基于交通风险传播的智慧公路供电重构方法与流程

本发明涉及智慧公路供配电控制。更具体地，本发明涉及基于交通风险传播的智慧公路供电重构方法。

背景技术：

1、智慧公路沿线通常设置视频监控设备、交通状态感知设备、通信设备、交通诱导设备、交通信息发布设备、交通控制设备、事件检测设备以及道路气象监测设备等交通用电设备，不同交通用电设备通过相应供电负荷节点接入智慧公路供配电网络，供配电网络中的可控开关能够改变供电支路之间的连接关系，从而改变交通用电设备的实际供电路径。

2、现有智慧公路供电重构通常依据当前电源运行状态、供电支路运行状态、负荷状态或者预先设定的负荷等级调整供电拓扑，其供电重构判断主要对应供配电网络在当前时刻的运行状态，当局部供电支路发生异常或者供电能力不足时，可以通过改变可控开关状态，将部分供电负荷转移至其他可用供电支路。

3、然而，交通事故、异常拥堵、交通中断、恶劣天气以及隧道异常等交通风险具有沿智慧公路交通路段逐步传播的时间特征，同一交通风险可能先影响一个智慧公路交通路段，再经过一定时间影响其他智慧公路交通路段，相应地，不同智慧公路交通路段中的视频监控、交通状态感知、通信传输、交通诱导、交通信息发布和交通控制等交通技术功能并不是在同一时刻进入供电保障状态。

4、若在当前时刻即按照未来全部交通技术功能同时进入保障状态进行供电重构，会使尚未到达交通功能保障生效时刻的供电要求被提前施加，从而排除部分当前阶段仍能够满足实际供电要求的供电拓扑状态；而如果仅根据最终供电拓扑能否满足未来供电要求进行判断，又不能反映供电拓扑重构需要通过一个或者多个供电切换动作逐步完成的实际过程，特别是不能判断各中间供电拓扑状态在其实际存在期间是否仍然满足当时已经生效的交通功能供电要求。

技术实现思路

1、为解决上述如何将交通风险在不同智慧公路交通路段之间的传播到达时序转换为随时间生效的交通功能供电约束，并在供电拓扑重构需要实际供电切换时间的条件下，根据各供电拓扑状态在其实际存在时间阶段是否满足对应时刻已经生效的交通功能供电约束，确定能够从当前供电拓扑实际执行的供电拓扑状态迁移路径的技术问题，本发明提供了一种基于交通风险传播的智慧公路供电重构方法，包括：在当前计算时刻，根据当前交通风险状态中的当前风险影响路段和风险类型、智慧公路交通路段连接关系以及当前风险类型对应的历史交通风险记录，确定受当前交通风险传播影响的各智慧公路交通路段的风险到达时刻；根据所述风险类型、风险到达时刻和交通技术功能保障规则，确定需要保障的交通技术功能及其交通功能保障生效时刻，根据交通设备供电映射和交通用电设备的最低持续运行功率形成时变交通功能供电约束；根据供配电运行状态中的实际可控开关状态、供配电连接数据和可控开关配置数据，形成当前供电拓扑、供电拓扑状态集合和供电拓扑状态迁移关系，并确定各供电拓扑状态迁移关系对应供电切换动作的动作执行时间；根据供配电运行状态、供配电设备参数和时变交通功能供电约束，形成时变允许供电拓扑集合；从所述当前供电拓扑出发按照供电拓扑状态迁移关系搜索供电拓扑状态迁移路径，根据动作执行时间确定路径中各供电拓扑状态的形成时刻，并确定各非终止供电拓扑状态的存在时间区间，根据各非终止供电拓扑状态在其存在时间区间内是否持续属于对应时刻的时变允许供电拓扑集合，以及终止供电拓扑状态自形成时刻起在当前及后续交通功能保障生效时刻是否均属于对应时刻的时变允许供电拓扑集合，确定风险时序可执行的供电拓扑状态迁移路径，并按照所述风险时序可执行的供电拓扑状态迁移路径执行供电重构。

2、优选地，确定所述风险到达时刻包括：对于具有道路连接关系的两个智慧公路交通路段，当所述当前风险类型对应的历史交通风险记录表明其中一个智慧公路交通路段先受到交通风险影响、另一个智慧公路交通路段随后受到同一交通风险影响时，建立由先受到交通风险影响的智慧公路交通路段指向后受到交通风险影响的智慧公路交通路段的风险传播关系；根据各历史交通风险记录中两个智慧公路交通路段首次被记录为受到所述交通风险影响的时刻之差，确定对应的历史风险传播时间，保留历史风险传播时间大于零的历史交通风险记录，并将全部有效历史风险传播时间的中位数确定为两个智慧公路交通路段之间的风险传播时间。

3、优选地，由所述风险传播关系组成当前风险类型对应的风险传播网络；对于当前风险影响路段至待计算智慧公路交通路段的风险传播路径，将所述风险传播路径中各相邻智慧公路交通路段之间的风险传播时间进行累计，得到对应风险传播路径的风险传播时间；当存在多条风险传播路径时，将当前计算时刻与其中最小的风险传播时间之和确定为所述待计算智慧公路交通路段的风险到达时刻；对于各当前风险影响路段，将当前计算时刻确定为其风险到达时刻。

4、优选地，所述确定需要保障的交通技术功能及其交通功能保障生效时刻，包括：根据所述风险类型从所述交通技术功能保障规则中确定对应智慧公路交通路段需要保障的交通技术功能，并将对应智慧公路交通路段的风险到达时刻确定为所述交通技术功能的交通功能保障生效时刻；根据所述交通设备供电映射确定需要保障的交通技术功能对应的交通用电设备；当同一交通用电设备承担两个以上需要保障的交通技术功能且对应不同的交通功能保障生效时刻时，将其中最早的交通功能保障生效时刻确定为该交通用电设备的交通功能保障生效时刻。

5、优选地，根据所述交通设备供电映射确定各需要保障的交通用电设备接入的供电负荷节点；对于每一个供电负荷节点，将接入该供电负荷节点且需要保障的交通用电设备中，在对应时刻已经达到其交通功能保障生效时刻的交通用电设备的最低持续运行功率进行求和，得到该供电负荷节点在对应时刻由已经生效的交通功能保障要求形成的最低供电功率；由各供电负荷节点在不同时刻对应的最低供电功率形成所述时变交通功能供电约束。

6、优选地，形成所述当前供电拓扑、供电拓扑状态集合和供电拓扑状态迁移关系，包括：根据实际可控开关状态和供配电连接数据确定当前供电拓扑；根据所述可控开关配置数据取得各可控开关允许形成的开关状态以及禁止同时出现的开关状态组合，生成可控开关状态组合并删除包含所述禁止同时出现的开关状态组合的可控开关状态组合，根据剩余可控开关状态组合对应的供电连接关系形成供电拓扑状态集合；对于供电拓扑状态集合中的两个供电拓扑状态，当供电控制系统能够通过一次供电切换动作将其中一个供电拓扑状态对应的开关状态改变为另一个供电拓扑状态对应的开关状态，且动作后的开关状态组合属于所述剩余可控开关状态组合时，建立由前一供电拓扑状态指向后一供电拓扑状态的供电拓扑状态迁移关系；对于需要多个可控开关依次改变状态才能完成的供电拓扑转换，按照各可控开关的实际执行顺序分别形成供电切换动作，并将每次供电切换动作完成后的开关状态组合对应的供电连接关系分别作为供电拓扑状态。

7、优选地，对于每一个供电拓扑状态迁移关系，确定对应供电切换动作的动作执行时间；所述动作执行时间为从供电控制系统开始执行对应供电切换动作，至对应可控开关完成动作、读取到实际开关状态和实际供配电运行状态并完成当前供电切换动作的反馈判断所经历的时间。

8、优选地，形成所述时变允许供电拓扑集合包括：针对所述供电拓扑状态集合中的每一个供电拓扑状态，根据所述供配电运行状态、供配电设备参数和对应时刻的时变交通功能供电约束进行供配电可行性计算；其中，对于交通功能保障生效时刻已经到达的交通用电设备，将其当前运行功率与最低持续运行功率中的较大值作为供电需求，对于其他实际供电负荷按照当前实际运行功率确定供电需求；当所述供电拓扑状态下的上述供电需求能够得到满足，并且电源供电功率不超过对应可供功率、供电支路传输功率不超过对应允许输送功率且供电节点电压处于对应允许电压范围时，将所述供电拓扑状态确定为对应时刻的允许供电拓扑状态；由对应时刻的全部允许供电拓扑状态组成该时刻的时变允许供电拓扑集合。

9、优选地，确定所述风险时序可执行的供电拓扑状态迁移路径包括：针对待验证的供电拓扑状态迁移路径，以当前供电拓扑作为其起始供电拓扑状态，根据该待验证的供电拓扑状态迁移路径中各供电拓扑状态迁移关系对应供电切换动作的动作执行时间进行累计，依次确定路径中各供电拓扑状态的形成时刻，并将相邻两个供电拓扑状态的形成时刻之间的时间段确定为前一供电拓扑状态的存在时间区间；判断路径中的各非终止供电拓扑状态在各自存在时间区间内是否始终属于对应时刻的时变允许供电拓扑集合，并判断终止供电拓扑状态在形成时刻以及其后各交通功能保障生效时刻是否均属于对应时刻的时变允许供电拓扑集合，将满足上述条件的待验证的供电拓扑状态迁移路径确定为风险时序可执行的供电拓扑状态迁移路径；当存在一条以上风险时序可执行的供电拓扑状态迁移路径时，选择其中各供电切换动作的动作执行时间之和最小的供电拓扑状态迁移路径，并按照所选择的供电拓扑状态迁移路径依次执行供电切换动作；在每次供电切换动作完成后读取实际开关状态和实际供配电运行状态，当实际供电拓扑与计划到达的供电拓扑状态一致且满足当前已经生效的交通功能供电约束和供配电网络电气运行要求时，继续执行下一供电切换动作。

10、本发明的有益效果在于：

11、与仅根据当前供配电运行状态或者固定负荷等级进行供电重构的方式相比，本发明首先根据当前交通风险状态及同类历史交通风险记录确定不同智慧公路交通路段的风险到达时刻，并将风险到达时刻转换为交通功能保障生效时刻，使交通风险传播过程能够直接形成具有明确时间属性的交通功能供电约束。

12、进一步地，本发明根据各时刻已经生效的交通功能供电约束判断不同供电拓扑状态是否允许存在，由此形成随时间变化的时变允许供电拓扑集合；因此，同一供电拓扑状态能够在尚未到达新的交通功能保障生效时刻以前作为合法供电拓扑状态存在，并在新的交通功能供电约束生效且该供电拓扑状态不能继续满足要求时退出对应时刻的时变允许供电拓扑集合，避免将未来供电要求无差别地提前施加于当前供电重构过程。

13、进一步地，本发明根据各供电切换动作的动作执行时间确定供电拓扑状态迁移路径中各供电拓扑状态的形成时刻和实际存在时间区间，并要求各供电拓扑状态在其实际存在时间阶段满足对应时刻的交通功能供电约束和供配电网络电气运行要求，从而使交通风险传播时序不仅影响最终供电拓扑的选择，而且能够直接改变从当前供电拓扑出发可实际执行的供电拓扑状态迁移路径。

14、此外，在实际供电重构过程中，本发明在供电切换动作执行后读取实际开关状态和实际供配电运行状态进行反馈判断，当实际执行结果偏离计划供电拓扑状态或者不能继续满足当前供电要求时，停止剩余供电切换动作并基于当前实际状态重新进行供电重构计算，从而使计算得到的供电拓扑状态迁移路径与实际供电网络的执行结果保持一致。