本發(fā)明涉及一種評(píng)估方法，尤其涉及一種基于圖計(jì)算的配電網(wǎng)關(guān)鍵負(fù)荷恢復(fù)方法。

背景技術(shù)：

1、在電力系統(tǒng)中，配電網(wǎng)作為電力傳輸與分配的終端環(huán)節(jié)，承擔(dān)著將電能從輸電系統(tǒng)安全、可靠地輸送給用戶的重任。然而，隨著電力負(fù)荷的迅猛增長(zhǎng)，配電網(wǎng)的供電可靠性問(wèn)題日益凸顯，特別是在發(fā)生永久性故障時(shí)，如何快速、準(zhǔn)確地定位并隔離故障區(qū)域，同時(shí)有效地將非故障失電區(qū)段的負(fù)荷轉(zhuǎn)移到其他正常運(yùn)行的饋線上，成為電力行業(yè)亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

2、分布式電源作為新能源的重要組成部分，其在配電網(wǎng)中的應(yīng)用日益廣泛。在極端事件下，當(dāng)配電網(wǎng)的主要電力設(shè)施不可用且故障持續(xù)一定時(shí)間時(shí)，分布式電源可以發(fā)揮重要作用，向關(guān)鍵負(fù)荷供電。然而，分布式電源的容量有限，每個(gè)分布式電源必須首先提供其本地負(fù)載，如果有額外的容量，才可以用于恢復(fù)電網(wǎng)的關(guān)鍵負(fù)載。因此，在恢復(fù)關(guān)鍵負(fù)載期間，需要綜合考慮分布式電源的容量限制以及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行和拓?fù)浼s束，以確保恢復(fù)的可行性和有效性。

3、現(xiàn)有配電網(wǎng)供電恢復(fù)研究大多基于鄰接矩陣搜索恢復(fù)路徑，在描述配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其動(dòng)態(tài)變化時(shí)存在明顯不足，具體表現(xiàn)在：1.傳統(tǒng)模型難以準(zhǔn)確描述配電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)特性，如故障發(fā)生時(shí)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)快速變化以及分布式電源的動(dòng)態(tài)接入和退出；2.對(duì)于大規(guī)模的配電網(wǎng)，傳統(tǒng)算法在處理復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和大量數(shù)據(jù)時(shí)，計(jì)算效率低下，無(wú)法滿足實(shí)時(shí)性要求；3.傳統(tǒng)方法往往對(duì)各個(gè)元件或區(qū)域進(jìn)行單獨(dú)分析，缺乏對(duì)配電網(wǎng)整體關(guān)聯(lián)性的深入挖掘，導(dǎo)致評(píng)估結(jié)果不夠準(zhǔn)確和全面。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于圖計(jì)算的配電網(wǎng)關(guān)鍵負(fù)荷恢復(fù)方法，該方法能夠在主供電源中斷時(shí)，優(yōu)化關(guān)鍵負(fù)荷的恢復(fù)，減少開(kāi)關(guān)操作次數(shù)，提高實(shí)施效率。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種基于圖計(jì)算的配電網(wǎng)關(guān)鍵負(fù)荷恢復(fù)方法，包括：

4、建立圖論模型，將配電網(wǎng)絡(luò)建模為一個(gè)無(wú)向圖g＝(v,e)，其中v代表節(jié)點(diǎn)集合，包括配電網(wǎng)絡(luò)中的所有負(fù)荷和分布式電源，負(fù)荷分為關(guān)鍵負(fù)荷和非關(guān)鍵負(fù)荷；e代表邊集合，包括配電網(wǎng)絡(luò)中的開(kāi)關(guān)；

5、使用dijkstra算法確定從每個(gè)分布電源到每個(gè)關(guān)鍵負(fù)荷的最短路徑；

6、構(gòu)建分布式電源節(jié)點(diǎn)的可行恢復(fù)樹(shù)，每個(gè)恢復(fù)樹(shù)由與該分布式電源相關(guān)的兩個(gè)或多個(gè)關(guān)鍵負(fù)荷的組合確定，并進(jìn)行潮流計(jì)算以檢驗(yàn)各恢復(fù)樹(shù)中關(guān)鍵負(fù)荷恢復(fù)的可行性；

7、通過(guò)優(yōu)化負(fù)荷恢復(fù)模型，并利用混合整數(shù)線性規(guī)劃(milp)方法求解，獲得最佳的恢復(fù)樹(shù)組合，以最大化地向關(guān)鍵負(fù)荷提供能量，并同時(shí)最小化開(kāi)關(guān)操作次數(shù)。

8、進(jìn)一步地，dijkstra算法包括以下步驟：

9、i)初始化：創(chuàng)建一個(gè)未訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)集合，將所有關(guān)鍵負(fù)荷節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為未訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)，為每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)臨時(shí)距離值，設(shè)置分布式電源節(jié)點(diǎn)到自身的距離為0，到其他所有節(jié)點(diǎn)的距離為無(wú)窮大，選擇任意一個(gè)分布式電源節(jié)點(diǎn)作為起始節(jié)點(diǎn)；

10、ii)選擇節(jié)點(diǎn)：從未訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)集合中選擇一個(gè)到起始節(jié)點(diǎn)的距離是最小的節(jié)點(diǎn)，作為當(dāng)前處理節(jié)點(diǎn)；

11、iii)更新距離：對(duì)于當(dāng)前處理節(jié)點(diǎn)的每一個(gè)未訪問(wèn)鄰居節(jié)點(diǎn)，計(jì)算從起始節(jié)點(diǎn)通過(guò)當(dāng)前處理節(jié)點(diǎn)到達(dá)該鄰居節(jié)點(diǎn)的距離，并更新該鄰居節(jié)點(diǎn)的最短路徑估計(jì)值；

12、iv)更新節(jié)點(diǎn)：將當(dāng)前處理節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為已訪問(wèn)，并從未訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)集合中移除該節(jié)點(diǎn)；

13、v)重復(fù)：重復(fù)步驟ii)至iv)，直到所有節(jié)點(diǎn)都被訪問(wèn)。

14、進(jìn)一步地，構(gòu)建分布式電源節(jié)點(diǎn)的可行恢復(fù)樹(shù)包括以下步驟：

15、i)路徑組合，對(duì)于每個(gè)分布式電源節(jié)點(diǎn)，將所有通往不同關(guān)鍵負(fù)荷的最短路徑組合起來(lái)，形成可能的恢復(fù)樹(shù)；

16、ii)負(fù)荷流計(jì)算，對(duì)每個(gè)可能的恢復(fù)樹(shù)進(jìn)行負(fù)荷流計(jì)算，以驗(yàn)證其是否滿足配電網(wǎng)絡(luò)的操作約束，包括電壓限制、線路電流限制和分布電源的功率容量限制；

17、iii)可行性檢查，如果一個(gè)恢復(fù)樹(shù)在負(fù)荷潮流計(jì)算中滿足所有操作約束，則認(rèn)為它是可行的；否則，將其從可行恢復(fù)樹(shù)的集合中移除。

18、進(jìn)一步地，優(yōu)化負(fù)荷恢復(fù)模型時(shí)，對(duì)目標(biāo)函數(shù)確定，定義兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)，第一個(gè)是最大化向關(guān)鍵負(fù)荷提供的能量，第二個(gè)是最小化開(kāi)關(guān)操作次數(shù)，通過(guò)權(quán)重因子進(jìn)行平衡。

19、進(jìn)一步地，優(yōu)化負(fù)荷恢復(fù)模型時(shí)，對(duì)約束條件確定，約束條件包括每個(gè)分布電源只能通過(guò)一個(gè)恢復(fù)樹(shù)供電、每個(gè)關(guān)鍵負(fù)荷只能由一個(gè)恢復(fù)樹(shù)供電以及每個(gè)非關(guān)鍵負(fù)荷在恢復(fù)樹(shù)中只能被恢復(fù)一次的約束條件。

20、本發(fā)明以配電網(wǎng)圖模型為基礎(chǔ)，對(duì)故障后的配電網(wǎng)進(jìn)行供電恢復(fù)，建立了圖計(jì)算框架下配電網(wǎng)運(yùn)行約束與適應(yīng)配電網(wǎng)拓?fù)渥兓某绷饔?jì)算模型，利用最小生成樹(shù)理論劃定了停電范圍并構(gòu)建了恢復(fù)路徑集合，根據(jù)供電可靠性與恢復(fù)目標(biāo)的相關(guān)程度確定了恢復(fù)目標(biāo)優(yōu)先級(jí)，并在此基礎(chǔ)上建立了一種拓?fù)溲莼Ｐ?，?duì)恢復(fù)策略進(jìn)行優(yōu)化，該模型能夠綜合利用停電區(qū)域重復(fù)一次轉(zhuǎn)供和二次轉(zhuǎn)供恢復(fù)供電，根據(jù)恢復(fù)目標(biāo)確定最優(yōu)恢復(fù)策略。其有益效果是：

21、(1)圖計(jì)算技術(shù)以圖的形式表示數(shù)據(jù)，與配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有天然的一致性，能夠準(zhǔn)確、靈活地表示配電網(wǎng)的復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

22、(2)在處理大規(guī)模配電網(wǎng)的故障恢復(fù)時(shí)，利用dijkstra算法快速搜索最優(yōu)的故障恢復(fù)路徑；且結(jié)合圖計(jì)算技術(shù)可以并行處理圖中的節(jié)點(diǎn)和邊，大大提高了計(jì)算效率。

23、(3)通過(guò)分析各個(gè)元件之間的電氣連接關(guān)系以及故障發(fā)生時(shí)的影響傳播路徑，全面考慮配電網(wǎng)的整體特性，能夠制定出更合理、更有效的故障恢復(fù)方案。

24、綜上所述，本發(fā)明考慮分布式電源有限的供電容量和受拓?fù)浼s束的關(guān)鍵負(fù)荷。優(yōu)化切換操作的總數(shù)，從而有助于電網(wǎng)調(diào)度人員在更短的時(shí)間內(nèi)更有效地實(shí)施恢復(fù)計(jì)劃。該方法適用于大型配電網(wǎng)，可最大限度地利用分布式電源的多余容量，以最小的開(kāi)關(guān)切換次數(shù)恢復(fù)電網(wǎng)的關(guān)鍵負(fù)荷。

技術(shù)特征：

1.一種基于圖計(jì)算的配電網(wǎng)關(guān)鍵負(fù)荷恢復(fù)方法，其特征是：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖計(jì)算的配電網(wǎng)關(guān)鍵負(fù)荷恢復(fù)方法，其特征是：dijkstra算法包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖計(jì)算的配電網(wǎng)關(guān)鍵負(fù)荷恢復(fù)方法，其特征是：構(gòu)建分布式電源節(jié)點(diǎn)的可行恢復(fù)樹(shù)包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖計(jì)算的配電網(wǎng)關(guān)鍵負(fù)荷恢復(fù)方法，其特征是：優(yōu)化負(fù)荷恢復(fù)模型時(shí)，對(duì)目標(biāo)函數(shù)確定，定義兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)，第一個(gè)是最大化向關(guān)鍵負(fù)荷提供的能量，第二個(gè)是最小化開(kāi)關(guān)操作次數(shù)，通過(guò)權(quán)重因子進(jìn)行平衡。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖計(jì)算的配電網(wǎng)關(guān)鍵負(fù)荷恢復(fù)方法，其特征是：優(yōu)化負(fù)荷恢復(fù)模型時(shí)，對(duì)約束條件確定，約束條件包括每個(gè)分布電源只能通過(guò)一個(gè)恢復(fù)樹(shù)供電、每個(gè)關(guān)鍵負(fù)荷只能由一個(gè)恢復(fù)樹(shù)供電以及每個(gè)非關(guān)鍵負(fù)荷在恢復(fù)樹(shù)中只能被恢復(fù)一次的約束條件。

技術(shù)總結(jié)
一種基于圖計(jì)算的配電網(wǎng)關(guān)鍵負(fù)荷恢復(fù)方法，包括：將配電網(wǎng)絡(luò)建模為一個(gè)無(wú)向圖G＝(V,E)，其中V代表節(jié)點(diǎn)集合，包括配電網(wǎng)絡(luò)中的所有負(fù)荷和分布式電源，負(fù)荷分為關(guān)鍵負(fù)荷和非關(guān)鍵負(fù)荷；E代表邊集合，包括配電網(wǎng)絡(luò)中的開(kāi)關(guān)；使用Dijkstra算法確定從每個(gè)分布電源到每個(gè)關(guān)鍵負(fù)荷的最短路徑；構(gòu)建分布式電源節(jié)點(diǎn)的可行恢復(fù)樹(shù)，每個(gè)恢復(fù)樹(shù)由與該分布式電源相關(guān)的兩個(gè)或多個(gè)關(guān)鍵負(fù)荷的組合確定，并進(jìn)行潮流計(jì)算以檢驗(yàn)各恢復(fù)樹(shù)中關(guān)鍵負(fù)荷恢復(fù)的可行性；通過(guò)優(yōu)化負(fù)荷恢復(fù)模型，并利用混合整數(shù)線性規(guī)劃方法求解，獲得最佳的恢復(fù)樹(shù)組合。優(yōu)點(diǎn)是：該方法能夠在主供電源中斷時(shí)，優(yōu)化關(guān)鍵負(fù)荷的恢復(fù)，減少開(kāi)關(guān)操作次數(shù)，提高實(shí)施效率。

技術(shù)研發(fā)人員：田小蕾,王丹,孫庚,李璐,邢朗淳,何彬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司阜新供電公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15