[發明專利]一種母線失壓故障供電恢復及開關操作順序生成方法

有效

• 申請號: 201611067007.0
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106711996B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 燕躍豪;馬夢茹;鮑薇;張紹輝;張中青;林慧;楊怡航;郭帥文;蔣建東
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司鄭州供電公司;鄭州大學;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 鄭州金成知識產權事務所(普通合伙) 41121
• 代理人: 郭乃鳳

1.一種母線失壓故障供電恢復及開關操作順序生成方法，其特征在于：供電恢復以減少停電經濟損失最大化為目標函數，配電網重構結果以聯絡元件加載負荷方式變化的形式呈現，開關操作順序以供電恢復前后聯絡元件加載負荷方式的變化為基礎生成，具體包括以下幾個步驟：

A、讀取配電網的網絡參數：

采用配電網簡化模型，即將配電網看作一種圖，配電線路沿線的饋線開關看作是圖的頂點，兩頂點之間的饋線作為圖的邊，為了計算簡便，忽略三相不平衡因素，假設配電網上電壓處處相等，線路負荷用代表相的電流反映，建立表現配電網網絡參數的數據結構，即定義N行8列的矩陣D，即：

其中，d_i1描述邊的序號，其中i=1,2,...N，N描述為邊的總數；d_i2~d_i4描述與該邊相接的節點的序號，T接時該邊與三個節點相接；d_i5~d_i7為與該邊鄰接的邊的序號，T接對應的邊與三條邊鄰接，d_i8表示該邊的負荷大小，用代表相的電流表示；D矩陣中空閑的元素均為-1；

B、母線失壓判斷并隔離故障，保存故障隔離后各聯絡元件加載負荷的方式：

若某條母線的電壓由正常值下降到近似為0，且與該母線相連的源點的電流或者相應配電線路的首級開關的電壓和電流由正常值下降到近似為0，則可判斷為母線失壓，一般源點數可取2~5；母線發生故障，配電網自動切斷與該母線相連的源點斷路器隔離故障，同時保存與所切除饋線相連的其他聯絡元件所加載的負荷的信息；

C、進行配電網負荷供電恢復優化，得出恢復后各聯絡元件加載負荷的方式：

構建配電網約束滿足問題CSP模型，CSP模型描述為一個三元組P=（X,D,C），X為變量集，在這里表示為聯絡元件集；D為X中每個變量的定義域的笛卡爾積，D_i表示第i個聯絡元件加載負荷的方式集，每種方式都采用以開關為節點，負荷為邊的負荷樹表示；C為約束集，供電恢復方案必須滿足約束C，配電網供電恢復必須滿足以下約束：

（1）節點電壓在允許范圍內；

（2）聯絡元件負載不超過額定值；

（3）網絡輻射方式運行；

約束（1）（2）在變量的定義域內部檢驗并滿足，約束（3）等價于每個負荷由一個聯絡元件供電，即任兩個聯絡元件所加載的負荷沒有相同的元素，采用以下所示的矩陣R_ij來表示兩個聯絡元件之間的約束關系：

其中，聯絡元件i的加載負荷的方式有m種，聯絡元件j的加載負荷的方式有n種，聯絡元件i的第p種加載負荷方式與聯絡元件j的第q種加載負荷方式中無相同元素時取a_pq為1，包含相同元素時取值為0 ；

R_ij中的矩陣元素不能隨意排列，先將每個聯絡元件中的所有加載負荷的方式按目標函數從大到小排列，并編號進而得出約束矩陣；考慮目標函數為最大減少停電經濟損失，即所加載的負荷對應的總停電損失費用最大，公式為：

其中，N_i為聯絡元件i加載的負荷的個數；k_b為第b個負荷對應的單位停電經濟損失費用，一些敏感用戶雖然單位停電經濟損失費用不大，但屬于敏感性負荷，停電也會造成大的影響，這時令k×k_b代替k_b，k取3~5；p_b為第b個負荷的大小，用電流來反映；

建立了約束滿足問題CSP模型后，則需要進行最優解的搜索，采用回溯算法進行搜索，找出既滿足約束條件又使得總的聯絡元件加載的負荷對應的停電經濟損失最大的供電恢復方案，得出優化后的聯絡元件加載負荷的方式；

D、通過對比配電網供電恢復前后各聯絡元件加載負荷方式的變化得出供電恢復過程的開關操作順序；所述供電恢復過程的開關操作順序，其生成的具體步驟如下：

第一步：從變量集X中取出一個聯絡元件，將供電恢復前該聯絡元件加載的負荷對應的邊的序號放入隊列F_B中，供電恢復后該聯絡元件加載的負荷對應的邊的序號放入隊列F_A中，對比F_B和F_A ，得出供電恢復后新接入該聯絡元件所帶的負荷樹與從該負荷樹中切除的饋線負荷，將新接入負荷樹的饋線負荷對應的邊的序號放入隊列F_in中，將從負荷樹中切除的饋線負荷對應的邊的序號放入隊列F_out中；

第二步：將隊列F_in和F_out中的元素按連接方式分類，若F_in/F_out中元素與該隊列中其他任一元素都無鄰接關系，則將該元素放入隊列F_in1/F_out1中；將其他有鄰接關系的元素分為不同的負荷串，并將每個負荷串看作一個整體放入隊列F_in2/F_out2中，不同負荷串之間無鄰接關系；將F_in1和F_in2中的元素按停電經濟損失費用從大到小在各自隊列中排列，F_out1和F_out2中的元素按停電經濟損失費用從小到大在各自隊列中排列；

開關操作順序按先切除負荷后接入負荷，先簡單后復雜，重要負荷先接入后切除的原則進行，所以先依次切斷隊列F_out1和F_out2中對應的負荷，然后接入F_in1和F_in2中對應的負荷；

第三步：對于F_out1中應切除的負荷，取出一個元素，找出與該負荷對應的邊相鄰接的F_B中的邊，并將兩者之間的開關序號放入斷開開關隊列S中；

第四步：反復進行第三步直至F_out1為空；

第五步：對于F_out2中的負荷串，找出與該負荷串的邊相鄰接的F_B中的邊，并將它們之間的開關序號放入斷開開關隊列S中；

第六步：反復進行第五步直至F_out2為空；

第七步：F_in1和F_in2中的元素按順序并按第三到第六步的方法，將待閉合的開關的序號放入閉合開關隊列T中，同時將除閉合開關隊列T中開關序號之外的該元素的其他處于閉合狀態的外圍開關序號放入斷開開關隊列S中；

這樣可生成基于該聯絡元件的斷開開關隊列S和閉合開關隊列T，在開關操作時若開關狀態在操作之前就處于所需狀態，則保持開關狀態不變；

第八步：若X未空，則返回第一步。