本發(fā)明涉及配電網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種考慮故障恢復(fù)時(shí)間不確定性的配電網(wǎng)故障恢復(fù)方法。

背景技術(shù)：

配電網(wǎng)故障恢復(fù)是指配電網(wǎng)故障發(fā)生后，通過確定最優(yōu)的開關(guān)組合方案，實(shí)現(xiàn)恢復(fù)失電負(fù)荷最多、開關(guān)操作次數(shù)最少、網(wǎng)損最小等目標(biāo)，同時(shí)滿足恢復(fù)后配電網(wǎng)連通性、輻射狀等條件。

近年來含分布式電源的配電網(wǎng)故障恢復(fù)也是研究熱點(diǎn)之一，當(dāng)配電網(wǎng)出現(xiàn)故障并進(jìn)行隔離后，失電區(qū)內(nèi)的分布式電源對(duì)該區(qū)域內(nèi)的重要負(fù)荷獨(dú)立供電，形成孤島運(yùn)行模式，可以提高供電可靠性。然而風(fēng)力、光伏等不可控DG的出力具有不確定性，且配電網(wǎng)的故障恢復(fù)時(shí)間同樣存在不確定性，導(dǎo)致故障恢復(fù)方案不同，在配電網(wǎng)發(fā)生故障后，對(duì)電網(wǎng)的供電恢復(fù)效果有所差異，因此，不能利用傳統(tǒng)故障恢復(fù)方法對(duì)失電區(qū)域達(dá)到最好的供電恢復(fù)效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種考慮故障恢復(fù)時(shí)間不確定性的配電網(wǎng)故障恢復(fù)方法，其目的是采用Wasserstein距離的方法確定故障恢復(fù)的時(shí)間，利用該故障恢復(fù)時(shí)間對(duì)故障恢復(fù)方案進(jìn)行合理調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)失電區(qū)域最好的供電恢復(fù)效果，并提高配電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種考慮故障恢復(fù)時(shí)間不確定性的配電網(wǎng)故障恢復(fù)方法，其改進(jìn)之處在于，包括：

根據(jù)配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間的概率密度函數(shù)，分別獲取所述概率密度函數(shù)的兩個(gè)最優(yōu)配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間及所述兩個(gè)最優(yōu)配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間的概率，即第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間及其概率和第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間及其概率，其中，所述第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間的概率大于所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間的概率；

利用所述第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間建立配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型，并將所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的最優(yōu)解作為配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案；

利用所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間優(yōu)化所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案。

優(yōu)選的，利用Wasserstein距離確定所述第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間及其概率和第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間及其概率。

進(jìn)一步的，令所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間的概率密度函數(shù)的分位點(diǎn)數(shù)S＝2，求解下式(1)分別獲取所述第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₁和第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂：

式(1)中，g(t)為配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間的概率密度函數(shù)，s∈[1,S]，r為階數(shù)。

按下式(2)分別獲取所述第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₁的概率p₁和所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂的概率p₂：

優(yōu)選的，所述利用所述第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間建立配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型，包括：

以恢復(fù)配電網(wǎng)恢復(fù)重要負(fù)荷總電量最大為目標(biāo)函數(shù)，公式為：

式(3)中，F(xiàn)_main為主網(wǎng)在故障時(shí)段對(duì)非故障失電區(qū)域恢復(fù)的重要負(fù)荷總電量，z₁為故障修復(fù)時(shí)間，n為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)總數(shù)，λ_i為節(jié)點(diǎn)i上負(fù)荷的重要程度，L_i,t為節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t的負(fù)荷大小，y_i,t為狀態(tài)變化參數(shù)，y_i,t＝1表示節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t恢復(fù)供電，y_i,t＝0表示節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t未恢復(fù)供電；

約束條件包括：

節(jié)點(diǎn)電壓約束，公式為：

U_min≤U_i.t≤U_max (4)

式(4)中，U_i,t為節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t的電壓值，U_min為節(jié)點(diǎn)i的電壓下限、U_max為節(jié)點(diǎn)i的電壓上限；

功率平衡約束，公式為：

式(5)中，P_i,t為節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t注入的有功功率，Q_i,t為節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t注入的無功功率，G_ij為節(jié)點(diǎn)i、j之間的電導(dǎo)、B_ij為節(jié)點(diǎn)i、j之間的電納、δ_ij,t為節(jié)點(diǎn)i、j在時(shí)段t電壓相角差，n為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)總數(shù)，U_i,t為節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t的電壓幅值，U_j,t為節(jié)點(diǎn)j在時(shí)段t的電壓幅值；

支路功率約束，公式為：

P_ij.t≤P_ijmax (6)

式(6)中，P_ij,t為節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j間支路在時(shí)段t的有功功率值，P_ij^max為節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j間支路的有功功率允許最大值；

配電網(wǎng)輻射運(yùn)行約束，公式為：

g∈G (7)

式(7)中，g為重構(gòu)后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，G為網(wǎng)絡(luò)輻射狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的集合。

優(yōu)選的，采用蟻群算法獲取所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的最優(yōu)解，并將所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的最優(yōu)解作為配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案。

優(yōu)選的，所述利用所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間優(yōu)化所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案，包括：

若第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₁和第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂滿足：z₁＞z₂，則不調(diào)整所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案；

若第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₁和第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂滿足：z₁＜z₂，則以所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂為配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間，對(duì)所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂的每個(gè)時(shí)段進(jìn)行配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的約束條件驗(yàn)證，若所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂的每個(gè)時(shí)段均滿足配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的約束條件，則將所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案的電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間調(diào)整為所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂，若所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂存在不滿足配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的約束條件的時(shí)間段，則對(duì)所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行切負(fù)荷，直至所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂的每個(gè)時(shí)段均滿足配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的約束條件并將所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案的電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間調(diào)整為所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂。

一種考慮故障恢復(fù)時(shí)間不確定性的配電網(wǎng)故障恢復(fù)裝置，其改進(jìn)之處在于，所述裝置包括：

獲取模塊，用于根據(jù)配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間的概率密度函數(shù)，分別獲取所述概率密度函數(shù)的兩個(gè)最優(yōu)配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間及所述兩個(gè)最優(yōu)配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間的概率，即第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間及其概率和第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間及其概率，其中，所述第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間的概率大于所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間的概率；

創(chuàng)建模塊，用于利用所述第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間建立配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型，并將所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的最優(yōu)解作為配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案；

優(yōu)化模塊，用于利用所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間優(yōu)化所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案。

優(yōu)選的，利用Wasserstein距離確定所述第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間及其概率和第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間及其概率。

進(jìn)一步的，所述獲取模塊中包括：

第一獲取單元，用于令所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間的概率密度函數(shù)的分位點(diǎn)數(shù)S＝2，求解下式(1)分別獲取所述第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₁和第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂：

式(1)中，g(t)為配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間的概率密度函數(shù)，s∈[1,S]，r為階數(shù)。

第二獲取單元，用于按下式(2)分別獲取所述第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₁的概率p₁和所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂的概率p₂：

優(yōu)選的，所述創(chuàng)建模塊中，包括：

創(chuàng)建單元，用于以恢復(fù)配電網(wǎng)恢復(fù)重要負(fù)荷總電量最大為目標(biāo)函數(shù)，公式為：

式(3)中，F(xiàn)_main為主網(wǎng)在故障時(shí)段對(duì)非故障失電區(qū)域恢復(fù)的重要負(fù)荷總電量，z₁為故障修復(fù)時(shí)間，n為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)總數(shù)，λ_i為節(jié)點(diǎn)i上負(fù)荷的重要程度，L_i,t為節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t的負(fù)荷大小，y_i,t為狀態(tài)變化參數(shù)，y_i,t＝1表示節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t恢復(fù)供電，y_i,t＝0表示節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t未恢復(fù)供電；

約束條件包括：

節(jié)點(diǎn)電壓約束，公式為：

U_min≤U_i.t≤U_max (4)

式(4)中，U_i,t為節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t的電壓值，U_min為節(jié)點(diǎn)i的電壓下限、U_max為節(jié)點(diǎn)i的電壓上限；

功率平衡約束，公式為：

式(5)中，P_i,t為節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t注入的有功功率，Q_i,t為節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t注入的無功功率，G_ij為節(jié)點(diǎn)i、j之間的電導(dǎo)、B_ij為節(jié)點(diǎn)i、j之間的電納、δ_ij,t為節(jié)點(diǎn)i、j在時(shí)段t電壓相角差，n為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)總數(shù)，U_i,t為節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t的電壓幅值，U_j,t為節(jié)點(diǎn)j在時(shí)段t的電壓幅值；

支路功率約束，公式為：

P_ij.t≤P_ijmax (6)

式(6)中，P_ij,t為節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j間支路在時(shí)段t的有功功率值，P_ij^max為節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j間支路的有功功率允許最大值；

配電網(wǎng)輻射運(yùn)行約束，公式為：

g∈G (7)

式(7)中，g為重構(gòu)后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，G為網(wǎng)絡(luò)輻射狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的集合。

優(yōu)選的，采用蟻群算法獲取所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的最優(yōu)解，并將所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的最優(yōu)解作為配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案。

優(yōu)選的，所述優(yōu)化模塊，包括：

第一優(yōu)化單元，用于若第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₁和第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂滿足：z₁＞z₂，則不調(diào)整所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案；

第二優(yōu)化單元，用于若第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₁和第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂滿足：z₁＜z₂，則以所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂為配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間，對(duì)所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂的每個(gè)時(shí)段進(jìn)行配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的約束條件驗(yàn)證，若所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂的每個(gè)時(shí)段均滿足配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的約束條件，則將所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案的電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間調(diào)整為所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂，若所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂存在不滿足配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的約束條件的時(shí)間段，則對(duì)所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行切負(fù)荷，直至所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂的每個(gè)時(shí)段均滿足配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的約束條件并將所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案的電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間調(diào)整為所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂。

本發(fā)明的有益效果：

現(xiàn)有技術(shù)中，配電網(wǎng)的故障恢復(fù)時(shí)間存在不確定性，本發(fā)明提供的一種考慮故障恢復(fù)時(shí)間不確定性的配電網(wǎng)故障恢復(fù)方法，在已知故障修復(fù)時(shí)間概率密度函數(shù)的情況下，將概率函數(shù)進(jìn)行精確化離散，可以得到兩種最大概率的故障恢復(fù)時(shí)間，便于根據(jù)配電網(wǎng)的實(shí)際故障情況，制定故障恢復(fù)方案，同時(shí)，根據(jù)兩種不同概率的故障恢復(fù)時(shí)間，分別制定優(yōu)化方案和修正方案，在配電網(wǎng)發(fā)生故障后，首先執(zhí)行優(yōu)化方案，通過對(duì)故障信息進(jìn)行追蹤，判斷故障恢復(fù)時(shí)間的長(zhǎng)短，并及時(shí)調(diào)整故障恢復(fù)方案，可以減少開關(guān)的動(dòng)作次數(shù)，延長(zhǎng)開關(guān)壽命，并實(shí)現(xiàn)最大程度的故障恢復(fù)，提高配電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種考慮故障恢復(fù)時(shí)間不確定性的配電網(wǎng)故障恢復(fù)方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中一種考慮故障恢復(fù)時(shí)間不確定性的配電網(wǎng)故障恢復(fù)方法應(yīng)用場(chǎng)景示意圖；

圖3是本發(fā)明一種考慮故障恢復(fù)時(shí)間不確定性的配電網(wǎng)故障恢復(fù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作詳細(xì)說明。

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供的一種考慮故障恢復(fù)時(shí)間不確定性的配電網(wǎng)故障恢復(fù)方法，如圖1所示，包括：

101.根據(jù)配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間的概率密度函數(shù)，分別獲取所述概率密度函數(shù)的兩個(gè)最優(yōu)配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間及所述兩個(gè)最優(yōu)配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間的概率，即第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間及其概率和第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間及其概率，其中，所述第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間的概率大于所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間的概率；

其中，可以根據(jù)配電系統(tǒng)的平均修復(fù)時(shí)間獲取所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間的概率密度函數(shù)；

102.利用所述第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間建立配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型，并將所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的最優(yōu)解作為配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案；

103.利用所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間優(yōu)化所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案。

具體的，所述步驟101中，利用Wasserstein距離確定所述第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間及其概率和第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間及其概率。

具體包括：令所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間的概率密度函數(shù)的分位點(diǎn)數(shù)S＝2，求解下式(1)分別獲取所述第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₁和第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂：

式(1)中，g(t)為配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間的概率密度函數(shù)，s∈[1,S]，r為階數(shù)。

按下式(2)分別獲取所述第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₁的概率p₁和所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂的概率p₂：

所述步驟102中，所述利用所述第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間建立配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型，包括：

以恢復(fù)配電網(wǎng)恢復(fù)重要負(fù)荷總電量最大為目標(biāo)函數(shù)，公式為：

式(3)中，F(xiàn)_main為主網(wǎng)在故障時(shí)段對(duì)非故障失電區(qū)域恢復(fù)的重要負(fù)荷總電量，z₁為故障修復(fù)時(shí)間，n為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)總數(shù)，λ_i為節(jié)點(diǎn)i上負(fù)荷的重要程度，L_i,t為節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t的負(fù)荷大小，y_i,t為狀態(tài)變化參數(shù)，y_i,t＝1表示節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t恢復(fù)供電，y_i,t＝0表示節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t未恢復(fù)供電；

約束條件包括：

節(jié)點(diǎn)電壓約束，公式為：

U_min≤U_i.t≤U_max (4)

式(4)中，U_i,t為節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t的電壓值，U_min為節(jié)點(diǎn)i的電壓下限、U_max為節(jié)點(diǎn)i的電壓上限；

功率平衡約束，公式為：

式(5)中，P_i,t為節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t注入的有功功率，Q_i,t為節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t注入的無功功率，G_ij為節(jié)點(diǎn)i、j之間的電導(dǎo)、B_ij為節(jié)點(diǎn)i、j之間的電納、δ_ij,t為節(jié)點(diǎn)i、j在時(shí)段t電壓相角差，n為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)總數(shù)，U_i,t為節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t的電壓幅值，U_j,t為節(jié)點(diǎn)j在時(shí)段t的電壓幅值；

支路功率約束，公式為：

P_ij.t≤P_ijmax (6)

式(6)中，P_ij,t為節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j間支路在時(shí)段t的有功功率值，P_ij^max為節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j間支路的有功功率允許最大值；

配電網(wǎng)輻射運(yùn)行約束，公式為：

g∈G (7)

式(7)中，g為重構(gòu)后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，G為網(wǎng)絡(luò)輻射狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的集合。

進(jìn)一步的，所述步驟102中，采用蟻群算法獲取所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的最優(yōu)解，并將所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的最優(yōu)解作為配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案。

目前，采用蟻群算法制定配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案的技術(shù)已較為成熟，本發(fā)明為有效解決配電網(wǎng)故障后恢復(fù)供電的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)優(yōu)化問題，避免搜索過程中出現(xiàn)大量不可行解，采用基于生成樹的蟻群算法完成主網(wǎng)的故障恢復(fù)，并根據(jù)供電恢復(fù)能力對(duì)非故障區(qū)的開關(guān)狀態(tài)組合進(jìn)行尋優(yōu)。

蟻群算法是一種類似于種群進(jìn)化的優(yōu)化搜索方法，其本質(zhì)是螞蟻會(huì)在經(jīng)過的路徑上釋放信息素來標(biāo)識(shí)路徑、交換信息，相同時(shí)間內(nèi)路徑較短的通路上存留的信息素濃度越高，螞蟻再根據(jù)路徑上信息素濃度尋找較短的通路，通過運(yùn)用這樣一種正反饋機(jī)制，蟻群可以很快地搜索最優(yōu)的路徑，該路徑的信息素濃度也會(huì)最高。

例如：本發(fā)明提供一種采用蟻群算法獲取所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的最優(yōu)解，并將所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的最優(yōu)解作為配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案的具體實(shí)施過程，包括：

螞蟻利用生成樹策略,生成一種可行的輻射狀網(wǎng)絡(luò)；

對(duì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行潮流計(jì)算；

如果計(jì)算結(jié)果不滿足配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的約束條件,則進(jìn)行切負(fù)荷操作；

重復(fù)迭代,直至滿足終止條件。

具體的，針對(duì)配電網(wǎng)的輻射性特點(diǎn)，在使用蟻群算法來解決配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)故障后重構(gòu)問題時(shí)，采用生成樹策略使螞蟻完成的每一次“游程”所對(duì)應(yīng)的故障后網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠际禽椛湫偷?，避免了輻射型檢查及修復(fù)過程，保證每代均為可行解，提高算法的搜索效率，并對(duì)蟻群算法的選路規(guī)則及信息素更新策略加以改進(jìn)，加快收斂速度。

將配電網(wǎng)的分段開關(guān)及聯(lián)絡(luò)開關(guān)作為圖的無向邊e_i(i＝1,2…m)，線路上的負(fù)荷構(gòu)成圖的節(jié)點(diǎn)v_j(j＝1,2…n)，電源點(diǎn)作為根節(jié)點(diǎn)v₀，則配電網(wǎng)可以描述成一個(gè)無向圖G，無向圖G節(jié)點(diǎn)的編號(hào)表示為v_j(j＝1,2…n)。采用一個(gè)n行n列的網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣Abranch描述該無向圖G，其中n為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，即

其中，若節(jié)點(diǎn)i和j之間有開關(guān)相連，則a_ij＝a_ji＝1，且其余元素為0。

再例如，如圖2所示，以圖2所示的網(wǎng)絡(luò)為例，實(shí)線表示閉合的分段開關(guān)，虛線表示斷開的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，則：

得到配電網(wǎng)的網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣后，根據(jù)生成樹的原理，以螞蟻k為例，對(duì)配電網(wǎng)等效成的無向圖G定義以下三個(gè)集合和兩個(gè)序列：

(1)各支路對(duì)應(yīng)鄰接節(jié)點(diǎn)集合Anode＝{b_v}，每行元素為與該行節(jié)點(diǎn)編號(hào)相鄰的節(jié)點(diǎn)號(hào)，以圖2所示網(wǎng)絡(luò)為例其中鄰接節(jié)點(diǎn)矩陣為：

(2)螞蟻k已選節(jié)點(diǎn)集合Endnode＝{b_i}，記錄到目前為止已經(jīng)選入的節(jié)點(diǎn)編號(hào)，其中v_i∈G；

(3)螞蟻k可選節(jié)點(diǎn)集合Choosenode＝{b_w}，在當(dāng)前狀態(tài)下，未選節(jié)點(diǎn)中可以被選為下一條路徑的節(jié)點(diǎn)集合。

(4)支路選擇序列L_ij(i，j＝1，2，…，n)，記錄已選支路0。

(5)節(jié)點(diǎn)標(biāo)記序列M_i(i＝1，2，…，n)，標(biāo)記節(jié)點(diǎn)是否已經(jīng)作為某一條支路的末節(jié)點(diǎn)，是則記1，否則記0。

采用隨機(jī)生成樹的搜索策略，以圖2所示配電網(wǎng)為例，結(jié)合上述三個(gè)集合和兩個(gè)序列，指導(dǎo)螞蟻生成滿足拓?fù)浼s束的可行解，步驟如下：

(1)初始網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涿枋觯簩?duì)所有節(jié)點(diǎn)和開關(guān)進(jìn)行編號(hào)，生成編號(hào)后的無向圖G，得到Abranch矩陣。

(2)初始化：設(shè)置算法用到的集合Anode、Endnode、Choosenode和序列M_i，將螞蟻置于首端電源節(jié)點(diǎn)，則Endnode＝{1}，Choosenode＝{2}，M_k元素為(1，0，0，0，0)。

(3)路徑選擇：每只螞蟻依據(jù)一定規(guī)則從Choosenode集合中選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)y。

(4)記錄支路選擇序列L_ij：記錄當(dāng)前步驟下的支路的首末節(jié)點(diǎn)i為Endnode中與y相關(guān)聯(lián)的點(diǎn)，末節(jié)點(diǎn)j為從Choosenode選出的點(diǎn)y。

(5)集合及序列修正：(a).Endnode：新增所選節(jié)點(diǎn)y；(b).Choosenode：新集合元素為Anode矩陣中y行所對(duì)應(yīng)的元素，并刪除已選節(jié)點(diǎn)。對(duì)生成的網(wǎng)絡(luò)修正：對(duì)支路的首末節(jié)點(diǎn)校對(duì)，已選節(jié)點(diǎn)數(shù)目加1，將M_i中此次選中的節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置標(biāo)記1，將初始網(wǎng)絡(luò)中該支路末節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的負(fù)荷加在該支路末節(jié)點(diǎn)上。若此時(shí)Choosenode＝Φ且M_i中已標(biāo)記為1的節(jié)點(diǎn)總數(shù)小于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)，則此時(shí)找到M_i中為0的節(jié)點(diǎn)編號(hào)X作為所選節(jié)點(diǎn)，并在Endnode中選擇與X相關(guān)聯(lián)的點(diǎn)作為支路的首節(jié)點(diǎn)。

(6)循環(huán)步驟(3)-(5)直至已選支路數(shù)達(dá)到節(jié)點(diǎn)數(shù)數(shù)目為止，至此就生成了一個(gè)可行解。然后將負(fù)荷加入相應(yīng)節(jié)點(diǎn)，得到新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即上述步驟中一種可行的輻射狀網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前螞蟻的路徑搜索結(jié)束。

其中，上述步驟中初始時(shí)刻，螞蟻k(k＝1,2,...,Nant，Nant為每代螞蟻個(gè)數(shù))在運(yùn)動(dòng)過程中根據(jù)各條路徑上的信息素濃度決定走向，因此采用信息素濃度決定可選路徑的概率，某一路徑上信息素積累越多選擇該路徑的概率也就越大。螞蟻k由支路i轉(zhuǎn)移到支路j的概率為：

式中：allow^k表示螞蟻下一步可選路徑的集合；τ_ij為螞蟻由支路i轉(zhuǎn)移到支路j的信息素濃度，η_ij表示轉(zhuǎn)移到路徑(i，j)的能見度(η_ij＝1/z_ij)，z_ij表示該線路的阻抗大??；α和β為信息素重要程度因子和能見度重要程度因子，α反映螞蟻在運(yùn)動(dòng)過程中積累的信息素在螞蟻運(yùn)動(dòng)中所起到的作用；β表示能見度的相對(duì)重要性。

支路選擇規(guī)則：每只螞蟻在從Choosenode集合中選擇轉(zhuǎn)移路徑時(shí)采用輪盤賭規(guī)則。首先，構(gòu)造比較序列：x₁＝p(1)，x₂＝x₁+p(2)，…，x_m＝x_m-1+p(m)，p(i)即為按照公式(3-10)計(jì)算得到的支路轉(zhuǎn)移概率，m為可選路徑數(shù)目，對(duì)當(dāng)前已選路徑的所有鄰接備選路徑上的轉(zhuǎn)移概率進(jìn)行標(biāo)幺化處理，以x_m為基準(zhǔn)值，處理后保證x₁＜x₂＜…＜x_m∈(0,1)，最后產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)rand∈(0,1)，選擇規(guī)則：

式中，Next為本次螞蟻選中的支路。

初始時(shí)刻，認(rèn)為各條路徑上信息素濃度相同，以τ_ij⁽⁰⁾＝C初始化各路徑信息素(C為一小常數(shù))。τ_ij為螞蟻由支路i轉(zhuǎn)移到支路j的信息素濃度，當(dāng)j＝i時(shí)，τ_ii代表由支路i起始搜索路徑時(shí)(支路i必定連接電源點(diǎn))，i支路上信息素濃度。

完成一次蟻群迭代后需要對(duì)支路上信息素更新。若將所有螞蟻經(jīng)過支路上留下的信息素都累加起來作為修正量，則信息素會(huì)趨于平均而陷入隨機(jī)搜索，不利于群體中的最優(yōu)解對(duì)信息素的積極作用。因此，經(jīng)過一代Nant只螞蟻的路徑搜索，對(duì)比分析Nant種途徑，得到其中最優(yōu)通路(最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)結(jié)構(gòu))，完成一代循環(huán)后記錄最優(yōu)通路中所有路徑，即最優(yōu)的配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，按照其歷經(jīng)路徑的先后順序，依次對(duì)所對(duì)應(yīng)路徑上信息素進(jìn)行更新，主要包含兩個(gè)方面：信息素的揮發(fā)以及信息素調(diào)整。螞蟻尋找路徑、釋放信息素的同時(shí)，路徑上信息素會(huì)隨著時(shí)間的推移慢慢“揮發(fā)”，下述公式前半部分模仿了這一過程，ρ(0＜ρ＜1)為信息素?fù)]發(fā)程度，反映了揮發(fā)后路徑上存留的信息素濃度：

τ_ij(t+1)＝(1-ρ)τ_ij(t)+Δτ_ij(t)

式中：Δτ_ij為每代中最優(yōu)通路中，螞蟻由支路i轉(zhuǎn)移到支路j的信息素濃度增量，在優(yōu)選路徑上不斷積累信息素，提高算法的收斂速度，其中：

式中，Q為一常數(shù)，反映了信息素增強(qiáng)程度，f_best為一代Nant只螞蟻生成的所有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中目標(biāo)函數(shù)最大值，B_best為該最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的支路集合。

完成一次蟻群迭代后采用如下的全局最優(yōu)的尋優(yōu)方式：將每次迭代得到的最優(yōu)解保存為Best1，將其與上次得到的最優(yōu)解Best0比較，將其中較優(yōu)者保存為Best0。每次迭代重復(fù)，當(dāng)滿足收斂條件時(shí)即得到所求的最優(yōu)解。在完成信息素更新和最優(yōu)解保存后，進(jìn)入下一次蟻群迭代，直到滿足收斂條件，即得到最優(yōu)的故障恢復(fù)結(jié)果。

所述步驟103中，包括：

若第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₁和第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂滿足：z₁＞z₂，則不調(diào)整所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案；

若第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₁和第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂滿足：z₁＜z₂，則以所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂為配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間，對(duì)所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂的每個(gè)時(shí)段進(jìn)行配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的約束條件驗(yàn)證，若所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂的每個(gè)時(shí)段均滿足配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的約束條件，則將所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案的電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間調(diào)整為所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂，若所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂存在不滿足配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的約束條件的時(shí)間段，則對(duì)所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行切負(fù)荷，直至所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂的每個(gè)時(shí)段均滿足配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的約束條件并將所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案的電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間調(diào)整為所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂。

一種考慮故障恢復(fù)時(shí)間不確定性的配電網(wǎng)故障恢復(fù)裝置，如圖3所示，所述裝置包括：

獲取模塊，用于根據(jù)配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間的概率密度函數(shù)，分別獲取所述概率密度函數(shù)的兩個(gè)最優(yōu)配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間及所述兩個(gè)最優(yōu)配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間的概率，即第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間及其概率和第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間及其概率，其中，所述第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間的概率大于所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間的概率；

其中，利用Wasserstein距離確定所述第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間及其概率和第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間及其概率。

創(chuàng)建模塊，用于利用所述第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間建立配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型，并將所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的最優(yōu)解作為配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案；

其中，采用蟻群算法獲取所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的最優(yōu)解，并將所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的最優(yōu)解作為配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案。

優(yōu)化模塊，用于利用所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間優(yōu)化所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案。

進(jìn)一步的，所述獲取模塊中包括：

第一獲取單元，用于令所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間的概率密度函數(shù)的分位點(diǎn)數(shù)S＝2，求解下式(1)分別獲取所述第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₁和第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂：

式(1)中，g(t)為配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間的概率密度函數(shù)，s∈[1,S]，r為階數(shù)。

第二獲取單元，用于按下式(2)分別獲取所述第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₁的概率p₁和所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂的概率p₂：

優(yōu)選的，所述創(chuàng)建模塊中，包括：

創(chuàng)建單元，用于以恢復(fù)配電網(wǎng)恢復(fù)重要負(fù)荷總電量最大為目標(biāo)函數(shù)，公式為：

式(3)中，F(xiàn)_main為主網(wǎng)在故障時(shí)段對(duì)非故障失電區(qū)域恢復(fù)的重要負(fù)荷總電量，z₁為故障修復(fù)時(shí)間，n為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)總數(shù)，λ_i為節(jié)點(diǎn)i上負(fù)荷的重要程度，L_i,t為節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t的負(fù)荷大小，y_i,t為狀態(tài)變化參數(shù)，y_i,t＝1表示節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t恢復(fù)供電，y_i,t＝0表示節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t未恢復(fù)供電；

約束條件包括：

節(jié)點(diǎn)電壓約束，公式為：

U_min≤U_i.t≤U_max (4)

式(4)中，U_i,t為節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t的電壓值，U_min為節(jié)點(diǎn)i的電壓下限、U_max為節(jié)點(diǎn)i的電壓上限；

功率平衡約束，公式為：

式(5)中，P_i,t為節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t注入的有功功率，Q_i,t為節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t注入的無功功率，G_ij為節(jié)點(diǎn)i、j之間的電導(dǎo)、B_ij為節(jié)點(diǎn)i、j之間的電納、δ_ij,t為節(jié)點(diǎn)i、j在時(shí)段t電壓相角差，n為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)總數(shù)，U_i,t為節(jié)點(diǎn)i在時(shí)段t的電壓幅值，U_j,t為節(jié)點(diǎn)j在時(shí)段t的電壓幅值；

支路功率約束，公式為：

P_ij.t≤P_ijmax (6)

式(6)中，P_ij,t為節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j間支路在時(shí)段t的有功功率值，P_ij^max為節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j間支路的有功功率允許最大值；

配電網(wǎng)輻射運(yùn)行約束，公式為：

g∈G (7)

式(7)中，g為重構(gòu)后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，G為網(wǎng)絡(luò)輻射狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的集合。

所述優(yōu)化模塊，包括：

第一優(yōu)化單元，用于若第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₁和第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂滿足：z₁＞z₂，則不調(diào)整所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案；

第二優(yōu)化單元，用于若第一配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₁和第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂滿足：z₁＜z₂，則以所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂為配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間，對(duì)所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂的每個(gè)時(shí)段進(jìn)行配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的約束條件驗(yàn)證，若所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂的每個(gè)時(shí)段均滿足配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的約束條件，則將所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案的電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間調(diào)整為所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂，若所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂存在不滿足配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的約束條件的時(shí)間段，則對(duì)所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行切負(fù)荷，直至所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂的每個(gè)時(shí)段均滿足配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型的約束條件并將所述配電網(wǎng)故障恢復(fù)方案的電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間調(diào)整為所述第二配電網(wǎng)故障恢復(fù)時(shí)間z₂。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。