn)制粒子群算法的基礎(chǔ)上結(jié)合基于最優(yōu)故障恢復(fù)路徑的切負(fù)荷策略，解決了考慮DG出力曲線的配電網(wǎng)多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù)問題。
【專利說明】考慮分布式電源出力曲線的配電網(wǎng)多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù)方法
[0001 ] 專利領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，涉及配電網(wǎng)的故障恢復(fù)，具體來說是一種 考慮DG出力曲線的配電網(wǎng)多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 現(xiàn)代電力系統(tǒng)的規(guī)模、容量和覆蓋范圍越來越大，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活中占有 重要地位，故障停電會(huì)給社會(huì)生產(chǎn)和人民生活帶來重創(chuàng)，一旦發(fā)生配電網(wǎng)大規(guī)模故障停電 影響重要用戶的供電，可能直接危害到社會(huì)的安全和穩(wěn)定。隨著分布式電源（下稱DG)在配 電系統(tǒng)中的應(yīng)用也變得愈加可行和方便，其改變了傳統(tǒng)的故障恢復(fù)模型，必須將DG不同時(shí) 間段的出力變化考慮在內(nèi)。所以，以最快速度做出含DG的配電網(wǎng)多時(shí)段動(dòng)態(tài)最優(yōu)故障恢復(fù) 方案，提高供電可靠性迫在眉睫。配電網(wǎng)故障發(fā)生后，能及時(shí)、準(zhǔn)確地做出故障恢復(fù)方案，恢 復(fù)盡可能多的非故障失電負(fù)荷，對(duì)于提高供電可靠性具有重要意義。
[0004] 含DG的配電網(wǎng)故障恢復(fù)的目標(biāo)是盡快恢復(fù)盡可能多的非故障失電負(fù)荷，即由其他 饋線和DG提供轉(zhuǎn)供路徑恢復(fù)非故障失電負(fù)荷。目前該技術(shù)領(lǐng)域的研究主要是基于故障發(fā)生 時(shí)刻DG出力情況的靜態(tài)故障恢復(fù)。關(guān)于網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)得到輻射狀配電網(wǎng)盧志剛等，（盧志剛，楊 國(guó)良，張曉輝，等.改進(jìn)二進(jìn)制粒子群優(yōu)化算法在配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)中的應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)保護(hù) 與控制，2009,37(7):30-34.)提出了改進(jìn)二進(jìn)制粒子群算法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。基于故障發(fā)生 時(shí)刻DG出力情況的靜態(tài)故障恢復(fù)的主要成果是盧志剛等(盧志剛，董玉香.含分布式電源的 配電網(wǎng)故障恢復(fù)策略[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2007，31 (1): 89-92.)提出的故障恢復(fù)策略，考 慮了NBDG和BDG的區(qū)別，但是沒有考慮到DG的出力變化情況;陳昕玥等(陳昕玥，唐巍，陳禹， 等.基于機(jī)會(huì)約束規(guī)劃含光伏發(fā)電的配電網(wǎng)故障恢復(fù)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2014,38(1):99-106.) 根據(jù)不同時(shí)段光照強(qiáng)度的概率密度函數(shù)夠早了光伏發(fā)電功率的離散概率模型，但最終仍將 光伏的出力以概率收斂為一個(gè)恒定值，忽略了光伏一天中隨光照強(qiáng)度變化而產(chǎn)生的出力波 動(dòng)；李志鏗等(李志鏗，王鋼，陳志剛，等.基于區(qū)間潮流的含分布式電源配電網(wǎng)故障恢復(fù)算 法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011，35(24): 53-58.)提出了"區(qū)間數(shù)"這一概念來描述分布式電 源出力的不確定性并基于此考慮了極短時(shí)間內(nèi)的故障恢復(fù)，但是對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間故障恢復(fù)其模 型并不適用。由于各種故障恢復(fù)模型均沒有考慮到DG出力變化的實(shí)際情況，所以均無(wú)法實(shí) 際運(yùn)用于現(xiàn)場(chǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于對(duì)現(xiàn)有的配電網(wǎng)故障恢復(fù)策略進(jìn)行改進(jìn)，提出一種考慮DG出力 曲線的配電網(wǎng)多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù)方法。本申請(qǐng)具體采用以下技術(shù)方案：
[0006] 考慮分布式電源出力曲線的配電網(wǎng)多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù)方法，其特征在于:首先 根據(jù)故障情況設(shè)定故障恢復(fù)時(shí)間，根據(jù)DG出力情況設(shè)定恢復(fù)時(shí)段數(shù)，然后采用改進(jìn)二進(jìn)制 粒子群算法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，得到輻射狀配電網(wǎng)，基于最優(yōu)故障恢復(fù)路徑的切負(fù)荷策略對(duì)每 個(gè)生成的輻射狀網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行切負(fù)荷操作，采用枚舉組合法將各單時(shí)段的最優(yōu)恢復(fù)方案進(jìn) 行組合，得出開關(guān)操作次數(shù)最少的方案，即為配電網(wǎng)多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù)方法。
[0007] 考慮分布式電源出力曲線的配電網(wǎng)多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù)方法具體包括以下步驟：
[0008] 考慮分布式電源出力曲線的配電網(wǎng)多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù)方法，在配電網(wǎng)故障恢復(fù) 過程中，將分布式電源出力值作為負(fù)的負(fù)荷納入配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型;其特征在于，所述方 法包括以下步驟：
[0009] 步驟1:配電網(wǎng)發(fā)生故障后，設(shè)定故障恢復(fù)時(shí)長(zhǎng)和恢復(fù)時(shí)段數(shù)T，建立以最小總損失 負(fù)荷量為主要目標(biāo)函數(shù)、最少開關(guān)操作次數(shù)為次要目標(biāo)函數(shù)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型，即配 電網(wǎng)故障恢復(fù)方案首先滿足主要目標(biāo)函數(shù)，在主要目標(biāo)函數(shù)值相同的時(shí)候才考慮次要目標(biāo) 函數(shù)，在所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型中將分布式電源出力值作為負(fù)的負(fù)荷納入模型，將初始 恢復(fù)時(shí)段t的初始值賦1;
[0010]步驟2:輸入配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)負(fù)荷矩陣、支路阻抗矩陣、關(guān)聯(lián)矩陣、故障發(fā)生時(shí)刻和恢 復(fù)時(shí)間等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用重復(fù)潮流計(jì)算判斷故障后的配電網(wǎng)是否需要切負(fù)荷，是則令切負(fù) 荷標(biāo)志Flag = l，否則令Flag = 0;
[0011] 步驟3:將對(duì)配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)主體結(jié)構(gòu)解環(huán)效果相同的多個(gè)相連支路等效合并為支路 組;令迭代次數(shù)k = 1;
[0012] 步驟4:將不在環(huán)網(wǎng)主體結(jié)構(gòu)中的支路強(qiáng)行置1，即在配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型中將該 支路開關(guān)閉合，初始化粒子群，用粒子各維的值代表配電網(wǎng)中相應(yīng)支路的開關(guān)狀態(tài)，粒子該 維值為〇即該支路開關(guān)斷開，粒子該維值為1即該支路開關(guān)閉合；
[0013]步驟5:基于改進(jìn)二進(jìn)制粒子群算法中的Sigmoid函數(shù)值進(jìn)行故障后的配電網(wǎng)重 構(gòu)，得到輻射狀配電網(wǎng)；
[0014] 步驟6:判斷經(jīng)過步驟5得到輻射狀配電網(wǎng)是否存在電流越限的支路，當(dāng)不存在電 流越限支路，進(jìn)入步驟7;
[0015] 當(dāng)存在電流越限支路時(shí)，若切負(fù)荷標(biāo)志Flag為0則返回步驟5根據(jù)重新產(chǎn)生的隨機(jī) 數(shù)得到更新后的粒子速度和Sigmoid函數(shù)值，重復(fù)步驟5-6;若切負(fù)荷標(biāo)志Flag為1，則采用 設(shè)定的切負(fù)荷策略對(duì)步驟5生成的輻射狀配電網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)樹狀網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行切負(fù)荷操作，然后 進(jìn)入步驟7，其中，所述樹狀網(wǎng)絡(luò)是指在輻射狀配電網(wǎng)中每條母線供電的網(wǎng)絡(luò)；
[0016]步驟7:根據(jù)最小總損失負(fù)荷量更新粒子群算法中的個(gè)體最優(yōu)極值和群體最優(yōu)極 值并令迭代次數(shù)k = k+l，重復(fù)步驟5-7,達(dá)到最大迭代次數(shù)kmax后，得出當(dāng)前時(shí)段配電網(wǎng)故障 最優(yōu)恢復(fù)方案，此時(shí)，根據(jù)群體最優(yōu)極值得到"最小損失負(fù)荷量的粒子的位置"，即配電網(wǎng)故 障最優(yōu)恢復(fù)方案的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
[0017] 步驟8:令恢復(fù)時(shí)段數(shù)t = t+l，重復(fù)步驟5-7,直到t大于T時(shí)停止，得到各個(gè)時(shí)段的 配電網(wǎng)故障最優(yōu)恢復(fù)方案;根據(jù)最少開關(guān)操作次數(shù)的次要目標(biāo)函數(shù)，將各單時(shí)段的最優(yōu)恢 復(fù)方案進(jìn)行枚舉組合，得出開關(guān)操作次數(shù)最少的切除方案即為配電網(wǎng)多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù) 的最佳方法。
[0018] 本申請(qǐng)進(jìn)一步包括以下優(yōu)選方案：
[0019] 在步驟1中，在配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型中考慮了DG的出力變化，將故障恢復(fù)劃分為多 時(shí)段動(dòng)態(tài)模型。
[0020] 在步驟5中，改進(jìn)二進(jìn)制粒子群算法速度的迭代公式為：
[0021 ] = (avnid + c{r"{Pibcst -x"d) + c2r2"(Gbest -x'!d)
[0022]式中，O1分別為第i個(gè)粒子第d維第n代和第n+1代的速度，《為慣性因子，ci 和(：2為學(xué)習(xí)因子，^和^為[0，1]上的隨機(jī)數(shù)，？1^*為第1個(gè)粒子的個(gè)體最優(yōu)極值，仏 (^為群 體最優(yōu)極值；
[0023]粒子各維的位置是由S i gmo i d函數(shù)值和等效支路組、等效支路的優(yōu)化共同決定的， Sigmoid函數(shù)為：
[0025]其中，SCvt,)表示Sigmoid函數(shù)值，e為自然常數(shù)，v:為第i個(gè)粒子第d維第n代的速 度；
[0026] 在步驟6中，當(dāng)存在電流越限支路且切負(fù)荷標(biāo)志Flag為0時(shí)，返回步驟5重新產(chǎn)生隨 機(jī)數(shù)^和^并重新得出速度V:1和Sigmoid函數(shù)值，基于更新后的Sigmoid函數(shù)值進(jìn)行故障后 的配電網(wǎng)重構(gòu)，得到輻射狀配電網(wǎng)。
[0027]在步驟6中，當(dāng)存在電流越限支路且切負(fù)荷標(biāo)志Flag為1時(shí)，采用基于最優(yōu)故障恢 復(fù)路徑的切負(fù)荷策略進(jìn)行電流越限支路的負(fù)荷切除，對(duì)于一個(gè)恢復(fù)樹，首先找到其所有故 障恢復(fù)路徑，然后將所有故障恢復(fù)路徑全部寫入開關(guān)檔案，進(jìn)行開關(guān)的遍歷組合，選擇最優(yōu) 故障恢復(fù)路徑;其中恢復(fù)樹是指以越限支路的上游節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)，向下游遍歷搜索至所有 葉子節(jié)點(diǎn)，形成的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)。
[0028]在步驟6中，優(yōu)選采用以下策略進(jìn)行負(fù)荷切除：
[0029] (1)計(jì)算樹狀網(wǎng)絡(luò)中電流越限支路的越限量X;
[0030] (2)以越限支路的上游節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)，向下游遍歷搜索至所有葉子節(jié)點(diǎn)，形成拓?fù)?網(wǎng)絡(luò)，稱之為恢復(fù)樹;從恢復(fù)樹tr的各個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)ti^nd. i分別向上游搜索，直到搜索到m節(jié) 點(diǎn)，使葉子節(jié)點(diǎn)trend.dljm的負(fù)荷量之和超過越限量X，此路徑稱為恢復(fù)樹tr的第i條故障恢 復(fù)路徑；
[0031] (3)將故障恢復(fù)路徑上每個(gè)開關(guān)即節(jié)點(diǎn)間支路按照其上游節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)層次大小排 序?qū)懭牍收匣謴?fù)路徑開關(guān)檔案，一旦開關(guān)控制負(fù)荷量超過越限量或此路徑上所有負(fù)荷均被 寫入則此路徑的檔案寫入終止，開始寫下一故障恢復(fù)路徑的開關(guān)檔案，直到所有故障恢復(fù) 路徑的開關(guān)檔案全部寫入;其中，根節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)層次為1，子節(jié)點(diǎn)層次順次排列；
[0032] (4)在取切斷負(fù)荷集合時(shí)，首先查看開關(guān)檔案每條路徑末端的開關(guān)控制負(fù)荷是否 大于越限量，若大于則將斷開此開關(guān)列為備選切除方案并將此開關(guān)從開關(guān)檔案刪除，否則 不進(jìn)行刪除操作；
[0033] (5)進(jìn)行開關(guān)的遍歷組合，每條故障恢復(fù)路徑中最多斷開一個(gè)開關(guān)，若備選切除方 案中存在相同開關(guān)則刪去其中一個(gè);若存在上下級(jí)關(guān)系，則將下級(jí)開關(guān)從備選切除方案中 刪除，若備選切除方案中切除了分布式電源，則進(jìn)行孤島劃分即由分布式電源為負(fù)荷供電 并將恢復(fù)量即孤島劃分中由分布式電源供電的負(fù)荷量計(jì)入切斷負(fù)荷量；
[0034] (6)選擇切除負(fù)荷量大于越限量的各備選切除方案進(jìn)行切除負(fù)荷量的排序，選擇 其中切負(fù)荷量最小的方案即為最優(yōu)故障恢復(fù)路徑；
[0035] 當(dāng)存在切除某分布式電源與否均可使得切除負(fù)荷量最小的情況，選擇不切除該分 布式電源。
[0036]本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：
[0037] (1)考慮了分布式電源隨時(shí)間的出力變化，建立了多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù)模型，滿足 了現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的實(shí)際要求；（2)提出了基于最優(yōu)故障恢復(fù)路徑的切負(fù)荷策略，可以對(duì)包含DG的 輻射形配電網(wǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確的切負(fù)荷操作，得到最優(yōu)切除方案。
【附圖說明】
[0038]圖1為本發(fā)明考慮DG出力曲線的配電網(wǎng)多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù)方法的流程圖；
[0039]圖2是正常運(yùn)行的配電網(wǎng)線路圖；
[0040]圖3是圖2中母線101發(fā)生故障，斷路器&和&斷開時(shí)的配電網(wǎng)線路圖；
[0041]圖4是光伏發(fā)電全天各時(shí)段最大出力曲線圖；圖5是鉛酸蓄電池及柴油發(fā)電機(jī)各時(shí) 段最大出力曲線圖；
[0042]圖6是算例中一個(gè)恢復(fù)樹圖；
[0043]其中，圖2中黑色實(shí)心圓圈為節(jié)點(diǎn)負(fù)荷，方塊代表斷路器，實(shí)心為閉合狀態(tài)，空心為 斷開狀態(tài)，DG^鉛蓄電池組，DG2、DG4為光伏發(fā)電系統(tǒng)，DG3、DG5為柴油發(fā)電機(jī)組。DG的供電能 力如圖4和圖5所示。正常運(yùn)行時(shí)支路3-4、8-10、15-16、15-20、6-23、9-25和14-27斷開。
【具體實(shí)施方式】
[0044]以下將結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步說明。
[0046] 表1算例負(fù)荷量
[0047] 如圖2所示，配電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)支路開關(guān)3-4、8-10、15-16、15-20、6-23、9-25和14-27斷開，負(fù)荷l、2、3、7、8和9由母線101的斷路器S 1控制供電；負(fù)荷10、ll、12、13、14和15由母 線101的斷路器S2和DG4控制供電；負(fù)荷4、5、6、20、21和22由母線102斷路器5 3控制供電；負(fù)荷 16、17、18和19由母線103斷路器S4和DG2控制供電，各負(fù)荷的負(fù)荷量如表1所示。當(dāng)如圖3母線 101在早上9點(diǎn)發(fā)生故障，斷路器5 1和&斷開時(shí)，采用本發(fā)明公開的考慮DG出力曲線的配電網(wǎng) 多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù)方法，包括如下步驟(如圖1所示）：
[0048] 步驟1:配電網(wǎng)發(fā)生故障后，根據(jù)故障情況設(shè)定故障恢復(fù)時(shí)長(zhǎng)并根據(jù)分布式電源的 出力預(yù)測(cè)曲線設(shè)定恢復(fù)時(shí)段數(shù)T，建立以最小總損失負(fù)荷量為主要目標(biāo)函數(shù)、最少開關(guān)操作 次數(shù)為次要目標(biāo)函數(shù)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型（首先滿足主要目標(biāo)函數(shù)，在主要目標(biāo)函數(shù)值 相同的時(shí)候才考慮次要目標(biāo)函數(shù)），在所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型中將分布式電源出力值作 為負(fù)的負(fù)荷納入模型，將初始恢復(fù)時(shí)段t的初始值賦1;
[0049] 在本申請(qǐng)的實(shí)施例中，故障恢復(fù)時(shí)間設(shè)定為5個(gè)小時(shí)，如圖4為光伏發(fā)電全天各時(shí) 段最大出力曲線圖，即算例中光伏發(fā)電系統(tǒng)DG 2和DG4在全天各時(shí)段的出力情況；圖5為鉛酸 蓄電池及柴油發(fā)電機(jī)各時(shí)段最大出力曲線圖，其中實(shí)線代表鉛酸蓄電池組〇6 1連續(xù)工作7小 時(shí)以內(nèi)各時(shí)段最大出力曲線圖，虛線表示柴油發(fā)電機(jī)組DG3和065連續(xù)工作7小時(shí)以內(nèi)各時(shí)段 最大出力曲線圖；根據(jù)分布式電源的出力情況我們將恢復(fù)時(shí)間等分為五個(gè)時(shí)段，每個(gè)時(shí)段 一個(gè)小時(shí)；
[0050] 步驟2:輸入配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)負(fù)荷矩陣、支路阻抗矩陣、關(guān)聯(lián)矩陣、故障發(fā)生時(shí)刻和恢 復(fù)時(shí)間等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用重復(fù)潮流計(jì)算判斷故障后的配電網(wǎng)是否需要切負(fù)荷，是則令切負(fù) 荷標(biāo)志Flag = l，否則令Flag = 0;
[0051] 輸入算例配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)負(fù)荷矩陣、支路阻抗矩陣、關(guān)聯(lián)矩陣，輸入故障發(fā)生時(shí)刻為 早上九點(diǎn)，恢復(fù)時(shí)間5小時(shí)，采用重復(fù)潮流計(jì)算判斷結(jié)果為需要切負(fù)荷，令Flag = l;
[0052] 步驟3:將對(duì)配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)主體結(jié)構(gòu)解環(huán)效果相同的多個(gè)相連支路等效合并為支路 組;令迭代次數(shù)k = 1;
[0053] 在配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型中將該支路開關(guān)閉合，合并環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的等效支路組:支路 1-2、2-3、3-4、4-5、5-20、15-20、11-15、10-11、8-10、7-8、1-7合并為一個(gè)支路組，支路15-16、16-18、18-19、19-母線103合并為一個(gè)支路組，支路20-21、21-22、22_母線102合并為一 個(gè)支路組;令迭代次數(shù)k = 1;
[0054] 步驟4:將不在環(huán)網(wǎng)主體結(jié)構(gòu)中的支路強(qiáng)行置1，即在配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型中將該 支路開關(guān)閉合，初始化粒子群，用粒子各維的值代表配電網(wǎng)中相應(yīng)支路的開關(guān)狀態(tài)，粒子該 維值為〇即該支路開關(guān)斷開，粒子該維值為1即該支路開關(guān)閉合；
[0055] 將不在環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)上的支路 5-6、6-23、11-12、12-13、12-14、13-26、14-27、17-18、 17-24強(qiáng)行置1;初始化粒子群:設(shè)置最大迭代次數(shù)k max為100，k初始值賦1，慣性因子co取1， 學(xué)習(xí)因子C1和C2均取2;
[0056] 步驟5:基于改進(jìn)二進(jìn)制粒子群算法中的Sigmoid函數(shù)值進(jìn)行故障后的配電網(wǎng)重 構(gòu)，得到輻射狀配電網(wǎng)；
[0057]基于改進(jìn)二進(jìn)制粒子群算法中的Sigmoid函數(shù)值進(jìn)行故障后的配電網(wǎng)重構(gòu)，得到 輻射狀配電網(wǎng)；
[0058] (1)設(shè)置粒子初始速度和位置，計(jì)算各粒子的Sigmoid函數(shù)值，選擇環(huán)網(wǎng)主體結(jié)構(gòu) 中的支路Sigmoid的函數(shù)值最小的支路1-7置0,將其所在支路組的其他支路1-2、2-3、3-4、 4-5、5-20、15-20、11 -15、10-11、8-10、7-8 強(qiáng)行置 1;
[0059] (2)取出斷開支路組，將與取出斷開支路組后剩下的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)的支路強(qiáng)行置1 (剩下的環(huán)網(wǎng)主體結(jié)構(gòu)指取出斷開支路組后，剩下的所有開關(guān)閉合后的環(huán)狀結(jié)構(gòu)），從剩下 的環(huán)網(wǎng)主體支路中選擇Sigmoid函數(shù)值最小的支路(此處為支路15-20)斷開，將其所在支路 組的其他支路置1，此時(shí)已無(wú)環(huán)網(wǎng)，剩下所有支路全部置1;
[0060] (3)重復(fù)步驟(2)直至斷開2條支路組，生成輻射狀配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)：支路開關(guān)1-7、15_ 20斷開；
[0061] 步驟6:判斷經(jīng)過步驟5得到輻射狀配電網(wǎng)是否存在電流越限的支路，當(dāng)不存在電 流越限支路，進(jìn)入步驟7;
[0062] 篇幅所限，僅舉第一時(shí)段和第五時(shí)段為例：
[0063] 第一時(shí)段即9點(diǎn)-10點(diǎn)，根據(jù)改進(jìn)二進(jìn)制粒子群算法得到輻射網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為斷開支路 1-7和15-20,此時(shí)所有支路電流均不越限；
[0064] 第五時(shí)段即13點(diǎn)-14點(diǎn)，根據(jù)改進(jìn)二進(jìn)制粒子群算法得到輻射網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為斷開支 路1-7和15-20,電流越限支路為22-母線102。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，設(shè)定任何一種切負(fù) 荷策略均能實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)的技術(shù)方案。本申請(qǐng)實(shí)施例優(yōu)選介紹以下兩種切負(fù)荷策略，但是需 要說明的是，所介紹的以下兩種切負(fù)荷策略只是為了幫助讀者更好地理解本申請(qǐng)的發(fā)明精 神，而不是對(duì)本發(fā)明甚至權(quán)利要求的限制。本申請(qǐng)列舉了以下兩種具體的切負(fù)荷策略，第一 種切負(fù)荷策略即基于最優(yōu)故障恢復(fù)路徑的切負(fù)荷策略包括以下步驟：
[0065] (1)計(jì)算輻射網(wǎng)中越限支路的越限量X;
[0066] 第五時(shí)段支路22-母線102越限量為26A;
[0067] (2)以越限支路的上游節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)，向下游遍歷搜索至所有葉子節(jié)點(diǎn)，形成拓?fù)?網(wǎng)絡(luò)，稱之為恢復(fù)樹;從恢復(fù)樹t的各個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)tmd.i分別向上游深度搜索，直到搜索到m 節(jié)點(diǎn)，使葉子節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷量之和超過越限量X，此路徑稱為恢復(fù)樹t的第i條故障恢 復(fù)路徑；
[0068]恢復(fù)樹圖見圖6:其第一條故障恢復(fù)路徑為DQ、節(jié)點(diǎn)6和節(jié)點(diǎn)5,第二條故障恢復(fù)路 徑為節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2;
[0069] (3)將故障恢復(fù)路徑上每個(gè)開關(guān)即節(jié)點(diǎn)間支路按照其上游節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)層次大小排 序?qū)懭牍收匣謴?fù)路徑開關(guān)檔案，一旦開關(guān)控制負(fù)荷量超過越限量或此路徑上所有負(fù)荷均被 寫入則此路徑的檔案寫入終止，開始寫下一故障恢復(fù)路徑的開關(guān)檔案，直到所有故障恢復(fù) 路徑的開關(guān)檔案全部寫入;其中，根節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)層次為1，子節(jié)點(diǎn)層次順次排列；
[0070] 開關(guān)檔案為：（括號(hào)內(nèi)的量表達(dá)此支路開關(guān)控制負(fù)荷量）
[0072] (4)在取切斷負(fù)荷集合時(shí)，首先查看開關(guān)檔案每條路徑末端的開關(guān)控制負(fù)荷是否 大于越限量，若大于則將斷開此開關(guān)列為備選切除方案并將此開關(guān)從開關(guān)檔案刪除，否則 不進(jìn)行刪除操作；
[0073] 開關(guān)檔案每條路徑末端的開關(guān)控制負(fù)荷越限量均小于越限量，所以無(wú)開關(guān)從開關(guān) 檔案刪除；
[0074] (5)進(jìn)行開關(guān)的遍歷組合，每條故障恢復(fù)路徑中最多斷開一個(gè)開關(guān)，若備選切除方 案中存在相同開關(guān)則刪去其中一個(gè);若存在上下級(jí)關(guān)系，則將下級(jí)開關(guān)從備選切除方案中 刪除，若備選切除方案中切除了DG，則進(jìn)行孤島劃分即由DG為負(fù)荷供電，并將恢復(fù)量即孤島 劃分中由DG供電的負(fù)荷量計(jì)入切斷負(fù)荷量；
[0075] 此處不一一列舉，只取典型為例：
[0076] 方案3:路徑1斷開開關(guān)5-6,路徑2斷開開關(guān)2-1，實(shí)際切除負(fù)荷1和負(fù)荷6,共58A(DG 無(wú)法進(jìn)行孤島劃分，恢復(fù)量為0);
[0077]若路徑1選擇斷開開關(guān)20-5，路徑2選擇斷開開關(guān)2-1，則由于20-5是開關(guān)2-1的上 級(jí)開關(guān)，將2-1從操作方案中刪去，只留下20-5;
[0078] (6)選擇切除負(fù)荷量大于越限量的方案進(jìn)行切除負(fù)荷量的排序，選擇其中切負(fù)荷 量最小的方案，即為最優(yōu)故障恢復(fù)路徑；
[0080]切除負(fù)荷量最小的為方案2和方案3，方案2保留了DGi，提高了饋線載流裕度，所以 選出最優(yōu)切除方案為方案2;
[0081 ]第二種切負(fù)荷策略采用優(yōu)先切除接近越限量負(fù)荷的切負(fù)荷方式，包括以下內(nèi)容： [0082] (1)計(jì)算輻射網(wǎng)中越限支路的越限量X;
[0083] 第五時(shí)段支路22-母線102越限量為26A;
[0084] (2)搜索得到所有末端負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，找到負(fù)荷量最接近越限量的負(fù)荷切除；
[0085] 末端負(fù)荷為負(fù)荷1和負(fù)荷23(DG〇,其負(fù)荷量分別為25A和-20A，選擇最接近越限量 (26A)的負(fù)荷1切除；
[0086] (3)更新越限量和末端負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，重復(fù)步驟(2)，直到越限量小于0,切負(fù)荷操作結(jié) 束；
[0087]越限量更新為1A，末端負(fù)荷節(jié)點(diǎn)更新為負(fù)荷2和負(fù)荷23,其負(fù)荷量分別為3(^和_ 20A，選擇切除負(fù)荷23;越限量更新為21A，末端負(fù)荷節(jié)點(diǎn)更新為負(fù)荷2和負(fù)荷6,負(fù)荷量分別 為30A和33A，選擇負(fù)荷2切除，越限量更新為-9A，切負(fù)荷操作結(jié)束，斷開支路為6-23、1-2、2-3；
[0088] 步驟7:根據(jù)最小總損失負(fù)荷量更新粒子群算法中的個(gè)體最優(yōu)極值和群體最優(yōu)極 值并令迭代次數(shù)k = k+l，重復(fù)步驟5-7,達(dá)到最大迭代次數(shù)kmax后，得出當(dāng)前時(shí)段配電網(wǎng)故障 最優(yōu)恢復(fù)方案，此時(shí)，根據(jù)群體最優(yōu)極值得到"最小損失負(fù)荷量的粒子的位置"，即配電網(wǎng)故 障最優(yōu)恢復(fù)方案的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
[0089] 更新個(gè)體最優(yōu)極值和群體最優(yōu)極值;k = k+l，對(duì)粒子的速度按照公式進(jìn)行更新迭 代，重復(fù)步驟5和7,達(dá)到最大迭代次數(shù)后停止，得出單時(shí)段最優(yōu)恢復(fù)方案，即斷開支路1-2、 2-3、1-7、15-20;
[0090]步驟8:令恢復(fù)時(shí)段數(shù)t = t+l，重復(fù)步驟5-7,直到t大于T時(shí)停止，得到各個(gè)時(shí)段的 配電網(wǎng)故障最優(yōu)恢復(fù)方案;根據(jù)最少開關(guān)操作次數(shù)的次要目標(biāo)函數(shù)，將各單時(shí)段的最優(yōu)恢 復(fù)方案進(jìn)行枚舉組合，得出開關(guān)操作次數(shù)最少的切除方案即為配電網(wǎng)多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù) 的最佳方法。
[0091]得到最恢復(fù)方案如下：
[0093]以上給出的實(shí)施例用以說明本發(fā)明和它的實(shí)際應(yīng)用，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上 的限制，任何一個(gè)本專業(yè)的技術(shù)人員在不偏離本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)，依據(jù)以上技術(shù)和 方法作一定的修飾和變更當(dāng)視為等同變化的等效實(shí)施例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 考慮分布式電源出力曲線的配電網(wǎng)多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù)方法，其特征在于：首先根 據(jù)故障情況設(shè)定故障恢復(fù)時(shí)間，根據(jù)DG出力情況設(shè)定恢復(fù)時(shí)段數(shù)，然后采用改進(jìn)二進(jìn)制粒 子群算法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，得到輻射狀配電網(wǎng)，基于最優(yōu)故障恢復(fù)路徑的切負(fù)荷策略對(duì)每個(gè) 生成的輻射狀網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行切負(fù)荷操作，采用枚舉組合法將各單時(shí)段的最優(yōu)恢復(fù)方案進(jìn)行 組合，得出開關(guān)操作次數(shù)最少的方案，即為配電網(wǎng)多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù)方法。2. 考慮分布式電源出力曲線的配電網(wǎng)多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù)方法，在配電網(wǎng)故障恢復(fù)過 程中，將分布式電源出力值作為負(fù)的負(fù)荷納入配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型;其特征在于，所述方法 包括以下步驟： 步驟1:配電網(wǎng)發(fā)生故障后，設(shè)定故障恢復(fù)時(shí)長(zhǎng)和恢復(fù)時(shí)段數(shù)T，建立以最小總損失負(fù)荷 量為主要目標(biāo)函數(shù)、最少開關(guān)操作次數(shù)為次要目標(biāo)函數(shù)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型，即配電網(wǎng) 故障恢復(fù)方案首先滿足主要目標(biāo)函數(shù)，在主要目標(biāo)函數(shù)值相同的時(shí)候才考慮次要目標(biāo)函 數(shù)，在所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型中將分布式電源出力值作為負(fù)的負(fù)荷納入模型，將初始恢 復(fù)時(shí)段t的初始值賦1; 步驟2:輸入配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)負(fù)荷矩陣、支路阻抗矩陣、關(guān)聯(lián)矩陣、故障發(fā)生時(shí)刻和恢復(fù)時(shí) 間等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用重復(fù)潮流計(jì)算判斷故障后的配電網(wǎng)是否需要切負(fù)荷，是則令切負(fù)荷標(biāo) 志Flag = l，否則令Flag = 0; 步驟3:將對(duì)配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)主體結(jié)構(gòu)解環(huán)效果相同的多個(gè)相連支路等效合并為支路組;令 迭代次數(shù)k=l; 步驟4:將不在環(huán)網(wǎng)主體結(jié)構(gòu)中的支路強(qiáng)行置1，即在配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型中將該支路 開關(guān)閉合，初始化粒子群，用粒子各維的值代表配電網(wǎng)中相應(yīng)支路的開關(guān)狀態(tài)，粒子該維值 為〇即該支路開關(guān)斷開，粒子該維值為1即該支路開關(guān)閉合； 步驟5:基于改進(jìn)二進(jìn)制粒子群算法中的Sigmoid函數(shù)值進(jìn)行故障后的配電網(wǎng)重構(gòu)，得 到輻射狀配電網(wǎng)； 步驟6:判斷經(jīng)過步驟5得到輻射狀配電網(wǎng)是否存在電流越限的支路，當(dāng)不存在電流越 限支路，進(jìn)入步驟7; 當(dāng)存在電流越限支路時(shí)，若切負(fù)荷標(biāo)志Flag為0則返回步驟5根據(jù)重新產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)得 到更新后的粒子速度和Sigmoid函數(shù)值，重復(fù)步驟5-6;若切負(fù)荷標(biāo)志Flag為1，則采用設(shè)定 的切負(fù)荷策略對(duì)步驟5生成的輻射狀配電網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)樹狀網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行切負(fù)荷操作，然后進(jìn)入 步驟7，其中，所述樹狀網(wǎng)絡(luò)是指在輻射狀配電網(wǎng)中每條母線供電的網(wǎng)絡(luò)； 步驟7:根據(jù)最小總損失負(fù)荷量更新粒子群算法中的個(gè)體最優(yōu)極值和群體最優(yōu)極值并 令迭代次數(shù)k = k+l，重復(fù)步驟5-7，達(dá)到最大迭代次數(shù)kmax后，得出當(dāng)前時(shí)段配電網(wǎng)故障最優(yōu) 恢復(fù)方案，此時(shí)，根據(jù)群體最優(yōu)極值得到"最小損失負(fù)荷量的粒子的位置"，即配電網(wǎng)故障最 優(yōu)恢復(fù)方案的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)； 步驟8:令恢復(fù)時(shí)段數(shù)t = t+l，重復(fù)步驟5-7,直到t大于T時(shí)停止，得到各個(gè)時(shí)段的配電 網(wǎng)故障最優(yōu)恢復(fù)方案;根據(jù)最少開關(guān)操作次數(shù)的次要目標(biāo)函數(shù)，將各單時(shí)段的最優(yōu)恢復(fù)方 案進(jìn)行枚舉組合，得出開關(guān)操作次數(shù)最少的切除方案即為配電網(wǎng)多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù)的最 佳方法。3. 根據(jù)權(quán)利2所述的考慮分布式電源出力曲線的配電網(wǎng)多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù)方法，其 特征在于： 在步驟1中，在配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型中考慮了DG的出力變化，將故障恢復(fù)劃分為多時(shí)段 動(dòng)態(tài)模型。4. 根據(jù)權(quán)利2所述的考慮分布式電源出力曲線的配電網(wǎng)多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù)方法，其 特征在于： 在步驟5中，改進(jìn)二進(jìn)制粒子群算法速度的迭代公式為：式中，☆、</分別為第i個(gè)粒子第d維第η代和第n+1代的速度，ω為慣性因子，cdPC2 為學(xué)習(xí)因子，^和〇為[0，1]上的隨機(jī)數(shù)少1^*為第1個(gè)粒子的個(gè)體最優(yōu)極值，仏(^為群體最 優(yōu)極值； 粒子各維的位置是由S i g m 〇 i d函數(shù)值和等效支路組、等效支路的優(yōu)化共同決定的， Sigmoid函數(shù)為：其中，只義』)表示Sigmoid函數(shù)值，e為自然常數(shù)，為第i個(gè)粒子第d維第η代的速度。5. 根據(jù)權(quán)利4所述的考慮分布式電源出力曲線的配電網(wǎng)多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù)方法，其 特征在于： 在步驟6中，當(dāng)存在電流越限支路且切負(fù)荷標(biāo)志Flag為0時(shí)，返回步驟5重新產(chǎn)生隨機(jī)數(shù) ^和^并重新得出速度 和Sigmoid函數(shù)值，基于更新后的Sigmoid函數(shù)值進(jìn)行故障后的配 電網(wǎng)重構(gòu)，得到輻射狀配電網(wǎng)。6. 根據(jù)權(quán)利2所述的考慮分布式電源出力曲線的配電網(wǎng)多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù)方法，其 特征在于： 在步驟6中，當(dāng)存在電流越限支路且切負(fù)荷標(biāo)志Flag為1時(shí)，采用基于最優(yōu)故障恢復(fù)路 徑的切負(fù)荷策略進(jìn)行電流越限支路的負(fù)荷切除，對(duì)于一個(gè)恢復(fù)樹，首先找到其所有故障恢 復(fù)路徑，然后將所有故障恢復(fù)路徑全部寫入開關(guān)檔案，進(jìn)行開關(guān)的遍歷組合，選擇最優(yōu)故障 恢復(fù)路徑;其中恢復(fù)樹是指以越限支路的上游節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)，向下游遍歷搜索至所有葉子 節(jié)點(diǎn)，形成的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)。7. 根據(jù)權(quán)利要求2或6所述的考慮分布式電源出力曲線的配電網(wǎng)多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù) 方法，其特征在于： 在步驟6中，優(yōu)選米用以下策略進(jìn)行負(fù)荷切除： (1) 計(jì)算樹狀網(wǎng)絡(luò)中電流越限支路的越限量X; (2) 以越限支路的上游節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)，向下游遍歷搜索至所有葉子節(jié)點(diǎn)，形成拓?fù)渚W(wǎng) 絡(luò)，稱之為恢復(fù)樹;從恢復(fù)樹tr的各個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)trend, i分別向上游搜索，直到搜索到m節(jié)點(diǎn)， 使葉子節(jié)點(diǎn)trend.dljm的負(fù)荷量之和超過越限量X，此路徑稱為恢復(fù)樹tr的第i條故障恢復(fù) 路徑； (3) 將故障恢復(fù)路徑上每個(gè)開關(guān)即節(jié)點(diǎn)間支路按照其上游節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)層次大小排序?qū)?入故障恢復(fù)路徑開關(guān)檔案，一旦開關(guān)控制負(fù)荷量超過越限量或此路徑上所有負(fù)荷均被寫入 則此路徑的檔案寫入終止，開始寫下一故障恢復(fù)路徑的開關(guān)檔案，直到所有故障恢復(fù)路徑 的開關(guān)檔案全部寫入;其中，根節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)層次為1，子節(jié)點(diǎn)層次順次排列； (4) 在取切斷負(fù)荷集合時(shí)，首先查看開關(guān)檔案每條路徑末端的開關(guān)控制負(fù)荷是否大于 越限量，若大于則將斷開此開關(guān)列為備選切除方案并將此開關(guān)從開關(guān)檔案刪除，否則不進(jìn) 行刪除操作； (5) 進(jìn)行開關(guān)的遍歷組合，每條故障恢復(fù)路徑中最多斷開一個(gè)開關(guān)，若備選切除方案中 存在相同開關(guān)則刪去其中一個(gè);若存在上下級(jí)關(guān)系，則將下級(jí)開關(guān)從備選切除方案中刪除， 若備選切除方案中切除了分布式電源，則進(jìn)行孤島劃分即由分布式電源為負(fù)荷供電并將恢 復(fù)量即孤島劃分中由分布式電源供電的負(fù)荷量計(jì)入切斷負(fù)荷量； (6) 選擇切除負(fù)荷量大于越限量的各備選切除方案進(jìn)行切除負(fù)荷量的排序，選擇其中 切負(fù)荷量最小的方案即為最優(yōu)故障恢復(fù)路徑。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的考慮分布式電源出力曲線的配電網(wǎng)多時(shí)段動(dòng)態(tài)故障恢復(fù)方 法，其特征在于： 在第(6)步切負(fù)荷量最小的方案中，當(dāng)存在切除某分布式電源與否均可使得切除負(fù)荷 量最小的情況，選擇不切除該分布式電源。
【文檔編號(hào)】G06Q50/06GK105958486SQ201610425258
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日
【發(fā)明人】齊鄭, 張首魁, 李志 , 莊舒儀
【申請(qǐng)人】華北電力大學(xué)