一种智能配电网的自愈恢复控制方法技术

本发明专利技术公开了一种智能配电网的自愈恢复控制方法，属于电力系统控制领域，以网损最小作为重构的寻优目标，根据配电网辐射状的结构特点采用节点分层的前推回代法进行配电网潮流计算。针对重构过程中可能出现的闭环情况采用新的解决办法，以避免大量不可行解的产生，降低数学优化算法中的计算维数。在辐射状配电网中若打开的总开关数等于联络开关数并且系统无孤岛，则可以保证重构的结果是个无闭环网络，其中孤岛判断可借助潮流计算，无需另编程序。该方法简便有效，降低运算维度，易于编程，适用于实时性的配电网自愈恢复控制。

【技术实现步骤摘要】
一种智能配电网的自愈恢复控制方法
本专利技术专利涉及一种智能配电网的自愈恢复控制方法，特别涉及一种智能配电网发生故障后电网重构的方法，属于电力系统控制

技术介绍
智能配电网是智能电网的重要组成部分，其主要特征为具有完备的自愈功能，能最大程度地减少电网故障对用户的影响。配电网通常是闭环设计、开环呈辐射状运行的。当配电网发生故障时，通过改变分段开关和联络开关的状态，重新构造供电网络，恢复负荷供电。在故障后自愈恢复重构的过程中，需要综合考虑减小系统网损、提高电压质量、实现负荷平衡等多方面的内容，故配电网重构是一个多目标、多维数、多约束、多时段非线性的组态优化问题。因此在进行配电网重构时不但要找到全局最优解，而且对求解速度要求高。目前配电网重构的主要方法可分为三种：数学优化方法，启发式搜索方法，以及人工智能方法。数学优化方法因为有完整严格的数学理论基础，算法稳定性好，但存在计算量大，计算时间过长的问题。启发式搜索方法和人工智能方法是将启发式或智能方法应用于故障恢复重构策略中，是近年来研究的热点问题。但是启发式搜索方法和人工智能方法受系统的初始状态影响大，算法的稳定性不强，计算效率不高。所以如何快速有效的进行故障后配电网的电网重构是智能配电网自愈恢复控制的关键问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种寻优具有确定性、同时又改善了计算速度的智能配电网的自愈恢复控制方法，使得自愈恢复控制具有稳定性和快速性。为了解决上述问题，本专利技术装置所采用的技术方案为：一种智能配电网的自愈恢复控制方法，其特征在于采用搜索重构方案，包括以下步骤：步骤S1，初始化开关序列，每位初始值都为1；步骤S2，输入发生故障的开关号，该位的开关值置为0；步骤S3，除了故障的开关以外，产生一组新的开关序列；步骤S4，判断打开的总开关数是否等于联络开关数，如果相等进入S5，否则回到步骤S3；步骤S5，调用潮流计算模块，返回结果取各节点电压、开关序列、迭代次数、总网损和各支路功率值；步骤S6，判断同时满足电压值为1的总节点数是否等于馈线数并且节点电压和线路功率值小于最大容许值，如果满足进入S7，否则回到步骤S3；步骤S7，依次输出各节点电压值、对应开关序列、迭代次数、总网损；步骤S8，选取网损最小的开关序列作为重构最优解。前述的一种智能配电网的自愈恢复控制方法，在辐射状配电网中若打开的总开关数等于联络开关数并且系统无孤岛，则保证重构的结果是个无闭环网络，其中孤岛判断借助潮流计算模块。前述的一种智能配电网的自愈恢复控制方法，以网损最小作为重构的寻优目标，根据配电网辐射状的结构特点采用节点分层的前推回代法进行配电网潮流计算。前述的一种智能配电网的自愈恢复控制方法，除了获得重构最优解还能获得重构的次优解。前述的一种智能配电网的自愈恢复控制方法，以网损最小作为重构的寻优目标的重构模型为：式中i为节点号，n为网络总节点数，I为节点i前的支路电流，r为支路阻抗；重构过程中约束条件为：潮流计算约束：每当结构变化后都要重新进行潮流计算；线路容量约束：Si≤Smax；节点电压约束：Vmin≤Vi≤Vmax；网络拓扑约束：重构后配电网还是树状结构，不允许有环网及孤岛的产生；其中，Si和Smax分别为i线路流过功率的计算值和线路容量的最大允许值，Vmin和Vmax为节点电压的下限值和上限值，Vi为节点i的电压值。前述的一种智能配电网的自愈恢复控制方法，在步骤S6中，电压值为1是指电压值等于额定电压。本专利技术利用潮流计算来进行消除孤岛的重构。在前推回代潮流计算中，由于孤岛节点没有与馈线直接或间接相连，导致在从馈线往下逐级回代计算电压时，没有遍历到孤岛节点。当孤岛节点不参与潮流计算，孤岛节点的电压值会是潮流计算的初始电压。故无孤岛的充要条件简化为潮流计算后电压值为1的节点数必须等于馈线数。该消除闭环和孤岛的方法，优点就在直接通过潮流计算就能判断出此重构方案是否形成闭环或孤岛，不需另外编写调用判断闭环和孤岛的子程序，优化了算法，加快了重构的运算速度。附图说明图1为基于最优网损的配电网重构流程图；图2为搜索重构方案流程图；图3为IEEE16节点原始网络结构图；图4为1号线路故障重构后网络结构图；其中图2中的符号说明KG表示开关组合。具体实施方式为使本专利技术实现的技术方案、技术特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本专利技术。本专利技术提出了一种新的重构方法来解决算法稳定性和快速性的问题。它的主要思想如下：配电网络的结构特点是辐射状供电，通常是N条馈线配N个联络开关设计。提出当打开的总开关数等于联络开关数，并且系统无孤岛，那么就可以保证重构的结果是个无闭环的有效方案。这样在搜索重构方案过程中实行改进穷举法的优化组合搜索，剔除了闭环、孤岛及不满足潮流约束条件的解，最后在搜索完后的所有可行重构方案中选取最优网损方案。本重构方法属于数学优化方法的范畴，寻优具有确定性，同时又改善了计算维数的问题，计算速度快。本专利技术所述一种智能配电网发生故障后电网重构的方法，其内容由配电网重构模型、配电网潮流计算和配电网重构算法三部分组成。如图1、图2、图3、图4所示，本专利技术较佳实施例的方法具体如下：(1)配电网重构模型本专利技术配电网重构的最终寻优目标是网损最小。其模型如下：式中i为节点号，n为网络总节点数，I为节点i前的支路电流，r为支路阻抗。重构过程中约束条件为：潮流计算约束：每当结构变化后都要重新进行潮流计算。线路容量约束：Si≤Smax。节点电压约束：Vmin≤Vi≤Vmax。网络拓扑约束：重构后配电网还是树状结构，不允许有环网及孤岛的产生。其中，Si和Smax分别为i线路流过功率的计算值和线路容量的最大允许值，Vmin和Vmax为节点电压的下限值和上限值，Vi为节点i的电压值。(2)配电网的潮流计算与高压输电网相比较，配电网的结构、运行方式、设备类型和元件参数等都不同，其潮流算法也应该有所不同。配电网大都具有环状结构，但由于故障定位和继电保护整定的需要而开环运行。配电网线路长度较输电网短，而且配电网的线路截面比输电网的线路截面小。特别是电力电缆的使用，导致配电网的r/x较大，有些线路r>x甚至，这往往使得常规潮流不收敛。由于配电网在结构方面与输电网的明显的差异，对输电网潮流计算非常有效的传统算法。如牛顿一拉夫逊法和PQ分解法等在配电网潮流计算中不一定达到满意的计算效果，往往出现病态的情况，潮流计算难以收敛。前推回代法是求解辐射状配电网潮流问题的最佳算法之一。本专利技术采用基于节点分层的前推回代法进行潮流计算。前推回代法是已知网络各节点负荷，假设节点电压为额定电压，由网络末端向首端计算各支路功率；然后自根节点开始根据各支路功率逐级计算电压。节点分层本质的目的就是为了在前推回代计算电压电流过程中找相应的节点。(3)基于最优网损的配电网重构算法本专利技术采用二进制编码，即用0和1两个字符来代表开关的断开和打开状态。给网络中各个支路编好序号，一串二进制码即代表一个重构方案。二进制码的第几位对应第几号支路开关。二进制码的长度则就等于配电网络的总的支路数。配电网通常是N条馈线配N个联络开关设计，使整体系统开环运行，所以重构后网络中有且只能有N个开关打开是保证网络本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能配电网的自愈恢复控制方法，其特征在于采用搜索重构方案，包括以下步骤：步骤S1，初始化开关序列，每位初始值都为1；步骤S2，输入发生故障的开关号，该位的开关值置为0；步骤S3，除了故障的开关以外，产生一组新的开关序列；步骤S4，判断打开的总开关数是否等于联络开关数，如果相等进入S5，否则回到步骤S3；步骤S5，调用潮流计算模块，返回结果取各节点电压、开关序列、迭代次数、总网损和各支路功率值；步骤S6，判断同时满足电压值为1的总节点数是否等于馈线数并且节点电压和线路功率值小于最大容许值，如果满足进入S7，否则回到步骤S3；步骤S7，依次输出各节点电压值、对应开关序列、迭代次数、总网损；步骤S8，选取网损最小的开关序列作为重构最优解。

【技术特征摘要】
1.一种智能配电网的自愈恢复控制方法，其特征在于采用搜索重构方案，包括以下步骤：步骤S1，初始化开关序列，每位初始值都为1；步骤S2，输入发生故障的开关号，该位的开关值置为0；步骤S3，除了故障的开关以外，产生一组新的开关序列；步骤S4，判断打开的总开关数是否等于联络开关数，如果相等进入S5，否则回到步骤S3；步骤S5，调用潮流计算模块，返回结果取各节点电压、开关序列、迭代次数、总网损和各支路功率值；以网损最小作为重构的寻优目标，根据配电网辐射状的结构特点采用节点分层的前推回代法进行配电网潮流计算；步骤S6，判断同时满足电压值为1的总节...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓立华，费峻涛，班崔仁，蔡昌春，张秀平，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏;32