一種基于容錯思想的智能配電網自愈控制方法與流程

本發明涉及電力智能控制技術領域，尤其涉及一種基于容錯思想的智能配電網自愈控制方法。

背景技術：

“自愈”是指把電網中有問題的元件從系統中隔離出來，且在很少或不用人為干預的情況下促使系統迅速恢復到正常運行狀態，從而實現連續不中斷對用戶的供電服務。由于配電網直接面向用戶，集中了最重要的負荷，涉及國家政治、經濟命脈，關系千家萬戶，一旦發生配電網停電事故，將造成巨大的影響及損失。構建具有自我感知、自我診斷、自我決策、自我恢復能力的可自愈的智能配電網對于實現電力系統安全穩定、優質經濟、可靠環保具有重要意義。

由于配電網本身結構的復雜性，同時還容易受到外部極端自然災害擾動的影響，制定正確、全面、相互協調的自愈控制方案及自愈控制策略，實現對配電網可靠的自愈控制，共享和調用一切可用電網資源，實時預測電網存在的各種安全隱患和即將發生的擾動事件，防止或遏制電力供應的重大干擾，以減少配電網運行時的人為干預，降低配電網經受擾動或故障時對電網和用戶的影響已成為本領域技術人員亟待解決的重要問題。

技術實現要素：

本發明所解決的技術問題在于提供一種基于容錯思想的智能配電網自愈控制方法，以解決上述背景技術中的缺點。

本發明所解決的技術問題采用以下技術方案來實現：

一種基于容錯思想的智能配電網自愈控制方法，具體步驟如下：

一)建立冗余資源結構模型

1)獲得某一區域配電網絡的電氣接線圖；

2)根據獲得的電氣接線圖，結合實際配電網絡中各部分設備在運行中所起的作用，將配電網絡劃分為當前在運網絡和冗余資源網絡的疊加；

3)將步驟2)中獲得的冗余資源網絡按下列規則形成冗余資源結構模型：

(1)變電站中的冗余資源用圖的節點表示，其中與電源相連的節點稱為電源節點，與失電負荷相連的節點稱為故障節點；

(2)聯絡線、具有剩余輸送功率的輸電線路用圖的邊v_iv_j表示；

(3)圖的邊v_iv_j權值由聯絡線與輸電線路的冗余輸送功率確定，冗余輸送功率為線路最大約束功率與在運功率的差值，由于聯絡線正常時斷開，故聯絡線冗余輸送功率為該線路的最大約束功率；

4)當配電網絡設備出現故障時，按以下方式確定自愈控制：

(1)配電網絡中變電站的設備出現故障時，在冗余資源結構模型中搜索該變電站對應節點，若該對應節點存在，則將該對應節點包含的對應冗余資源接入替代故障功能資源工作，以恢復對失電負荷的供電，而后轉入步驟8)；

(2)若對應的節點冗余資源不存在，轉入步驟3)，重新規劃一條路徑；

(3)在冗余資源結構模型中搜索電源節點到故障節點的所有路徑，若系統是多源網絡，為避免搜索算法只能搜索兩點間的路徑的缺陷，使搜索覆蓋所有電源節點，增加一個虛擬節點與各電源節點相連；

(4)為使路徑具有恢復失電負荷供電的能力，對尋得的路徑進行篩選；

5)刪除步驟4)中不滿足約束條件的路徑后組成剩余備選路徑集，在剩余備選路徑集中選擇網損最小的作為最優路徑；

6)將步驟5)中冗余資源結構模型所尋得的最優路徑與當前在運網絡進行疊加，具體操作為：閉合最優路徑所經線路上的所有斷路器，并增加最優路徑所經線路的輸送功率Q，以恢復對失電負荷的供電能力；

二)確定自愈控制方式

7)當配電網絡某處設備發生故障時，首先隔離故障設備，而后搜索步驟一)建立的冗余資源結構模型，找到對應節點，在按照步驟一)中第4)步實施自愈控制；

8)故障設備修復，配電網絡恢復運行。

在本發明中，步驟2)中，當前在運網絡由當前運行方式下提供出力的所有設備及線路組成，冗余資源網絡由當前運行方式下提供備用的設備及線路組成。

在本發明中，步驟3)的(1)中，變電站中的冗余資源包括備用變壓器、備用母線、備用斷路器。

在本發明中，步驟4)的(4)中，對尋得的路徑進行篩選，所選路徑需滿足以下約束條件：

①路徑中線路冗余輸送功率的最小值需大于失電負荷功率；

②路徑疊加后的配電網絡結構需滿足輻射狀結構，不能長時間出現環網。

有益效果：

1)本發明利用疊加定理將實際配電網絡劃分為當前正在運行的當前在運網絡與冗余資源網絡的疊加，發生故障后可調用資源清晰明了；

2)本發明利用容錯控制思想實現故障后配電網絡的自愈控制，通過網絡重構，利用冗余資源來代替故障功能資源，從而保證配電網的供電能力；

3)本發明無需額外增加其他設備，通過充分挖掘系統已有的備用資源，即可實現對電網運行狀態的自愈控制。

附圖說明

圖1為本發明的較佳實施例中的實際配電網絡劃分示意圖。

圖2為本發明的較佳實施例的流程圖。

具體實施方式

為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白清晰，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。

參見圖1～2的一種基于容錯思想的智能配電網自愈控制方法，具體步驟如下：

一)建立冗余資源結構模型

1)獲得某一區域配電網絡的電氣接線圖；

2)根據獲得的電氣接線圖，結合實際配電網絡中各部分設備在運行中所起的作用，將配電網絡劃分為當前在運網絡和冗余資源網絡的疊加，當前在運網絡由當前運行方式下提供出力的所有設備及線路組成，冗余資源網絡由當前運行方式下提供備用(包括明備用和暗備用)的設備及線路組成；

3)將所得到的冗余資源網絡按下列規則形成冗余資源結構模型：

(1)變電站中的冗余資源如備用變壓器、備用母線、備用斷路器等用圖的節點表示；其中與電源相連的節點稱為電源節點，與失電負荷相連的節點稱為故障節點；

(2)聯絡線、具有剩余輸送功率的輸電線路用圖的邊v_iv_j表示；

(3)圖的邊v_iv_j權值由聯絡線與輸電線路的冗余輸送功率確定，冗余輸送功率為線路最大約束功率與在運功率的差值，由于聯絡線正常時斷開，故聯絡線冗余輸送功率為該線路的最大約束功率；

4)當配電網絡設備出現故障時，按以下方式確定自愈控制：

(1)配電網絡中變電站的設備出現故障時，在冗余資源結構模型中搜索該變電站對應節點，若節點v存在，則將該節點包含的對應冗余資源S接入替代故障功能資源F工作，以恢復對失電負荷的供電，轉入步驟8)；

(2)若對應的節點冗余資源S不存在，則需重新規劃一條路徑，利用其他線路的冗余輸送功率實現對失電負荷的供電，轉入步驟3)；

(3)在冗余資源結構模型中搜索電源節點到故障節點的所有路徑，若系統是多源網絡，為避免搜索算法只能搜索兩點間的路徑的缺陷，使搜索覆蓋所有電源節點，增加一個虛擬節點與各電源節點相連；

(4)為了使路徑具有恢復失電負荷供電的能力，對尋得的路徑進行篩選，所選路徑需滿足以下約束條件：

①路徑中線路冗余輸送功率的最小值需大于失電負荷功率；

Min d_ij＞Q

②路徑疊加后的配電網絡結構需滿足輻射狀結構，不能長時間出現環網；

5)刪除步驟4)中不滿足約束條件的路徑后組成剩余備選路徑集，在剩余備選路徑集中選擇網損最小的作為最優路徑；

6)將步驟5)中冗余資源結構模型所尋得的最優路徑與當前在運網絡進行疊加，具體操作為：閉合最優路徑所經線路上的所有斷路器，并增加最優路徑所經線路的輸送功率Q，以恢復對失電負荷的供電能力；

二)確定自愈控制方式

7)當配電網絡某處設備發生故障時，首先隔離故障設備，而后搜索步驟一)建立的冗余資源結構模型，找到對應節點，在按照步驟一)中第4)步實施自愈控制；

8)故障設備修復，配電網絡恢復運行。

在本實施例中，通過分析配電網絡中各設備(單元)在系統運行中所發揮的作用及設備(單元)相互之間的關聯關系，結合配電網絡的運行狀態將配電網絡劃分為當前正在運行的功能資源F、可供調用的冗余資源S及路徑單元R以建立配電網資源結構網絡模型，當配電網絡運行處于預警狀態時，冗余資源S應做好投入運行的準備，一旦滑落至緊急狀態或臨界狀態時，系統迅速通過對路徑單元R控制，將冗余資源S接入配電網絡中，以改善電網的運行狀態，防止電網惡化進入故障狀態，通過對配電網絡資源結構的靈活轉換，為配電網絡的容錯控制提供基礎，有效提高配電網可靠性，增強應急能力。

以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。