[发明专利]一种母线失压故障供电恢复及开关操作顺序生成方法

摘要

本发明公开了一种母线失压故障供电恢复及开关操作顺序生成方法，通过建立配电网的CSP模型，并采用动态异步回溯算法寻找满足约束关系且最目标函数最优化的联络元件加载负荷的方式，对比供电恢复前后各联络元件加载负荷方式的变化来生成基于各联络元件的开关操作顺序生成方法，将得到的开关操作顺序的结果提供给操作命令系统，供调度员决策执行或自动执行，使供电恢复的速度更加快捷。本发明采用基于供电恢复前后联络元件加载负荷方式变化的开关操作顺序生成方法，简单易操作，且不会发生馈线过负荷或闭环等不满足供电恢复要求的情况，此类方法对于目前的配电网结构具有可行性，便于实现，便于调度人员在发生母线失压这种大面积停电时快速并安全转移负荷。

主权项

1.一种母线失压故障供电恢复及开关操作顺序生成方法，其特征在于：供电恢复以减少停电经济损失最大化为目标函数，配电网重构结果以联络元件加载负荷方式变化的形式呈现，开关操作顺序以供电恢复前后联络元件加载负荷方式的变化为基础生成，具体包括以下几个步骤：A、读取配电网的网络参数：采用配电网简化模型，即将配电网看作一种图，配电线路沿线的馈线开关看作是图的顶点，两顶点之间的馈线作为图的边，为了计算简便，忽略三相不平衡因素，假设配电网上电压处处相等，线路负荷用代表相的电流反映，建立表现配电网网络参数的数据结构，即定义N行8列的矩阵D，即：其中，d_i1描述边的序号，其中i=1,2,...N，N描述为边的总数；d_i2~d_i4描述与该边相接的节点的序号，T接时该边与三个节点相接；d_i5~d_i7为与该边邻接的边的序号，T接对应的边与三条边邻接，d_i8表示该边的负荷大小，用代表相的电流表示；D矩阵中空闲的元素均为‑1；B、母线失压判断并隔离故障，保存故障隔离后各联络元件加载负荷的方式：若某条母线的电压由正常值下降到近似为0，且与该母线相连的源点的电流或者相应配电线路的首级开关的电压和电流由正常值下降到近似为0，则可判断为母线失压，一般源点数可取2~5；母线发生故障，配电网自动切断与该母线相连的源点断路器隔离故障，同时保存与所切除馈线相连的其他联络元件所加载的负荷的信息；C、进行配电网负荷供电恢复优化，得出恢复后各联络元件加载负荷的方式：构建配电网约束满足问题CSP模型，CSP模型描述为一个三元组P=（X,D,C），X为变量集，在这里表示为联络元件集；D为X中每个变量的定义域的笛卡尔积，D_i表示第i个联络元件加载负荷的方式集，每种方式都采用以开关为节点，负荷为边的负荷树表示；C为约束集，供电恢复方案必须满足约束C，配电网供电恢复必须满足以下约束：（1）节点电压在允许范围内；（2）联络元件负载不超过额定值；（3）网络辐射方式运行；约束（1）（2）在变量的定义域内部检验并满足，约束（3）等价于每个负荷由一个联络元件供电，即任两个联络元件所加载的负荷没有相同的元素，采用以下所示的矩阵R_ij来表示两个联络元件之间的约束关系：其中，联络元件i的加载负荷的方式有m种，联络元件j的加载负荷的方式有n种，联络元件i的第p种加载负荷方式与联络元件j的第q种加载负荷方式中无相同元素时取a_pq为1，包含相同元素时取值为0 ；R_ij中的矩阵元素不能随意排列，先将每个联络元件中的所有加载负荷的方式按目标函数从大到小排列，并编号进而得出约束矩阵；考虑目标函数为最大减少停电经济损失，即所加载的负荷对应的总停电损失费用最大，公式为：其中，N_i为联络元件i加载的负荷的个数；k_b为第b个负荷对应的单位停电经济损失费用，一些敏感用户虽然单位停电经济损失费用不大，但属于敏感性负荷，停电也会造成大的影响，这时令k×k_b代替k_b，k取3~5；p_b为第b个负荷的大小，用电流来反映；建立了约束满足问题CSP模型后，则需要进行最优解的搜索，采用回溯算法进行搜索，找出既满足约束条件又使得总的联络元件加载的负荷对应的停电经济损失最大的供电恢复方案，得出优化后的联络元件加载负荷的方式；D、通过对比配电网供电恢复前后各联络元件加载负荷方式的变化得出供电恢复过程的开关操作顺序；所述供电恢复过程的开关操作顺序，其生成的具体步骤如下：第一步：从变量集X中取出一个联络元件，将供电恢复前该联络元件加载的负荷对应的边的序号放入队列F_B中，供电恢复后该联络元件加载的负荷对应的边的序号放入队列F_A中，对比F_B和F_A ，得出供电恢复后新接入该联络元件所带的负荷树与从该负荷树中切除的馈线负荷，将新接入负荷树的馈线负荷对应的边的序号放入队列F_in中，将从负荷树中切除的馈线负荷对应的边的序号放入队列F_out中；第二步：将队列F_in和F_out中的元素按连接方式分类，若F_in/F_out中元素与该队列中其他任一元素都无邻接关系，则将该元素放入队列F_in1/F_out1中；将其他有邻接关系的元素分为不同的负荷串，并将每个负荷串看作一个整体放入队列F_in2/F_out2中，不同负荷串之间无邻接关系；将F_in1和F_in2中的元素按停电经济损失费用从大到小在各自队列中排列，F_out1和F_out2中的元素按停电经济损失费用从小到大在各自队列中排列；开关操作顺序按先切除负荷后接入负荷，先简单后复杂，重要负荷先接入后切除的原则进行，所以先依次切断队列F_out1和F_out2中对应的负荷，然后接入F_in1和F_in2中对应的负荷；第三步：对于F_out1中应切除的负荷，取出一个元素，找出与该负荷对应的边相邻接的F_B中的边，并将两者之间的开关序号放入断开开关队列S中；第四步：反复进行第三步直至F_out1为空；第五步：对于F_out2中的负荷串，找出与该负荷串的边相邻接的F_B中的边，并将它们之间的开关序号放入断开开关队列S中；第六步：反复进行第五步直至F_out2为空；第七步：F_in1和F_in2中的元素按顺序并按第三到第六步的方法，将待闭合的开关的序号放入闭合开关队列T中，同时将除闭合开关队列T中开关序号之外的该元素的其他处于闭合状态的外围开关序号放入断开开关队列S中；这样可生成基于该联络元件的断开开关队列S和闭合开关队列T，在开关操作时若开关状态在操作之前就处于所需状态，则保持开关状态不变；第八步：若X未空，则返回第一步。