一種含分布式電源的配電網智能故障恢復方法
【專利摘要】本發明公開了一種含分布式電源的配電網智能故障恢復方法，該方法針對目前配電網中發生的大部分是暫時性故障，考慮配電網中分布式電源的滲透率逐漸提高，故障恢復方法根據故障影響范圍，以一級負荷以及負荷總恢復率為判據選擇基于分布式電源或基于拓撲重構的恢復方法。在故障恢復過程中，為隔離故障點并恢復失電的非故障負荷，以故障恢復時間和故障恢復影響支路負荷率最小和可能恢復負荷最大為目標函數，逐步恢復配電網中的負荷。本發明以53節點網絡為測試系統給出了詳細的算法描述，并通過一系列的實驗證明所提方法在提高故障恢復速度以及有效提高了一級負荷的恢復速度。
【專利說明】
-種含分布式電源的配電網智能故障恢復方法
技術領域
[0001] 本發明設及含分布式電源和故障恢復領域，尤其設及一種含分布式電源的配電網 智能故障恢復方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，為減少化石燃料燃燒造成的溫室氣體排放，提高配電網的穩定性，各種形 式的分布式電源滲透率得到了顯著的提高。但由于分布式電源接入配電網帶來的雙向潮 流，可能造成系統故障率提高和保護失效等問題，運對配電網的運行控制與故障恢復速度 提出了新的要求。同時，在分布式電源高滲透率的配網中，分布式電源也可W為故障恢復提 供能源，加快故障恢復的速度。
[0003] -般來說，故障恢復是在盡可能短的時間內最大程度的恢復失電負荷的供應，特 別是一級負荷。然而目前常用的故障恢復方法沒有考慮故障的影響范圍，在故障時均采用 拓撲重構的方法進行故障恢復。但由于配網中暫時性故障較多，頻繁的拓撲重構引起的潮 流變化對于系統的安全性和穩定性也是不利的。此外，拓撲重構的方法需要操作關聯開關， 一般而言，關聯開關的操作時間相比于支路上斷路器的操作要更耗時。因此，從故障恢復的 時間上考慮，在發生小范圍故障的情況下，采用改變系統拓撲結構的方法進行故障恢復也 是不利的。
[0004] 在分布式電源高滲透率下的配網中，一些小范圍故障可W在不改變系統拓撲結構 的情況下，依靠附近的分布式電源對失電負荷的重新恢復供電。然而，由于配網中分布式電 源的容量有限，在故障恢復的過程中需要對故障的范圍和故障恢復過程中分布式供電能力 合理的權衡找出合適的故障恢復方法，才能最大限度的利用分布式電源，提高故障恢復的 速度。因此，針對上述問題，要想實現配網中智能故障恢復策略，就需要有一個合理的判據 來區分基于分布式電源的故障恢復方法和基于拓撲重構的故障恢復方法。故障恢復率是評 判故障恢復的一大重要指標，因此，一級負荷的故障恢復率W及所有失電負荷的恢復率被 用作區分兩種方法的使用范圍。同時，確定故障恢復所采用的方法后，在選擇恢復路徑的 時，需要同時考慮故障恢復的時間，故障恢復的速度W及故障恢復對于配網內其他正常線 路的影響?；谶\一認識，本發明建立了一個同時考慮運=個因素的故障恢復模型，實現在 故障恢復過程中達到在盡可能短的時間內，恢復盡可能多的負荷，尤其是一級負荷，并且保 證恢復過程中對于配網中其他線路的影響最小，即最終實現了故障恢復的快速性與安全性 的折中最優。

【發明內容】

[0005] 針對現有故障恢復策略的不足，本發明的目的在于提出了一種含分布式電源的配 電網智能故障恢復方法。
[0006] 本發明的目的是通過W下技術手段實現的，具體的實施步驟如下：一種含分布式 電源的配電網智能故障恢復方法，該方法包括W下步驟：
[0007] 步驟(1):每隔時間At檢測配電網系統中所有節點是否有故障；
[0008] 步驟(2):當故障發生后，根據配電網系統中的拓撲結構，斷開受故障影響的支路 隔離開關，并計算故障時刻的潮流分布；
[0009] 步驟(3):根據潮流分布，判斷失電區域內分布式電源容量是否可W滿足失電負荷 的供應;具體為:若分布式電源容量可W滿足所有處于失電狀態的一級負荷W及處于失電 狀態的非一級負荷的80%，即滿足：
[0010] EPdGs^ EPcritical loads+80 % X EPnoncritical loads
[0011] 其中，E時Gs表示失電區域內所有分布式電源的可用容量；EPcritical loads表示失電 狀態的一級負荷，E Pnoncritical loads失電區域內的非一級負荷;則在此次故障恢復過程中， 采用基于分布式電源的故障恢復方法進行恢復;否則，改變系統的關聯開關狀態對故障進 行恢復。
[0012] 進一步地，所述步驟3中，基于分布式電源的故障恢復方法，具體為：
[0013] (Al)計算當前狀態下所有可恢復支路的負荷恢復能力，其中包括直接恢復負荷大 小W及每條可恢復支路對剩余待恢復負荷的位置關系;所述可恢復支路不包括系統關聯開 關，具體為：
[0014] (Al. 1)假設當前狀態下共有n條支路可恢復，若恢復其中一條支路，就可W使一部 分負荷恢復供應，則該部分負荷為該條支路的直接恢復負荷;第i條可恢復支路的直接恢復 負荷用表達式(1)計算：
[0015]
[0016] 其中，k為第i條可恢復支路的直接恢復負荷的個數;為第j個直接恢復負荷的權 重，若為一級負荷Pj = 100;否則，Pj = 1 ;Pj為第j個直接恢復負荷的大小；
[0017] TAl 笛i義而'版包古隙的間巧'版包傷溫P; -loads(i)用表達式（2)計算：
[001 引
[0019] 其中，m為選擇恢復第i條可恢復支路后，剩余待恢復負荷的個數;PindireGt loads, U， 恢復第i條可恢復支路后，第q個待恢復負荷的大小;distances為在恢復第i條可恢復支路 后，恢復第q個待恢復負荷需恢復的支路數量；
[0020] (Al. 3)綜合考慮直接/間接恢復負荷，第i條可恢復支路的負荷恢復能力，用表達 式(3)計算：
[0021 ] P recover loads ( i )= Pdirect loads ( i )+Pindirect loads(i) (3)
[0022] (A2)將每條可恢復支路的負荷恢復能力和時間成本，按照重要性等級加權S者的 歸一化值，進而W此作為可恢復支路的恢復代價矩陣元素，每次從矩陣中選擇一條代價最 小的支路;其中，可恢復支路的恢復代價，用表達式(5)計算：
[0023] (A3)將每條可恢復支路的負荷恢復能力和時間成本，按照重要性等級加權S者的 歸一化值，進而W此作為可恢復支路的恢復代價矩陣元素，每次從矩陣中選擇一條代價最 小的支路;其中，可恢復支路的恢復代價，用表達式(5)計算：
[0024] Cost(i)=執 4 (fii)+03 4 (f3i) (5)
[0025] 其中，fii為時間成本的歸一化值;f3i為支路負荷恢復能力的歸一化值;&為時間成 本的權重，&=1;抗為支路負荷恢復能力的權重，抗=5;而d)為懲罰函數，對于XG [0，1]有
[0026]
(6)
[0027] (A4)計算并檢驗系統的恢復此條支路后是否滿足潮流運行約束和線路安全約束； 對于所有的支路，其線路安全約束為：
[002引
[0029]
[0030] 其中，Y為線路電壓的下限;F為線路電壓的下限;V為線路電壓；7為線路電流的上 限；I為線路電流；
[0031] (A5)若不滿足，則從可恢復支路中排除當前不滿足約束的支路;重復步驟(A3)和 (A4)，直到找到滿足約束條件的最小可恢復支路;恢復該滿足約束條件的最小可恢復支路， 更新系統的拓撲結構。
[0032] (A6)重復步驟(Al)~(A5)，直到恢復所有可恢復負荷。
[0033] 進一步地，所述步驟3中，改變系統拓撲結構對故障進行恢復，具體為：
[0034] (BI)計算當前狀態下所有可恢復支路的負荷恢復能力，其中包括直接恢復負荷大 小W及每條可恢復支路對剩余待恢復負荷的位置關系；所述可恢復支路包括系統關聯開 關，具體為：
[0035] (BI. 1)假設當前狀態下共有n條支路可恢復，若恢復其中一條支路，就可W使一部 分負荷恢復供應，則該部分負荷為該條支路的直接恢復負荷;第i條可恢復支路的直接恢復 負荷用表達式(1)計算：
[003引
〔1)
[0037] 其中，k為第i條可恢復支路的直接恢復負荷的個數;為第j個直接恢復負荷的權 重，若為一級負荷Pj = 100;否則，Pj = 1 ;Pj為第j個直接恢復負荷的大?。?br>[0038] 化1.2 )第i條可恢復專路的間接恢復債荷PindireGt loads ( i )用表達式（2 )計算：
[0039]
[0040] 其中，m為選擇恢復第i條可恢復支路后，剩余待恢復負荷的個數;Pindireet loads, U， 恢復第i條可恢復支路后，第q個待恢復負荷的大小;distances為在恢復第i條可恢復支路 后，恢復第q個待恢復負荷需恢復的支路數量；
[0041 ] (BI. 3)綜合考慮直接/間接恢復負荷，第i條可恢復支路的負荷恢復能力，用表達 式(3)計算：
[0042] P recover loads ( i ) -Pdirect loads ( i )+Pindirect loads ( i ) (3)
[0043] (B2)計算當前狀態下所有可恢復支路的風險系數，即為由于恢復某條支路而可能 造成其他非故障支路負荷率增長的歸一化加權值;具體為：
[0044] 第i條可恢復支路的風險系數用表達式(4)計算：
[0045]
[0046] 其中，L為恢復第i條可恢復支路后，引起潮流變化的支路數量；Ii為第I條支路的 實際電流;Ilimit, 1為第1條支路的電流容量；
[0047] (B3)計算當前狀態下所有可恢復支路的操作時間成本;將系統中所有節點按照其 連接的母線分成不同區域，若支路上的開關為關聯開關，則時間成本為0.4;若支路上開關 不是關聯開關，根據支路兩端連接的節點是否處于同一區域判斷時間成本，若在同一區域 內，則斷路器時間成本為0.1;若不在同一區域內，則斷路器時間成本為0.2;
[004引（B4)將每條可恢復支路的負荷恢復能力，風險系數W及時間成本，按照重要性等 級加權=者的歸一化值，進而W此作為可恢復支路的恢復代價矩陣元素，每次從矩陣中選 擇一條代價最小的支路;其中，可恢復支路的恢復代價，用表達式(5)計算：
[0049] Cost(i)=執 4 (fii)+02 4 (f2i)+03 4 (f3i) (5)
[0050] 其中，f Ii為時間成本的歸一化值;f2i為支路風險系數的歸一化值;f3i為支路負荷 恢復能力的歸一化值;&為時間成本的權重，& = 1;&為支路風險系數的權重，& = 3;抗為支 路負荷恢復能力的權重，抗=5;而4為懲罰函數，對于XG [0，1]有
[0化1]
(6)
[0052] (B5)計算并檢驗系統的恢復此條支路后是否滿足潮流運行約束和線路安全約束； 對于所有的支路，其線路安全約束為：
[0化3]
[0化4]
[0055] 其中，Y為線路電壓的下限;r為線路電壓的下限;V為線路電壓;7為線路電流的上 限；I為線路電流；
[0056] (B6)若不滿足，則從可恢復支路中排除當前不滿足約束的支路;重復步驟(B4)~ (B5)，直到找到滿足約束條件的最小可恢復支路;恢復該滿足約束條件的最小可恢復支路， 更新系統的拓撲結構。
[0057] (B7)重復步驟(BI)~(B6)，直到恢復所有可恢復負荷。
[0058] 本發明的有益效果在于:本發明根據故障影響范圍和故障內分布式電源對失電負 荷的恢復能力，充分考慮一級負荷的重要性W及恢復過程中對于系統安全性和穩定性的影 響，實現了智能故障恢復算法。該智能恢復算法，可W實現在滿足一級負荷的快速恢復的前 提下，充分利用故障區域內的分布式電源選擇性的恢復一部分非一級負荷，可W有效減少 故障恢復的時間代價W及頻繁系統拓撲結構變化對于系統穩定性和安全性的影響。
【附圖說明】
[0059] 圖1是本發明的處理流程圖；
[0060] 圖2是本方法的測試系統(53節點網絡)拓撲示意圖；
[0061 ]圖3是測試系統中各節點的有功功率和無功功率；
[0062] 圖4是本發明實施例1中，兩種故障恢復方法下，一級負荷/所有負荷恢復率變化 圖；
[0063] 圖5是本發明實施例1中，兩種故障恢復方法下，節點過電壓率曲線；
[0064] 圖6是本發明實施例1中，兩種故障恢復方法下，線路電流裕量曲線；
[0065] 圖7是本發明實施例1中，兩種故障恢復方法下，恢復成本曲線；
[0066] 圖8是本發明實施例2中，兩種故障恢復方法下，一級負荷/所有負荷恢復率變化 圖；
[0067] 圖9是本發明實施例2中，兩種故障恢復方法下，節點過電壓率曲線；
[0068] 圖10是本發明實施例2中，兩種故障恢復方法下，線路電流裕量曲線；
[0069] 圖11是本發明實施例2中，兩種故障恢復方法下，恢復成本曲線。 具體實施方案
[0070] 下面結合附圖對本發明做進一步詳述：
[0071] 圖1所示的是該發明的處理流程圖。其具體的實施將結合具體實例描述如下。W53 節點測試網絡對其具體步驟進行描述，其拓撲結構如圖2所示。
[0072] 系統中各節點的負荷數據曲線如圖3所示。其中，節點8、9、12、18、22、30、33、39、40 為一級負荷節點;而在節點19、24、35、49、28、37、39、27上有分布式電源。
[0073] (1)每隔時間At進行檢測，在當前時刻，配電網系統中所有節點是否有有故障。
[0074] (2)當故障發生后，根據配電網系統中的拓撲結構，斷開受故障影響的支路隔離開 關，并計算故障時刻的潮流分布。
[0075] (3)為了減少由系統拓撲結構頻繁變化引起系統潮流頻繁變化，和系統中關聯開 關的頻繁操作，在故障恢復前，根據潮流分布，判斷失電區域內分布式電源容量是否可W滿 足失電負荷的供應。具體為:若分布式電源容量可W滿足所有處于失電狀態的一級負荷W 及處于失電狀態的非一級負荷的80%，即滿足：
[0076] EPdGs^ EPcritical loads+80 % X EPnoncritical loads
[0077] 其中，E時Gs表示失電區域內所有分布式電源的可用容量；EPcritical loads表示失電 狀態的一級負荷，E Pnnnaitkal loads失電區域內的非一級負荷;則在此次故障恢復過程中，采 用基于分布式電源的故障恢復方法進行恢復;否則，改變系統的關聯開關狀態對故障進行 恢復。
[0078] (4)根據步驟3中的條件判斷選擇相應的拓撲重構方法若為基于分布式電源的故 障恢復方法，具體為：
[0079] (4.1)計算當前狀態下所有可恢復支路的負荷恢復能力，其中包括直接恢復負荷 大小W及每條可恢復支路對剩余待恢復負荷的位置關系;所述可恢復支路包括系統關聯開 關，具體為：
[0080] (4.1.1)假設當前狀態下共有n條支路可恢復，若恢復其中一條支路，就可W使一 部分負荷恢復供應，則該部分負荷為該條支路的直接恢復負荷;第i條可恢復支路的直接恢 復負荷用表達式(1)計算：
[0081 ]
Cl)
[0082]其中，k為第i條可恢復支路的直接恢復負荷的個數;Pj為第j個直接恢復負荷的權 重，若為一級負荷Pj = 100;否則，Pj = 1 ;Pj為第j個直接恢復負荷的大小；
[OOW] M 1 9、笠1?義而'版包古臨的間化'版復負荷Pindirect loads(i)用表達式（2)計算：
[0084] (2)
[0085] 其中，m為選擇恢復第i條可恢復支路后，剩余待恢復負荷的個數;Pindireet loads, U， 恢復第i條可恢復支路后，第q個待恢復負荷的大小;distances為在恢復第i條可恢復支路 后，恢復第q個待恢復負荷需恢復的支路數量；
[0086] (4.1.3)綜合考慮直接/間接恢復負荷，第i條可恢復支路的負荷恢復能力，用表達 式(3)計算：
[0087] P recover loads ( i ) -Pdirect loads ( i )+Pindirect loads ( i ) (3)
[0088] (4.2)計算當前狀態下所有可恢復支路的操作時間成本;將系統中所有節點按照 其連接的母線分成不同區域，若支路上的開關為關聯開關，則時間成本為0.4;若支路上開 關不是關聯開關，根據支路兩端連接的節點是否處于同一區域判斷時間成本，若在同一區 域內，則斷路器時間成本為0.1;若不在同一區域內，則斷路器時間成本為0.2;
[0089] (4.3)將每條可恢復支路的負荷恢復能力，風險系數W及時間成本，按照重要性等 級加權=者的歸一化值，進而W此作為可恢復支路的恢復代價矩陣元素，每次從矩陣中選 擇一條代價最小的支路;其中，可恢復支路的恢復代價，用表達式(5)計算：
[0090] Cost(i)=執(Hfii)+&(Hf2i)+抗(Hf3i) (5)
[0091] 其中，f Ii為時間成本的歸一化值;f2i為支路風險系數的歸一化值;f3i為支路負荷 恢復能力的歸一化值;&為時間成本的權重，& = 1 為支路風險系數的權重，& = 3;抗為支 路負荷恢復能力的權重，抗=5;而4為懲罰函數，對于X G [0，1 ]有
[0092]
(6)
[0093] (4.4)計算并檢驗系統的恢復此條支路后，是否滿足潮流運行約束和線路安全約 束;對于所有的支路，其線路安全約束為：
[0094] v<v<v
[0095] /2 < f
[0096] 其中，Y為線路電壓的下限；r為線路電壓的下限;V為線路電壓;7為線路電流的上 限；I為線路電流；
[0097] (4.5)若不滿足，則從可恢復支路中排除當前不滿足約束的支路，重復步驟(4.3)， (4.4)直到找到滿足約束條件的最小可恢復支路;恢復該滿足約束條件的最小可恢復支路， 更新系統的拓撲結構。
[0098] (4.6)重復步驟(4.1巧lj(4.5)，直到恢復所有可恢復負荷。
[0099] (5)根據步驟3中的條件判斷選擇相應的拓撲重構方法若為基于拓撲重構的故障 恢復方法，具體為：
[0100] (5.1)計算當前狀態下所有可恢復支路的負荷恢復能力，其中包括直接恢復負荷 大小W及每條可恢復支路對剩余待恢復負荷的位置關系;所述可恢復支路包括系統關聯開 關，具體為：
[0101] (5.1.1)假設當前狀態下共有n條支路可恢復，若恢復其中一條支路，就可W使一 部分負荷恢復供應，則該部分負荷為該條支路的直接恢復負荷;第i條可恢復支路的直接恢 復負荷用表達式(1)計算：
[0102]
(1)
[0103] 其中，k為第i條可恢復支路的直接恢復負荷的個數;為第j個直接恢復負荷的權 重，若為一級負荷Pj = 100;否則，Pj = 1 ;Pj為第j個直接恢復負荷的大小；
[0104] 化1 笛i條而'版信古隙的巧按'吹復負荷PindireGt loads(i)用表達式（2)計算：
[0105] (2)
[0106] 其中，m為選擇恢復第i條可恢復支路后，剩余待恢復負荷的個數;Pindireet loads, U， 恢復第i條可恢復支路后，第q個待恢復負荷的大小;distances為在恢復第i條可恢復支路 后，恢復第q個待恢復負荷需恢復的支路數量；
[0107] (5.1.3)綜合考慮直接/間接恢復負荷，第i條可恢復支路的負荷恢復能力，用表達 式(3)計算：
[010引 Precover loads ( i ) -Pdirect loads ( i )+Pindirect loads ( i ) ( 3 )
[0109] (5.2)計算當前狀態下所有可恢復支路的風險系數，即為由于恢復某條支路而可 能造成其他非故障支路負荷率增長的歸一化加權值;具體為：
[0110] 第i條可恢復支路的風險系數用表達式(4)計算：
[0111]
(4)
[0112] 其中，L為恢復第i條可恢復支路后，引起潮流變化的支路數量；Ii為第1條支路的 實際電流;Ilimit, 1為第1條支路的電流容量；
[0113] (5.3)計算當前狀態下所有可恢復支路的操作時間成本;將系統中所有節點按照 其連接的母線分成不同區域，若支路上的開關為關聯開關，則時間成本為0.4;若支路上開 關不是關聯開關，根據支路兩端連接的節點是否處于同一區域判斷時間成本，若在同一區 域內，則斷路器時間成本為0.1;若不在同一區域內，則斷路器時間成本為0.2;
[0114] (5.4)將每條可恢復支路的負荷恢復能力，風險系數W及時間成本，按照重要性等 級加權=者的歸一化值，進而W此作為可恢復支路的恢復代價矩陣元素，每次從矩陣中選 擇一條代價最小的支路;其中，可恢復支路的恢復代價，用表達式(5)計算：
[0115] Cost(i)=執(Hfii)+&(Hf2i)+抗 4也〇 (5)
[0116] 其中，f Ii為時間成本的歸一化值;f 2功支路風險系數的歸一化值;f3i為支路負荷 恢復能力的歸一化值;&為時間成本的權重，& = 1 為支路風險系數的權重，& = 3;抗為支 路負荷恢復能力的權重，抗=5;而4為懲罰函數，對于XG [0，1]有
[0117]
C6)
[0118] (5.5)計算并檢驗系統的恢復此條支路后，是否滿足潮流運行約束和線路安全約 束;對于所有的支路，其線路安全約束為：
[0119] v<v<v
[0120]
[0121] 其中，Y為線路電壓的下限；F為線路電壓的下限;V為線路電壓;7為線路電流的上 限；I為線路電流；
[0122] (5.6)若不滿足，則從可恢復支路中排除當前不滿足約束的支路，重復步驟(5.1)， (5.5)直到找到滿足約束條件的最小可恢復支路;恢復該滿足約束條件的最小可恢復支路， 更新系統的拓撲結構。
[0123] (5.7)重復步驟(5.1巧lj(5.6)，直到恢復所有可恢復負荷。
[0124] 下面結合附圖和實施例對本發明的實施例進行詳細的闡述，W下實施例中，在考 慮基于智能恢復故障的方法下，強調一級負荷的有限性，實現了一級負荷的快速恢復(實施 例1);在考慮一級負荷的前提下，考慮智能恢復方法，實現了分布式能源在故障恢復上的利 用最大化(實施例2)，意識本發明的有點和特征易于被本領域的技術人員理解，從而對本發 明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0125] 實施例1
[0126] 本實施例分析了在考慮一級負荷的前提下，當發生單節點故障時候，一級負荷W 及所有負荷的恢復程度，恢復代價W及恢復過程中對于系統穩定性和安全性的影響。
[0127] 系統分別運行在是否考慮一級負荷優先性和分區的條件下，分析系統中每個單節 點故障的恢復情況，W節點1發生故障為例，具體的過程如下：
[0128] (1)每隔時間At進行檢測，在當前時刻，配電網系統中所有節點是否有有故障。
[0129] (2)當故障發生在節點1時，根據配電網系統中的拓撲結構，斷開受故障影響的支 路隔離開關1-9,防止分布式電源運行于孤島狀態，并計算故障時刻的潮流分布。
[0130] (3)為了減少由系統拓撲結構頻繁變化引起系統潮流頻繁變化，和系統中關聯開 關的頻繁操作，在故障恢復前，根據步驟(2)中故障時刻的拓撲結構，判斷在失電區域內分 布式電源容量是否可W滿足失電負荷的供應;通過判斷可知，分布式電源容量無法滿足所 有一級負荷W及80%的失電負荷的供應，系統的拓撲結構必須改變，即改變系統的關聯開 關狀態。
[0131] (4)首先計算當前狀態下所有可恢復支路(支路6、7、51、52和57)的負荷恢復能力。
[0132] (5)計算當前狀態下各條可恢復支路的風險系數。
[0133] (6)計算當前狀態下各條可恢復支路恢復的時間成本。
[0134] (7)將每條可恢復支路的負荷恢復能力，風險系數W及時間成本，按照重要性等級 加權=者的歸一化值，進而W此作為可恢復支路的恢復代價矩陣元素，每次從矩陣中選擇 一條代價最小的支路。
[0135] (8)計算并檢驗系統的恢復此條支路后的潮流運行約束和線路安全約束；
[0136] (9)若不滿足所有約束條件，則重復步驟(7)，（8)直到找到滿足約束條件的可恢復 支路;若滿足所有約束條件，則更新系統的拓撲結構
[0137] (10)重復步驟(1)~(9)，直到恢復所有可恢復負荷。
[0138] 考慮系統中所有單節點故障情況，重復上述實驗步驟（I)-(IO)。比較兩組對比實 驗結果，如圖4~圖7所示。由實施例1可知，當考慮一級負荷的優先性和由于分區導致之路 操作時間代價不同運兩個因素，明顯提高了一級負荷的恢復速度，但對于總體故障恢復的 速度并沒有影響，對于系統的安全性和穩定性也稍有提高。由于一級負荷的優先性，導致少 數單節點故障情況下恢復成本提高，但由于考慮分區，可W有效利用同一區域內的非故障 節點恢復供電對于降低系統的故障恢復成本有顯著作用。
[0139] 實施例2
[0140] 本實施例分析了在智能故障恢復方法的前提下，當發生單節點故障時候，一級負 荷W及所有負荷的恢復程度，恢復代價W及恢復過程中對于系統穩定性和安全性的影響。
[0141] 系統分別運行在考慮是否采用智能故障恢復方法的條件下，分析系統中每個節點 發生故障的恢復情況，W節點1發生故障為例，具體的過程如下：
[0142] (1)每隔時間At進行檢測，在當前時刻，配電網系統中所有節點是否有有故障。
[0143] (2)當故障發生在節點1時，根據配電網系統中的拓撲結構，斷開受故障影響的支 路隔離開關1~9,防止分布式電源運行于孤島狀態，并計算故障時刻的潮流分布。
[0144] (3)若考慮智能恢復方法，在故障恢復前，根據潮流分布判斷在失電區域內分布式 電源容量是否可W滿足失電負荷的供應;通過判斷可知，分布式電源容量無法滿足所有一 級負荷W及80 %的失電負荷的供應，系統的拓撲結構必須改變，即改變系統的關聯開關狀 態。若不考慮智能恢復方法，直接采用基于拓撲重構的故障恢復方法。
[0145] (4)首先計算當前狀態下所有可恢復支路(支路6、7、51、52和57)的負荷恢復能力， 計算步驟如下：
[0146] (5)計算當前狀態下各條可恢復支路的風險系數。
[0147] (6)計算當前狀態下各條可恢復支路恢復的時間成本。
[0148] (7)將每條可恢復支路的負荷恢復能力，風險系數W及時間成本，按照重要性等級 加權=者的歸一化值，進而W此作為可恢復支路的恢復代價矩陣元素，每次從矩陣中選擇 一條代價最小的支路。
[0149] (8)計算并檢驗系統的恢復此條支路后的潮流運行約束和線路安全約束；
[0150] (9)若不滿足所有約束條件，則重復步驟(7)，（8)直到找到滿足約束條件的可恢復 支路;若滿足所有約束條件，則更新系統的拓撲結構.
[0151] (10)重復步驟(1)~(9)，直到恢復所有可恢復負荷。
[0152] 考慮系統中所有單節點發生故障情況，重復上述實驗步驟（1)-(10),比較兩組實 驗結果，如圖8~圖11所示。由實施例2可知，當采用智能故障恢復方法，明顯提高了一級負 荷的恢復率和恢復速度，但對于總體故障恢復的速度并沒有影響，而對系統的安全性和穩 定性也稍有提高。由于采用智能恢復算法可W有效利用故障范圍內內的分布式電源恢復供 電，對降低故障恢復成本有顯著作用。
【主權項】
1. 一種含分布式電源的配電網智能故障恢復方法，其特征在于該方法包括W下步驟： 步驟(1):每隔時間At檢測配電網系統中所有節點是否有故障； 步驟(2):當故障發生后，根據配電網系統中的拓撲結構，斷開受故障影響的支路隔離 開關，并計算故障時刻的潮流分布； 步驟(3):根據潮流分布，判斷失電區域內分布式電源容量是否可W滿足失電負荷的供 應;具體為:若分布式電源容量可W滿足所有處于失電狀態的一級負荷W及處于失電狀態 的非一級負荷的80%，即滿足：其中，Σ時Gs表示失電區域內所有分布式電源的可用容量；EPcritical loads表示失電狀態 的一級負荷，EPnoncritical loads失電區域內的非一級負荷；則在此次故障恢復過程中，采用 基于分布式電源的故障恢復方法進行恢復;否則，改變系統的關聯開關狀態對故障進行恢 復。2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3中，基于分布式電源的故障恢復 方法，具體為： (A1)計算當前狀態下所有可恢復支路的負荷恢復能力，其中包括直接恢復負荷大小W 及每條可恢復支路對剩余待恢復負荷的位置關系;所述可恢復支路不包括系統關聯開關， 具體為： (A1.1)假設當前狀態下共有η條支路可恢復，若恢復其中一條支路，就可W使一部分負 荷恢復供應，則該部分負荷為該條支路的直接恢復負荷;第i條可恢復支路的直接恢復負荷 用表達式(1)計算：其中，k為第i條可恢復支路的直接恢復負荷的個數;Pj為第j個直接恢復負荷的權重，若 為一級負荷pj = 100;否則，pj = 1 ;Pj為第j個直接恢復負荷的大??； (A1.2)第i條可恢復支路的間接恢復負荷Pindirect loads(i)用表達式(2)計算：其中，m為選擇恢復第i條可恢復支路后，剩余待恢復負荷的個數;Pindireet loads,U，恢復 第i條可恢復支路后，第q個待恢復負荷的大小;distances為在恢復第i條可恢復支路后，恢 復第q個待恢復負荷需恢復的支路數量； (A1.3)綜合考慮直接/間接恢復負荷，第i條可恢復支路的負荷恢復能力，用表達式(3) 計算： Precover loads ( ? ) -Pdirect loads ( ? )+Pindirect loads ( ? ) ( 3 ) (A2)計算當前狀態下所有可恢復支路的操作時間成本;將系統中所有節點按照其連接 的母線分成不同區域，若支路上的開關為關聯開關，則時間成本為0.4;若支路上開關不是 關聯開關，根據支路兩端連接的節點是否處于同一區域判斷時間成本，若在同一區域內，貝U 斷路器時間成本為0.1;若不在同一區域內，則斷路器時間成本為0.2; (A3)將每條可恢復支路的負荷恢復能力和時間成本，按照重要性等級加權Ξ者的歸一 化值，進而w此作為可恢復支路的恢復代價矩陣元素，每次從矩陣中選擇一條代價最小的 支路;其中，可恢復支路的恢復代價，用表達式(5)計算： 0〇8?(?)=β?Φ 0-??)+β3φ (f3i) (5) 其中，fli為時間成本的歸一化值;f3i為支路負荷恢復能力的歸一化值;β?為時間成本的 權重，01=1;抗為支路負荷恢復能力的權重，抗=5;而Φ為懲罰函數，對于xe[0，l]有(A4)計算并檢驗系統的恢復此條支路后是否滿足潮流運行約束和線路安全約束;對于 所有的支路，其線路安全約束為：其中，Y為線路電壓的下限；F為線路電壓的下限;V為線路電壓;7為線路電流的上限；I 為線路電流； (A5)若不滿足，則從可恢復支路中排除當前不滿足約束的支路;重復步驟(A3)和(A4)， 直到找到滿足約束條件的最小可恢復支路;恢復該滿足約束條件的最小可恢復支路，更新 系統的拓撲結構。 (A6)重復步驟(A1)~(A5)，直到恢復所有可恢復負荷。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3中，改變系統拓撲結構對故障進 行恢復，具體為： (B1)計算當前狀態下所有可恢復支路的負荷恢復能力，其中包括直接恢復負荷大小W 及每條可恢復支路對剩余待恢復負荷的位置關系;所述可恢復支路包括系統關聯開關，具 體為： (B1.1)假設當前狀態下共有η條支路可恢復，若恢復其中一條支路，就可W使一部分負 荷恢復供應，則該部分負荷為該條支路的直接恢復負荷;第i條可恢復支路的直接恢復負荷 用表達式(1)計算：其中，k為第i條可恢復支路的直接恢復負荷的個數;Pj為第j個直接恢復負荷的權重，若 為一級負荷pj = 100;否則，pj = 1 ;Pj為第j個直接恢復負荷的大??； (B1.2)第i條可恢復支路的間接恢復負荷Pindireet iDads(i)用表達式(2)計算：其中，m為選擇恢復第i條可恢復支路后，剩余待恢復負荷的個數;Pindireet loads,U，恢復 第i條可恢復支路后，第q個待恢復負荷的大小;distances為在恢復第i條可恢復支路后，恢 復第q個待恢復負荷需恢復的支路數量； (B1.3)綜合考慮直接/間接恢復負荷，第i條可恢復支路的負荷恢復能力，用表達式(3) 計算： Precover loads (i)二Pdirect loads(i)+Pindirect loads(i)(3) (B2)計算當前狀態下所有可恢復支路的風險系數，即為由于恢復某條支路而可能造成 其他非故障支路負荷率增長的歸一化加權值;具體為： 第i條可恢復支路的風險系數用表達式(4)計算：其中，L為恢復第i條可恢復支路后，引起潮流變化的支路數量;II為第1條支路的實際電 流；Ilimit, 1為第1條支路的電流容量； (B3)計算當前狀態下所有可恢復支路的操作時間成本;將系統中所有節點按照其連接 的母線分成不同區域，若支路上的開關為關聯開關，則時間成本為0.4;若支路上開關不是 關聯開關，根據支路兩端連接的節點是否處于同一區域判斷時間成本，若在同一區域內，貝U 斷路器時間成本為0.1;若不在同一區域內，則斷路器時間成本為0.2; (B4)將每條可恢復支路的負荷恢復能力，風險系數W及時間成本，按照重要性等級加 權Ξ者的歸一化值，進而W此作為可恢復支路的恢復代價矩陣元素，每次從矩陣中選擇一 條代價最小的支路;其中，可恢復支路的恢復代價，用表達式(5)計算： Cost(i)=&(!) (fii)+&4 祀〇+抗4 也i)巧） 其中，fli為時間成本的歸一化值;f2功支路風險系數的歸一化值;f3i為支路負荷恢復 能力的歸一化值;0功時間成本的權重，01 = 1 為支路風險系數的權重，& = 3;抗為支路負 荷恢復能力的權重，抗=5;而Φ為懲罰函數，對于Xe [0，1 ]有(B5)計算并檢驗系統的恢復此條支路后是否滿足潮流運行約束和線路安全約束;對于 所有的支路，其線路安全約束為：其中，Y為線路電壓的下限;F為線路電壓的下限;V為線路電壓;7為線路電流的上限；I 為線路電流； (B6)若不滿足，則從可恢復支路中排除當前不滿足約束的支路;重復步驟(B4)~(B5)， 直到找到滿足約束條件的最小可恢復支路;恢復該滿足約束條件的最小可恢復支路，更新 系統的拓撲結構。 (B7)重復步驟(B1)~(B6)，直到恢復所有可恢復負荷。
【文檔編號】H02J3/00GK105977970SQ201610452688
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月20日
【發明人】楊強, 蔣樂, 趙海麟
【申請人】浙江大學