基于配电网图拓扑简化的多级转供路径识别方法及装置与流程

1.本技术涉及配电网拓扑技术领域，尤其涉及一种基于配电网图拓扑简化的多级转供路径识别方法及装置。


背景技术：

2.随着电网互联规模的不断扩大，电力系统的复杂性逐步增加，电网的可靠运行迎来了新的挑战。传统配电网络呈典型的放射状态，其任意一条支流上发生电源输电线过载和重载、电流负荷量过大、电流过热传输等都会影响其接收点的电流走势，导致大范围停电，从而影响行业的正常运转。近年来国内外发生多起同塔双回线路、母线跳闸以及连锁故障等较小概率事故，导致变电站全停，进而造成大面积停电。此外，受短期的气候变化、负荷转移等影响，也已发生多起变电站全停引起的局部大停电事故。与此同时，配电网的日益复杂化和自动化使得配电网在大面积停电时负荷转供决策的考虑因素增多，人工决策时间过长，效率低的弊端开始显现。配电网与用户密切相关，如何在大面积停电时以最短的时间恢复最大量的负荷成为考验配网调控人员能力的重要试金石。
3.目前，在配电网大规模停电的情况下，一般的转供路径的获取是在配电网发生故障后，才根据系统中设置的转供路径求取方法进行在该情况下的转供路径获取和识别，这对实时性要求越来越严格的智能电网的发展是一个阻碍，在进行故障发生后的路径恢复的这段过程中，可能会造成较大的损失。


技术实现要素：

4.本技术公开了一种基于配电网图拓扑简化的多级转供路径识别方法及装置，以解决目前在配电网大规模停电的情况下，一般的转供路径的获取是在配电网发生故障后，才根据系统中设置的转供路径求取方法进行在该情况下的转供路径获取和识别，这对实时性要求越来越严格的智能电网的发展是一个阻碍，在进行故障发生后的路径恢复的这段过程中，可能会造成较大的损失的技术问题。
5.本技术第一方面公开了一种基于配电网图拓扑简化的多级转供路径识别方法，包括：
6.对目标配电网的所有主变节点进行编号，确定编号结果；
7.根据拓扑分析，对每台主变相邻馈线进行馈线识别，确定单路径转供馈线和多路径转供馈线，其中，所述单路径转供馈线是指某负荷停电时只有一条恢复路径，所述多路径转供馈线是指某负荷停电时有至少2条的恢复路径；
8.根据所述编号结果，对所述目标配电网进行拓扑分析，构建配电网主变关联矩阵；
9.随机将一个正常主变假设为故障主变，根据所述配电网主变关联矩阵确定所述故障主变的直连主变和次连主变，并由此确定负荷转移区域，其中所述直连主变为与所述故障主变存在联络关系的主变，所述次连主变为与所述直连主变存在着联络关系的主变；
10.确定每一条多路径转供馈线的负荷转移系数；
11.根据所述单路径转供馈线、所述多路径转供馈线和所述负荷转移系数，以最大可恢复供电量作为目标构建目标函数，以线路约束和主变约束构建约束条件，建立最优化问题，并利用整数规划法求解所述最优化问题，确定转供路径方案和最大可恢复供电量；
12.根据所述转供路径方案，确定主变过载向量，其中，所述主变过载向量包括每台主变的过载容量；
13.判断所述主变过载向量中每台主变的过载容量是否全部小于或等于0，若是，则进一步判断所述转供路径方案的最大可恢复供电量是否大于或等于所述故障主变的正常电量，若是，则保留所述转供路径方案；
14.重复确定转供路径方案30次，根据全部保留的转供路径方案，确定转供路径选择集合；
15.确定本区域的最低要求供电量，以及确定所述转供路径选择集合中每种转供路径方案下电力系统总能量，确定目标转供路径方案，并进一步根据所述目标转供路径方案，确定最优转供路径哈希表，其中，所述本区域的最低要求供电量为当前状态下的整个电力系统总能量，所述目标转供路径方案是指电力系统总能量大于或等于所述最低要求供电量的转供路径方案，所述最优转供路径哈希表以目标转供路径方案下电力系统总能量为键，并以对应目标转供路径方案为值；
16.根据所述每种转供路径方案下电力系统总能量，按照从小到大对所述最优转供路径哈希表进行排序处理，确定有序转供路径；
17.利用仿真程序对所述有序转供路径中的转供路径方案进行遍历处理，包括对所述有序转供路径中的转供路径方案进行电力转供后的电力潮流断面，若所述有序转供路径中的转供路径方案满足预设的电网安全稳定条件，则确定最佳转供路径；
18.若所述假设为故障主变的正常主变存在转供需求，则输出所述最优转供路径。
19.可选的，所述根据所述编号结果，对所述目标配电网进行拓扑分析，构建配电网主变关联矩阵，包括：
20.通过如下公式构建所述配电网主变关联矩阵：
[0021][0022]
其中，a表示配电网主变关联矩阵，m表示编号为idm的主变节点，n表示编号为idn的主变节点，a
mn
＝1表示两主变之间为联通状态，a
mn
＝0表示两主变之间为断开状态。
[0023]
可选的，所述确定每一条多路径转供馈线的负荷转移系数包括：
[0024]
针对任一多路径转供馈线，获取转供路径上的需要动作的联络开关总数量，以及获取需要动作的联络开关闭合所花费的时间；
[0025]
根据转供路径上的需要动作的联络开关总数量和需要动作的联络开关闭合所花费的时间，确定所述任一多路径转供馈线的负荷转移系数；
[0026]
确定每一条多路径转供馈线的负荷转移系数。
[0027]
可选的，所述根据转供路径上的需要动作的联络开关总数量和需要动作的联络开关闭合所花费的时间，确定所述任一多路径转供馈线的负荷转移系数，包括：
[0028]
通过如下公式确定所述任一多路径转供馈线的负荷转移系数：
[0029][0030]
其中，wj表示多路径转供馈线j的负荷转移系数，u表示转供路径上的需要动作的联络开关总数量，k表示所述转供路径上的每一个需要动作的联络开关，ck表示需要动作的联络开关闭合所花费的时间。
[0031]
可选的，所述根据所述单路径转供馈线、所述多路径转供馈线和所述负荷转移系数，以最大可恢复供电量作为目标构建目标函数，以线路约束和主变约束构建约束条件，建立最优化问题，包括：
[0032]
获取单路径转供馈线上所需转供的负荷量、多路径转供馈线上所需转供的负荷量、单路径转供馈线的数量和多路径转供馈线的数量，并进一步根据预设的单路径转供馈线恢复系数和预设的多路径转供馈线恢复系数，以最大可恢复供电量作为目标构建目标函数；
[0033]
获取单路径转供馈线转移侧线路的额定容量、单路径转供馈线转移侧线路的初始负载率、多路径转供馈线的线路容量、多路径转供馈线的初始负载率、所有转移至同一主变的单路径和多路径转供馈线的集合、所述同一主变的限定容量、所述同一主变的初始负载率和所述同一主变的最大允许负载率，并进一步根据所述单路径转供馈线上所需转供的负荷量、所述多路径转供馈线上所需转供的负荷量、所述单路径转供馈线恢复系数、所述多路径转供馈线恢复系数和所述每一条多路径转供馈线的负荷转移系数，以线路约束和主变约束构建约束条件；
[0034]
根据所述目标函数和所述约束条件，建立最优化问题。
[0035]
可选的，所述根据所述单路径转供馈线、所述多路径转供馈线和所述负荷转移系数，以最大可恢复供电量作为目标构建目标函数，以线路约束和主变约束构建约束条件，建立最优化问题，包括：
[0036]
通过如下公式建立最优化问题：
[0037][0038][0039]
其中，f表示最大可恢复供电量，xi表示第i条单路径转供馈线上所需转供的负荷量，yj表示第j条多路径转供馈线上所需转供的负荷量，n表示单路径转供馈线的数量，m表示多路径转供馈线的数量，αi表示单路径转供馈线恢复系数，βj表示多路径转供馈线恢复系数，ri表示第i条单路径转供馈线转移侧线路的额定容量，αi表示第i条单路径转供馈线转移侧线路的初始负载率，rj表示多路径转供馈线j的线路容量，bj表示多路径转供馈线j的初始负载率，wj表示多路径转供馈线j的负荷转移系数，ω表示所有转移至同一主变的单路径和多路径转供馈线的集合，u
l
表示所述同一主变的限定容量，e
l
表示所述同一主变的初始负载
率，e
lmax
表示所述同一主变的最大允许负载率。
[0040]
可选的，所述根据所述转供路径方案，确定主变过载向量，包括：
[0041]
根据所述转供路径方案，获取单路径转供馈线上所需转供的负荷量和多路径转供馈线上所需转供的负荷量，以及针对任一台主变，获取所有转移至所述任一台主变的单路径和多路径转供馈线的集合、所述任一台主变的限定容量、所述任一台主变的最大允许负载率和所述任一台主变的初始负载率；
[0042]
根据所述单路径转供馈线上所需转供的负荷量、所述多路径转供馈线上所需转供的负荷量、所有转移至所述任一台主变的单路径和多路径转供馈线的集合、所述任一台主变的限定容量、所述任一台主变的最大允许负载率和所述任一台主变的初始负载率，确定所述任一台主变的过载容量；
[0043]
根据所述任一台主变的过载容量，确定主变过载向量。
[0044]
可选的，所述根据所述单路径转供馈线上所需转供的负荷量、所述多路径转供馈线上所需转供的负荷量、所有转移至所述任一台主变的单路径和多路径转供馈线的集合、所述任一台主变的限定容量、所述任一台主变的最大允许负载率和所述任一台主变的初始负载率，确定所述任一台主变的过载容量，包括；
[0045]
通过如下公式确定所述任一台主变的过载容量：
[0046][0047]
其中，pk表示第k台主变的过载容量，ωk表示所有转移至第k台主变的单路径和多路径转供馈线的集合，xi表示第i条单路径转供馈线上所需转供的负荷量，yj表示第j条多路径转供馈线上所需转供的负荷量，uk表示第k台主变的限定容量，e
kmax
表示第k台主变的最大允许负载率，ek表示第k台主变的初始负载率。
[0048]
可选的，所述判断所述主变过载向量中每台主变的过载容量是否全部小于或等于0，包括：
[0049]
若所述主变过载向量中存在过载容量大于0的主变，则将过载容量大于0的主变对应的直连主变设置为新的故障主变，进行次连主变向直连主变的转供，并重新确定转供路径方案。
[0050]
本技术第二方面公开了一种基于配电网图拓扑简化的多级转供路径识别装置，所述基于配电网图拓扑简化的多级转供路径识别装置应用于本技术第一方面公开的基于配电网图拓扑简化的多级转供路径识别方法，所述基于配电网图拓扑简化的多级转供路径识别装置包括：
[0051]
编号模块，用于对目标配电网的所有主变节点进行编号，确定编号结果；
[0052]
馈线识别模块，用于根据拓扑分析，对每台主变相邻馈线进行馈线识别，确定单路径转供馈线和多路径转供馈线，其中，所述单路径转供馈线是指某负荷停电时只有一条恢复路径，所述多路径转供馈线是指某负荷停电时有至少2条的恢复路径；
[0053]
矩阵构建模块，用于根据所述编号结果，对所述目标配电网进行拓扑分析，构建配电网主变关联矩阵；
[0054]
直连次连主变确定模块，用于随机将一个正常主变假设为故障主变，根据所述配电网主变关联矩阵确定所述故障主变的直连主变和次连主变，并由此确定负荷转移区域，
其中所述直连主变为与所述故障主变存在联络关系的主变，所述次连主变为与所述直连主变存在着联络关系的主变；
[0055]
负荷转移系数确定模块，用于确定每一条多路径转供馈线的负荷转移系数；
[0056]
转供路径方案确定模块，用于根据所述单路径转供馈线、所述多路径转供馈线和所述负荷转移系数，以最大可恢复供电量作为目标构建目标函数，以线路约束和主变约束构建约束条件，建立最优化问题，并利用整数规划法求解所述最优化问题，确定转供路径方案和最大可恢复供电量；
[0057]
主变过载向量确定模块，用于根据所述转供路径方案，确定主变过载向量，其中，所述主变过载向量包括每台主变的过载容量；
[0058]
过载容量判断模块，用于判断所述主变过载向量中每台主变的过载容量是否全部小于或等于0，若是，则进一步判断所述转供路径方案的最大可恢复供电量是否大于或等于所述故障主变的正常电量，若是，则保留所述转供路径方案；
[0059]
转供路径选择集合确定模块，用于重复确定转供路径方案30次，根据全部保留的转供路径方案，确定转供路径选择集合；
[0060]
哈希表确定模块，用于确定本区域的最低要求供电量，以及确定所述转供路径选择集合中每种转供路径方案下电力系统总能量，确定目标转供路径方案，并进一步根据所述目标转供路径方案，确定最优转供路径哈希表，其中，所述本区域的最低要求供电量为当前状态下的整个电力系统总能量，所述目标转供路径方案是指电力系统总能量大于或等于所述最低要求供电量的转供路径方案，所述最优转供路径哈希表以目标转供路径方案下电力系统总能量为键，并以对应目标转供路径方案为值；
[0061]
有序转供路径确定模块，用于根据所述每种转供路径方案下电力系统总能量，按照从小到大对所述最优转供路径哈希表进行排序处理，确定有序转供路径；
[0062]
最佳转供路径确定模块，用于利用仿真程序对所述有序转供路径中的转供路径方案进行遍历处理，包括对所述有序转供路径中的转供路径方案进行电力转供后的电力潮流断面，若所述有序转供路径中的转供路径方案满足预设的电网安全稳定条件，则确定最佳转供路径；
[0063]
最优转供路径输出模块，用于若所述假设为故障主变的正常主变存在转供需求，则输出所述最优转供路径。
[0064]
可选的，所述矩阵构建模块用于通过如下公式构建所述配电网主变关联矩阵：
[0065][0066]
其中，a表示配电网主变关联矩阵，m表示编号为idm的主变节点，n表示编号为idn的主变节点，a
mn
＝1表示两主变之间为联通状态，a
mn
＝0表示两主变之间为断开状态。
[0067]
可选的，所述负荷转移系数确定模块包括：
[0068]
第一参数获取单元，用于针对任一多路径转供馈线，获取转供路径上的需要动作的联络开关总数量，以及获取需要动作的联络开关闭合所花费的时间；
[0069]
负荷转移系数确定单元，用于根据转供路径上的需要动作的联络开关总数量和需要动作的联络开关闭合所花费的时间，确定所述任一多路径转供馈线的负荷转移系数；以
及确定每一条多路径转供馈线的负荷转移系数。
[0070]
可选的，所述负荷转移系数确定单元用于：通过如下公式确定所述任一多路径转供馈线的负荷转移系数：
[0071][0072]
其中，wj表示多路径转供馈线j的负荷转移系数，u表示转供路径上的需要动作的联络开关总数量，k表示所述转供路径上的每一个需要动作的联络开关，ck表示需要动作的联络开关闭合所花费的时间。
[0073]
可选的，所述转供路径方案确定模块，包括：
[0074]
目标函数构建单元，用于获取单路径转供馈线上所需转供的负荷量、多路径转供馈线上所需转供的负荷量、单路径转供馈线的数量和多路径转供馈线的数量，并进一步根据预设的单路径转供馈线恢复系数和预设的多路径转供馈线恢复系数，以最大可恢复供电量作为目标构建目标函数；
[0075]
约束条件构建单元，用于获取单路径转供馈线转移侧线路的额定容量、单路径转供馈线转移侧线路的初始负载率、多路径转供馈线的线路容量、多路径转供馈线的初始负载率、所有转移至同一主变的单路径和多路径转供馈线的集合、所述同一主变的限定容量、所述同一主变的初始负载率和所述同一主变的最大允许负载率，并进一步根据所述单路径转供馈线上所需转供的负荷量、所述多路径转供馈线上所需转供的负荷量、所述单路径转供馈线恢复系数、所述多路径转供馈线恢复系数和所述每一条多路径转供馈线的负荷转移系数，以线路约束和主变约束构建约束条件；
[0076]
最优化问题建立单元，用于根据所述目标函数和所述约束条件，建立最优化问题。
[0077]
可选的，所述转供路径方案确定模块用于通过如下公式建立最优化问题：
[0078][0079][0080]
其中，f表示最大可恢复供电量，xi表示第i条单路径转供馈线上所需转供的负荷量，yj表示第j条多路径转供馈线上所需转供的负荷量，n表示单路径转供馈线的数量，m表示多路径转供馈线的数量，αi表示单路径转供馈线恢复系数，βj表示多路径转供馈线恢复系数，ri表示第i条单路径转供馈线转移侧线路的额定容量，ai表示第i条单路径转供馈线转移侧线路的初始负载率，rj表示多路径转供馈线j的线路容量，bj表示多路径转供馈线j的初始负载率，wj表示多路径转供馈线j的负荷转移系数，ω表示所有转移至同一主变的单路径和多路径转供馈线的集合，u
l
表示所述同一主变的限定容量，e
l
表示所述同一主变的初始负载率，e
lmax
表示所述同一主变的最大允许负载率。
[0081]
可选的，所述主变过载向量确定模块包括：
[0082]
第二参数获取单元，用于根据所述转供路径方案，获取单路径转供馈线上所需转供的负荷量和多路径转供馈线上所需转供的负荷量，以及针对任一台主变，获取所有转移至所述任一台主变的单路径和多路径转供馈线的集合、所述任一台主变的限定容量、所述任一台主变的最大允许负载率和所述任一台主变的初始负载率；
[0083]
过载容量确定单元，用于根据所述单路径转供馈线上所需转供的负荷量、所述多路径转供馈线上所需转供的负荷量、所有转移至所述任一台主变的单路径和多路径转供馈线的集合、所述任一台主变的限定容量、所述任一台主变的最大允许负载率和所述任一台主变的初始负载率，确定所述任一台主变的过载容量；
[0084]
主变过载向量确定单元，用于根据所述任一台主变的过载容量，确定主变过载向量。
[0085]
可选的，所述过载容量确定单元用于通过如下公式确定所述任一台主变的过载容量：
[0086][0087]
其中，pk表示第k台主变的过载容量，ωk表示所有转移至第k台主变的单路径和多路径转供馈线的集合，xi表示第i条单路径转供馈线上所需转供的负荷量，yj表示第j条多路径转供馈线上所需转供的负荷量，uk表示第k台主变的限定容量，e
kmax
表示第k台主变的最大允许负载率，ek表示第k台主变的初始负载率。
[0088]
可选的，所述过载容量判断模块包括：
[0089]
判断所述主变过载向量中每台主变的过载容量是否全部小于或等于0，若所述主变过载向量中存在过载容量大于0的主变，则将过载容量大于0的主变对应的直连主变设置为新的故障主变，进行次连主变向直连主变的转供，并重新确定转供路径方案。
[0090]
本技术涉及配电网拓扑技术领域，公开了一种基于配电网图拓扑简化的多级转供路径识别方法及装置，在该方法中，首先将配电网中的所有主变进行编号，根据拓扑分析对配电网线路进行单路径和多路径转供馈线的识别，并构建主变关联矩阵和负荷转移区域，然后利用整数规划求解最优化问题得到最大可恢复供电量和转供路径方案，对符合要求的转供路径方案求取电力系统总能量，并根据电力系统总能量由小到大对转供路径方案进行排序，最后输出能够负荷电力系统安全性测试的电力系统总能量最小的转供路径，即最优转供路径。本技术在整个配电网图中随机选择主变提前进行发生某些问题时转供路径的获取，用整数规划法先求得该主变总电量和转供路径方案；同时本技术会在有多种转供路径方案后筛选出能够满足要求的最佳转供路径方案，使电力系统能够稳定运行，提高方法的适应性。
附图说明
[0091]
为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0092]
图1为本技术实施例公开的一种基于配电网图拓扑简化的多级转供路径识别方法的工作流程示意图；
[0093]
图2为本技术实施例公开的一种基于配电网图拓扑简化的多级转供路径识别装置的结构示意图。
具体实施方式
[0094]
为了解决目前在配电网大规模停电的情况下，一般的转供路径的获取是在配电网发生故障后，才根据系统中设置的转供路径求取方法进行在该情况下的转供路径获取和识别，这对实时性要求越来越严格的智能电网的发展是一个阻碍，在进行故障发生后的路径恢复的这段过程中，可能会造成较大的损失的技术问题，本技术通过以下实施例公开了一种基于配电网图拓扑简化的多级转供路径识别方法及装置。
[0095]
本技术第一实施例公开了一种基于配电网图拓扑简化的多级转供路径识别方法，参见图1所示的工作流程示意图，所述基于配电网图拓扑简化的多级转供路径识别方法包括：
[0096]
步骤s101，对目标配电网的所有主变节点进行编号，确定编号结果。
[0097]
具体来说，对配电网某一主变节点进行编号，记为id1，再将与该主变节点相邻的其余主变节点进行编号，分别记为id2,id3,id4……
再根据配电网拓扑关联，找与相邻主变节点直接相连的节点继续进行编号，直至该区域配电网的所有主变节点都编号完成。
[0098]
步骤s102，根据拓扑分析，对每台主变相邻馈线进行馈线识别，确定单路径转供馈线和多路径转供馈线，其中，所述单路径转供馈线是指某负荷停电时只有一条恢复路径，所述多路径转供馈线是指某负荷停电时有至少2条的恢复路径。
[0099]
这一步是对每台主变相邻馈线进行单路径转供馈线和多路径转供馈线的识别。
[0100]
步骤s103，根据所述编号结果，对所述目标配电网进行拓扑分析，构建配电网主变关联矩阵。
[0101]
进一步的，所述根据所述编号结果，对所述目标配电网进行拓扑分析，构建配电网主变关联矩阵，包括：
[0102]
通过如下公式构建所述配电网主变关联矩阵：
[0103][0104]
其中，a表示配电网主变关联矩阵，m表示编号为idm的主变节点，n表示编号为idn的主变节点，a
mn
＝1表示两主变之间为联通状态，a
mn
＝0表示两主变之间为断开状态。
[0105]
步骤s104，随机将一个正常主变假设为故障主变d，根据所述配电网主变关联矩阵a确定所述故障主变的直连主变和次连主变，并由此确定负荷转移区域s，其中所述直连主变为与所述故障主变存在联络关系的主变，所述次连主变为与所述直连主变存在着联络关系的主变。
[0106]
其中，如果负荷转移区域s有备用线路，则首先启动备用线路进行供电，否则进行短暂的停电处理，因为在预选方案中可能不存在解决这种类型的问题，那么可能需要重新进行路径选择来解决问题，在这段求解路径的过程中，如果有备用电源线路可以先进行短暂供电，可以降低断电带来的影响。
[0107]
步骤s105，确定每一条多路径转供馈线的负荷转移系数。
[0108]
在本技术的部分实施例中，所述确定每一条多路径转供馈线的负荷转移系数包括：
[0109]
针对任一多路径转供馈线，获取转供路径上的需要动作的联络开关总数量，以及获取需要动作的联络开关闭合所花费的时间。
[0110]
根据转供路径上的需要动作的联络开关总数量和需要动作的联络开关闭合所花费的时间，确定所述任一多路径转供馈线的负荷转移系数。
[0111]
确定每一条多路径转供馈线的负荷转移系数。
[0112]
进一步的，所述根据转供路径上的需要动作的联络开关总数量和需要动作的联络开关闭合所花费的时间，确定所述任一多路径转供馈线的负荷转移系数，包括：
[0113]
通过如下公式确定所述任一多路径转供馈线的负荷转移系数：
[0114][0115]
其中，wj表示多路径转供馈线j的负荷转移系数，u表示转供路径上的需要动作的联络开关总数量，k表示所述转供路径上的每一个需要动作的联络开关，ck表示需要动作的联络开关闭合所花费的时间，ck可以取标幺值，其基础量纲可根据实际设置。
[0116]
步骤s106，根据所述单路径转供馈线、所述多路径转供馈线和所述负荷转移系数，以最大可恢复供电量作为目标构建目标函数，以线路约束和主变约束构建约束条件，建立最优化问题，并利用整数规划法求解所述最优化问题，确定转供路径方案和最大可恢复供电量。
[0117]
在本技术的部分实施例中，所述根据所述单路径转供馈线、所述多路径转供馈线和所述负荷转移系数，以最大可恢复供电量作为目标构建目标函数，以线路约束和主变约束构建约束条件，建立最优化问题，包括：
[0118]
获取单路径转供馈线上所需转供的负荷量、多路径转供馈线上所需转供的负荷量、单路径转供馈线的数量和多路径转供馈线的数量，并进一步根据预设的单路径转供馈线恢复系数和预设的多路径转供馈线恢复系数，以最大可恢复供电量作为目标构建目标函数。其中单路径转供馈线恢复系数和多路径转供馈线恢复系数根据实际应用场景进行确定。
[0119]
获取单路径转供馈线转移侧线路的额定容量、单路径转供馈线转移侧线路的初始负载率、多路径转供馈线的线路容量、多路径转供馈线的初始负载率、所有转移至同一主变的单路径和多路径转供馈线的集合、所述同一主变的限定容量、所述同一主变的初始负载率和所述同一主变的最大允许负载率，并进一步根据所述单路径转供馈线上所需转供的负荷量、所述多路径转供馈线上所需转供的负荷量、所述单路径转供馈线恢复系数、所述多路径转供馈线恢复系数和所述每一条多路径转供馈线的负荷转移系数，以线路约束和主变约束构建约束条件。
[0120]
根据所述目标函数和所述约束条件，建立最优化问题。
[0121]
进一步的，所述根据所述单路径转供馈线、所述多路径转供馈线和所述负荷转移系数，以最大可恢复供电量作为目标构建目标函数，以线路约束和主变约束构建约束条件，建立最优化问题，包括：
[0122]
通过如下公式建立最优化问题：
[0123][0124][0125]
其中，f表示最大可恢复供电量，xi表示第i条单路径转供馈线上所需转供的负荷量，yj表示第j条多路径转供馈线上所需转供的负荷量，n表示单路径转供馈线的数量，m表示多路径转供馈线的数量，αi表示单路径转供馈线恢复系数，βj表示多路径转供馈线恢复系数，ri表示第i条单路径转供馈线转移侧线路的额定容量，ai表示第i条单路径转供馈线转移侧线路的初始负载率，rj表示多路径转供馈线j的线路容量，bj表示多路径转供馈线j的初始负载率，wj表示多路径转供馈线j的负荷转移系数，ω表示所有转移至同一主变的单路径和多路径转供馈线的集合，u
l
表示所述同一主变的限定容量，e
l
表示所述同一主变的初始负载率，e
lmax
表示所述同一主变的最大允许负载率。
[0126]
步骤s107，根据所述转供路径方案，确定主变过载向量，其中，所述主变过载向量包括每台主变的过载容量。
[0127]
在本技术的部分实施例中，所述根据所述转供路径方案，确定主变过载向量，包括：
[0128]
根据所述转供路径方案，获取单路径转供馈线上所需转供的负荷量和多路径转供馈线上所需转供的负荷量，以及针对任一台主变，获取所有转移至所述任一台主变的单路径和多路径转供馈线的集合、所述任一台主变的限定容量、所述任一台主变的最大允许负载率和所述任一台主变的初始负载率。
[0129]
根据所述单路径转供馈线上所需转供的负荷量、所述多路径转供馈线上所需转供的负荷量、所有转移至所述任一台主变的单路径和多路径转供馈线的集合、所述任一台主变的限定容量、所述任一台主变的最大允许负载率和所述任一台主变的初始负载率，确定所述任一台主变的过载容量。
[0130]
根据所述任一台主变的过载容量，确定主变过载向量p＝{p1,p2……
pk……
pn}。
[0131]
进一步的，所述根据所述单路径转供馈线上所需转供的负荷量、所述多路径转供馈线上所需转供的负荷量、所有转移至所述任一台主变的单路径和多路径转供馈线的集合、所述任一台主变的限定容量、所述任一台主变的最大允许负载率和所述任一台主变的初始负载率，确定所述任一台主变的过载容量，包括；
[0132]
通过如下公式确定所述任一台主变的过载容量：
[0133][0134]
其中，pk表示第k台主变的过载容量，ωk表示所有转移至第k台主变的单路径和多路径转供馈线的集合，xi表示第i条单路径转供馈线上所需转供的负荷量，yj表示第j条多路
径转供馈线上所需转供的负荷量，uk表示第k台主变的限定容量，e
kmax
表示第k台主变的最大允许负载率，ek表示第k台主变的初始负载率。
[0135]
步骤s108，判断所述主变过载向量中每台主变的过载容量是否全部小于或等于0，若是，则进一步判断所述转供路径方案的最大可恢复供电量是否大于或等于所述故障主变的正常电量，若是，则保留所述转供路径方案，若否，则舍弃所述转供路径方案。
[0136]
进一步的，所述判断所述主变过载向量中每台主变的过载容量是否全部小于或等于0，包括：
[0137]
若所述主变过载向量中存在过载容量大于0的主变，则将过载容量大于0的主变对应的直连主变设置为新的故障主变，进行次连主变向直连主变的转供，并重新确定转供路径方案。
[0138]
具体来说，对主变过载向量p中pk进行正负判断，如果存在pk＞0，则将第idk号直连主变设置为故障主变d，进行次连主变向直连主变的转供，跳转至步骤s105，否则跳转至步骤s109，其中第idk号直连主变是指与中心主变相连的第k台直连主变。
[0139]
步骤s109，重复确定转供路径方案30次，根据全部保留的转供路径方案，确定转供路径选择集合。
[0140]
具体来说，定义转供路径选择集合optimallist，当前的假设故障主变d正常电量为currentvoltage。如果转供路径方案b的最大恢复供电量f《currentvoltage，则将转供路径方案b舍弃，否则转供路径方案b将加入转供路径选择集合optimallist中。将步骤s105-步骤s109重复操作30次。
[0141]
步骤s110，确定本区域的最低要求供电量，以及确定所述转供路径选择集合中每种转供路径方案下电力系统总能量，确定目标转供路径方案，并进一步根据所述目标转供路径方案，确定最优转供路径哈希表，其中，所述本区域的最低要求供电量为当前状态下的整个电力系统总能量，所述目标转供路径方案是指电力系统总能量大于或等于所述最低要求供电量的转供路径方案，所述最优转供路径哈希表以目标转供路径方案下电力系统总能量为键，并以对应目标转供路径方案为值。
[0142]
具体来说，先利用如下公式计算当前状态下的整个电力系统总能量e0，然后利用如下公式计算转供路径选择集合optimallist中每种路径选择bi下电力系统总能量ei，将各个路径能够提供的最大供电量ei与本区域的最低要求供电量e0进行比较，如果ei《e0则舍弃，否则加入以ei为键，转供路径bi为值的最优转供路径bestpathmap哈希表中。重复步骤10至optimallist遍历完成。
[0143][0144]
其中，n表示电力系统主变总数，pi表示节点i的有功注入，qi表示节点i无功注入，ui表示节点i的电压容量,uj表示节点j的电压容量，r
ij
表示节点i和节点j之间的电纳，r
ii
表示节点i的自电纳。
[0145]
步骤s111，根据所述每种转供路径方案下电力系统总能量，按照从小到大对所述最优转供路径哈希表进行排序处理，确定有序转供路径。
[0146]
具体来说，对最优转供路径哈希表bestpathmap根据ei的值从小到大进行排序，将
排序后的最优转供路径哈希表bestpathmap值bi存入有序转供路径bestorderpathlist中。
[0147]
步骤s112，利用仿真程序对所述有序转供路径中的转供路径方案进行遍历处理，包括对所述有序转供路径中的转供路径方案进行电力转供后的电力潮流断面，若所述有序转供路径中的转供路径方案满足预设的电网安全稳定条件，则确定最佳转供路径。其中，若所述有序转供路径中的转供路径方案均不满足所述电网安全稳定条件，则重新确定转供路径方案。
[0148]
具体来说，用仿真程序计算有序转供路径bestorderpathlist中的转供路径方案bi进行电力转供后的电力潮流断面，如果该转供路径bi满足电网安全稳定条件，则为最佳转供路径b
best
，并跳转至步骤s113，否则重复步骤s112，直至遍历全部方案。如果所有路径都不满足条件，则跳转至步骤s105。
[0149]
步骤s113，若所述假设为故障主变d的正常主变存在转供需求，则输出所述最优转供路径b
best
。
[0150]
本技术上述实施例公开的一种基于配电网图拓扑简化的多级转供路径识别方法，首先将配电网中的所有主变进行编号，根据拓扑分析对配电网线路进行单路径和多路径转供馈线的识别，并构建主变关联矩阵和负荷转移区域，然后利用整数规划求解最优化问题得到最大可恢复供电量和转供路径方案，对符合要求的转供路径方案求取电力系统总能量，并根据电力系统总能量由小到大对转供路径方案进行排序，最后输出能够负荷电力系统安全性测试的电力系统总能量最小的转供路径，即最优转供路径。
[0151]
该实施例能够减少获取电力恢复转供路径的时间，能够在电力系统发生故障后较短的时间内选择最优的转供路径，恢复时间短，实时性较强，且执行效率高，适应性强。本技术在整个配电网图中随机选择主变提前进行发生某些问题时转供路径的获取，用整数规划法先求得该主变总电量和转供路径方案；同时本技术会在有多种转供路径方案后筛选出能够满足要求的最佳转供路径方案，使电力系统能够稳定运行，提高方法的适应性。
[0152]
应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0153]
下述为本技术装置实施例，可以用于执行本技术方法实施例。对于本技术装置实施例中未披露的细节，请参照本技术方法实施例。
[0154]
本技术第二实施例公开了一种基于配电网图拓扑简化的多级转供路径识别装置，所述基于配电网图拓扑简化的多级转供路径识别装置应用于本技术第一实施例公开的基于配电网图拓扑简化的多级转供路径识别方法，参见图2所示的结构示意图，所述基于配电网图拓扑简化的多级转供路径识别装置包括：
[0155]
编号模块201，用于对目标配电网的所有主变节点进行编号，确定编号结果。
[0156]
馈线识别模块202，用于根据拓扑分析，对每台主变相邻馈线进行馈线识别，确定单路径转供馈线和多路径转供馈线，其中，所述单路径转供馈线是指某负荷停电时只有一条恢复路径，所述多路径转供馈线是指某负荷停电时有至少2条的恢复路径。
[0157]
矩阵构建模块203，用于根据所述编号结果，对所述目标配电网进行拓扑分析，构建配电网主变关联矩阵。
[0158]
直连次连主变确定模块204，用于随机将一个正常主变假设为故障主变，根据所述配电网主变关联矩阵确定所述故障主变的直连主变和次连主变，并由此确定负荷转移区域，其中所述直连主变为与所述故障主变存在联络关系的主变，所述次连主变为与所述直连主变存在着联络关系的主变。
[0159]
负荷转移系数确定模块205，用于确定每一条多路径转供馈线的负荷转移系数。
[0160]
转供路径方案确定模块206，用于根据所述单路径转供馈线、所述多路径转供馈线和所述负荷转移系数，以最大可恢复供电量作为目标构建目标函数，以线路约束和主变约束构建约束条件，建立最优化问题，并利用整数规划法求解所述最优化问题，确定转供路径方案和最大可恢复供电量。
[0161]
主变过载向量确定模块207，用于根据所述转供路径方案，确定主变过载向量，其中，所述主变过载向量包括每台主变的过载容量。
[0162]
过载容量判断模块208，用于判断所述主变过载向量中每台主变的过载容量是否全部小于或等于0，若是，则进一步判断所述转供路径方案的最大可恢复供电量是否大于或等于所述故障主变的正常电量，若是，则保留所述转供路径方案。
[0163]
转供路径选择集合确定模块209，用于重复确定转供路径方案30次，根据全部保留的转供路径方案，确定转供路径选择集合。
[0164]
哈希表确定模块210，用于确定本区域的最低要求供电量，以及确定所述转供路径选择集合中每种转供路径方案下电力系统总能量，确定目标转供路径方案，并进一步根据所述目标转供路径方案，确定最优转供路径哈希表，其中，所述本区域的最低要求供电量为当前状态下的整个电力系统总能量，所述目标转供路径方案是指电力系统总能量大于或等于所述最低要求供电量的转供路径方案，所述最优转供路径哈希表以目标转供路径方案下电力系统总能量为键，并以对应目标转供路径方案为值。
[0165]
有序转供路径确定模块211，用于根据所述每种转供路径方案下电力系统总能量，按照从小到大对所述最优转供路径哈希表进行排序处理，确定有序转供路径。
[0166]
最佳转供路径确定模块212，用于利用仿真程序对所述有序转供路径中的转供路径方案进行遍历处理，包括对所述有序转供路径中的转供路径方案进行电力转供后的电力潮流断面，若所述有序转供路径中的转供路径方案满足预设的电网安全稳定条件，则确定最佳转供路径。
[0167]
最优转供路径输出模块213，用于若所述假设为故障主变的正常主变存在转供需求，则输出所述最优转供路径。
[0168]
进一步的，所述矩阵构建模块用于通过如下公式构建所述配电网主变关联矩阵：
[0169][0170]
其中，a表示配电网主变关联矩阵，m表示编号为idm的主变节点，n表示编号为idn的主变节点，a
mn
＝1表示两主变之间为联通状态，a
mn
＝0表示两主变之间为断开状态。
[0171]
进一步的，所述负荷转移系数确定模块包括：
[0172]
第一参数获取单元，用于针对任一多路径转供馈线，获取转供路径上的需要动作的联络开关总数量，以及获取需要动作的联络开关闭合所花费的时间。
[0173]
负荷转移系数确定单元，用于根据转供路径上的需要动作的联络开关总数量和需要动作的联络开关闭合所花费的时间，确定所述任一多路径转供馈线的负荷转移系数。以及确定每一条多路径转供馈线的负荷转移系数。
[0174]
进一步的，所述负荷转移系数确定单元用于：通过如下公式确定所述任一多路径转供馈线的负荷转移系数：
[0175][0176]
其中，wj表示多路径转供馈线j的负荷转移系数，u表示转供路径上的需要动作的联络开关总数量，k表示所述转供路径上的每一个需要动作的联络开关，ck表示需要动作的联络开关闭合所花费的时间。
[0177]
进一步的，所述转供路径方案确定模块，包括：
[0178]
目标函数构建单元，用于获取单路径转供馈线上所需转供的负荷量、多路径转供馈线上所需转供的负荷量、单路径转供馈线的数量和多路径转供馈线的数量，并进一步根据预设的单路径转供馈线恢复系数和预设的多路径转供馈线恢复系数，以最大可恢复供电量作为目标构建目标函数。
[0179]
约束条件构建单元，用于获取单路径转供馈线转移侧线路的额定容量、单路径转供馈线转移侧线路的初始负载率、多路径转供馈线的线路容量、多路径转供馈线的初始负载率、所有转移至同一主变的单路径和多路径转供馈线的集合、所述同一主变的限定容量、所述同一主变的初始负载率和所述同一主变的最大允许负载率，并进一步根据所述单路径转供馈线上所需转供的负荷量、所述多路径转供馈线上所需转供的负荷量、所述单路径转供馈线恢复系数、所述多路径转供馈线恢复系数和所述每一条多路径转供馈线的负荷转移系数，以线路约束和主变约束构建约束条件。
[0180]
最优化问题建立单元，用于根据所述目标函数和所述约束条件，建立最优化问题。
[0181]
进一步的，所述转供路径方案确定模块用于通过如下公式建立最优化问题：
[0182][0183][0184]
其中，f表示最大可恢复供电量，xi表示第i条单路径转供馈线上所需转供的负荷量，yj表示第j条多路径转供馈线上所需转供的负荷量，n表示单路径转供馈线的数量，m表示多路径转供馈线的数量，αi表示单路径转供馈线恢复系数，βj表示多路径转供馈线恢复系数，ri表示第i条单路径转供馈线转移侧线路的额定容量，ai表示第i条单路径转供馈线转移侧线路的初始负载率，rj表示多路径转供馈线j的线路容量，bj表示多路径转供馈线j的初始
负载率，wj表示多路径转供馈线j的负荷转移系数，ω表示所有转移至同一主变的单路径和多路径转供馈线的集合，u
l
表示所述同一主变的限定容量，e
l
表示所述同一主变的初始负载率，e
lmax
表示所述同一主变的最大允许负载率。
[0185]
进一步的，所述主变过载向量确定模块包括：
[0186]
第二参数获取单元，用于根据所述转供路径方案，获取单路径转供馈线上所需转供的负荷量和多路径转供馈线上所需转供的负荷量，以及针对任一台主变，获取所有转移至所述任一台主变的单路径和多路径转供馈线的集合、所述任一台主变的限定容量、所述任一台主变的最大允许负载率和所述任一台主变的初始负载率。
[0187]
过载容量确定单元，用于根据所述单路径转供馈线上所需转供的负荷量、所述多路径转供馈线上所需转供的负荷量、所有转移至所述任一台主变的单路径和多路径转供馈线的集合、所述任一台主变的限定容量、所述任一台主变的最大允许负载率和所述任一台主变的初始负载率，确定所述任一台主变的过载容量。
[0188]
主变过载向量确定单元，用于根据所述任一台主变的过载容量，确定主变过载向量。
[0189]
进一步的，所述过载容量确定单元用于通过如下公式确定所述任一台主变的过载容量：
[0190][0191]
其中，pk表示第k台主变的过载容量，ωk表示所有转移至第k台主变的单路径和多路径转供馈线的集合，xi表示第i条单路径转供馈线上所需转供的负荷量，yj表示第j条多路径转供馈线上所需转供的负荷量，uk表示第k台主变的限定容量，e
kmax
表示第k台主变的最大允许负载率，ek表示第k台主变的初始负载率。
[0192]
进一步的，所述过载容量判断模块包括：
[0193]
判断所述主变过载向量中每台主变的过载容量是否全部小于或等于0，若所述主变过载向量中存在过载容量大于0的主变，则将过载容量大于0的主变对应的直连主变设置为新的故障主变，进行次连主变向直连主变的转供，并重新确定转供路径方案。
[0194]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0195]
本技术是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0196]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指
令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0197]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0198]
最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本发明后依然可对发明的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在发明待批的权利要求保护范围之内。