一种基于边际电价的配电网动态实时拓扑实现方法技术

本发明专利技术涉及一种基于边际电价的配电网动态实时拓扑实现方法，属于自动化领域。该方法包括以下步骤：S1：对现有数据进行处理，基于电价数据、节点位置关系、天气情况和特殊条件建立数据库；S2：建立目标函数和约束条件；S3：基于0

【技术实现步骤摘要】
一种基于边际电价的配电网动态实时拓扑实现方法


[0001]本专利技术属于自动化领域，涉及一种基于边际电价的配电网动态实时拓扑实现方法。

技术介绍

[0002]随着电网系统复杂度的增加，提升电网智能化程度以保障电网的良好运行性能是电网发展的必然趋势。电力系统和信息通信系统的深度融合为数据科学在电网场景的应用提供基础支撑，以人工智能、大数据、云计算等为代表的数据科学理论和技术正在电力智能化进程中发挥着重要的作用。
[0003]传统的配电网拓扑监测方法主要包括代数法、图论法和地理信息法。代数法是利用矩阵描述拓扑和分析拓扑的方法，基础的代数法包括邻接矩阵法和关联矩阵法，其核心思路是首先将配电网各线路的开关状态用矩阵描述，矩阵的0或1元素表示开关的开或关状态，然后通过矩阵的连乘运算计算节点间的连接关系。代数法原理简单，表述方式直观，能够较清晰的分析拓扑结构。图论法的代表是搜索法，主要包括深度搜索法和广度搜索法。搜索法的核心思路是将配电网的物理节点和支路转化为图模型，从配电网的供电根节点出发，按照广度优先或深度优先原则搜索一条从根节点到所有负荷叶节点的路径。图论法原理清晰，实现方便。研究学者根据其不足提出静态和动态联合搜索的改进措施，即首先利用搜索法全局搜索生成静态拓扑，然后再利用搜索法局部动态更新拓扑，实现实时的拓扑生成。地理信息法主要指的是基于地理信息管理系统(Geographic Information System,GIS)的拓扑分析方法，其核心思路是将配电网的节点对应实体对象，借助GIS强大的空间建模和空间分析能力承载配电网拓扑的分析。基于GIS的配电网拓扑分析方法具有原理清晰简单，可视化性能良好等优势，但GIS的实体对象本身有诸多属性，且其连接关系的描述方式与电力系统所需分析的拓扑描述方式不一致，导致基于GIS的配电网拓扑分析方法需要进行大量的地理信息处理。研究学者针对此情况，提出一系列的改进措施，包括设计配电网专用GIS等，以适用于配电网的实际运行需求。
[0004]现阶段解决配电网重构的算法主要包括数学优化方法、启发式优化方法、随机优化方法和人工神经网络优化方法。数学优化方法完全基于数学理论，建立相应的数学模型进行求解。它的优势在于模型的泛化能力强，对网络的初始结构没有要求。但随着网络复杂度的增加，计算量激增，不适合用于大规模网络。启发式算法包括最优潮流模式法、支路交换法等它们的优势在于模型简单、计算结果准确、具有实用化潜力。
[0005]现有目前针对配电网故障辅助决策方案还存在以下问题及难点：
[0006](1)计算量较大，计算时间长，不利于实现实时的拓扑监测，甚至无法生成准确的拓扑结构。
[0007](2)过度依赖物理设备的监控，无法基于数据驱动、分析配电网内外部数据挖掘运行数据与拓扑模式的关联关系，从而生成配电网的拓扑结构。
[0008](3)通过配电网节点电压关联性并生成拓扑，但只能生成无环路的拓扑网络。
[0009]随着智能电网的深化建设，配电网与外界交互日益增多，分布式供电储能对配电网的物理特性产生重要影响，传统物理理论建模方法难以满足复杂系统的需求。因此，提出一种基于0
‑
1整数规划模型及电力系统最优运行的拓扑推断方法，将网络拓扑简化为数学模型，实现配电网拓扑结构的探测，并探索新的认知关系，辅助现有方法优化运行。

技术实现思路

[0010]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于边际电价的配电网动态实时拓扑实现方法。 为配用电规划、潮流仿真计算、故障快速排查、恢复供电等提供数据基础。拓扑生成用于配电网状态监控，保证配电网运行的安全可靠性；拓扑重构用于配电网结构优化，保证配电网运行的经济稳定性。
[0011]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0012]一种基于边际电价的配电网动态实时拓扑实现方法，该方法包括以下步骤：
[0013]S1：对现有数据进行处理，基于电价数据、节点位置关系、天气情况和特殊条件建立数据库；
[0014]S2：建立目标函数和约束条件；
[0015]S3：基于0
‑
1规划判断开关及电源状态；
[0016]S4：根据电源及开关状态绘制拓扑图。
[0017]可选的，所述方法具体为：
[0018]0‑
1规划是决策变量仅取值0或1的一类特殊的整数规划；0
‑
1整数规划问题的形式如下：
[0019][0020]max(min)z＝c1x1+c2x2+.....+c
n
x
n
被称为目标函数，括号中的表达式被称为约束方程或者约束条件；对于约束条件中的bm，看作bi>0；当bi<0时，约束条件两边同时乘以
‑
1，就使得bm变成大于0；
[0021]对于式(1)中的任意一个约束条件
[0022]a
s1
x1+a
s2
x2+...+a
sn
x
n
≤(＝,≥)b
s
，s∈[1,m][0023]令xj＝xj1,j∈[1,n]，则(1)中的任意一个约束条件分解成：
[0024][0025]得到0
‑
1整数规划问题的一个分解形式(3)，把变量前面的系数中|a
sj
|≠0,1的变量分解成|a
sj
|个相等的变量而系数是保证分解后变量前面的系数a
sj
的正负号与分解前的一致；
[0026][0027]对于式(3)中的任意一个约束条件a
i1
x1+a
i2
x2+...+a
in
x
n
≤(＝,≥)b
i
,i∈[1,m]；若令a
ij
＝
‑
1，令则0
‑
1整数规划问题的分解形式(3)转换为0
‑
1整数规划问题的形式(4)：
[0028][0029]对于带有n个约束变量的0
‑
1整数规划问题，它的可能解共有2"个，这些可能解构成0
‑
1整数规划问题的解空间；这个解空间有两种等价形式：有向二叉树形式和逻辑图Gn形式；
[0030]有向二叉树形式：0
‑
1整数规划问题的解空间可以等价于一个有向二叉树；该有向二叉树中，把度为2的节点称为根节点，度为3的节点称为子节点，度为1的节点称为叶；
[0031]三变量0
‑
1整数规划问题的解空间中，其所有可能的解共有23个，等价于有向二叉
树上的每一条路径；A为根节点；B，C，D，E，F，G为子节点；H，I，J，K，L，M，N为叶；这个有向二叉树中的每一条路径对应0
‑
1整数规划问题中的一个可能解；
[0032]逻辑图Gn形式：0
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于边际电价的配电网动态实时拓扑实现方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：对现有数据进行处理，基于电价数据、节点位置关系、天气情况和特殊条件建立数据库；S2：建立目标函数和约束条件；S3：基于0
‑
1规划判断开关及电源状态；S4：根据电源及开关状态绘制拓扑图。2.根据权利要求1所述的一种基于边际电价的配电网动态实时拓扑实现方法，其特征在于：所述方法具体为：0
‑
1规划是决策变量仅取值0或1的一类特殊的整数规划；0
‑
1整数规划问题的形式如下：max(min)z＝c1x1+c2x2+.....+c
n
x
n
被称为目标函数，括号中的表达式被称为约束方程或者约束条件；对于约束条件中的bm，看作bi>0；当bi<0时，约束条件两边同时乘以
‑
1，就使得bm变成大于0；对于式(1)中的任意一个约束条件a
s1
x1+a
s2
x2+...+a
sn
x
n
≤(＝,≥)b
s
，s∈[1,m]令xj＝xj1,j∈[1,n]，则(1)中的任意一个约束条件分解成：得到0
‑
1整数规划问题的一个分解形式(3)，把变量前面的系数中|a
sj
|≠0,1的变量分解成|a
sj
|个相等的变量x
s1
,而系数是保证分解后变量前面的系数a
sj
的正负号与分解前的一致；
对于式(3)中的任意一个约束条件a
i1
x1+a
i2
x2+...+a
in
x
n
≤(＝,≥)b
i
,i∈[1,m]；若令a
ij
＝
‑
1，令则0
‑
1整数规划问题的分解形式(3)转换为0
‑
1整数规划问题的形式(4)：对于带有n个约束变量的0
‑
1整数规划问题，它的可能解共有2"个，这些可能解构成0
‑
1整数规划问题的解空间；这个解...

【专利技术属性】
技术研发人员：段盼，时英桥，杨作红，何娅，张奔，刘峰佚，张连芳，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：