CN103414173B - 一种基于超短期负荷预测的配电网故障恢复方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于超短期负荷预测的配电网故障恢复方法,利用超短期负荷预测技术预测出未来一段时间的配电网负荷情况,将这段时间内出现的最大负荷作为计算负荷,进而配电网的各个负荷节点的计算负荷构成计算负荷数据库,基于计算负荷数据库执行故障恢复算法来得出故障恢复开关操作结果。本发明克服了传统配电网故障恢复方法无法适应现场故障区域隔离到排除故障后并网的时间内的负荷变化,不仅使得某些电气元件过载进而导致出口断路器跳闸或者导致非故障元件发生安全隐患,也严重影响了供电质量的缺点。
Description
专利领域
本发明属于配电网故障恢复技术领域和电力***自动化技术领域,涉及配电网的故障恢复,具体来说是一种基于超短期负荷预测的配电网故障恢复方法。
背景技术
随着我国配电自动化水平的提高,这就为配电网故障恢复提供了多方面数据和技术的支持,同时,也对恢复过程的快速性、安全性、可靠性提出了更高的要求。配电网一旦出现故障,大量的信息在短时间内传送到主站***,如何将这些信息用于配电网故障恢复是一个值得研究的问题。
配电网故障恢复需要综合考虑电源与负荷间的平衡、支路容量限制、网络保持辐射状要求、开关操作代价及网损等综合因素,因此故障恢复是一个复杂的多目标、非线性、多约束的组合优化问题。国内外学者提出了很多方法解决该问题,大致可分为三类:传统优化算法、启发式算法和人工智能算法。人工智能算法以其独特优点得到了广泛的研究,如刘莉等(刘莉,陈学允.基于模糊遗传算法的配电网络重构[J].中国电机工程学报,2000,20(2):66-69.)提出的模糊遗传算法,对交叉率和变异率进行模糊控制,有效地提高了收敛速度,避免了不成熟收敛;卢志刚等(卢志刚,董香玉.基于改进二进制粒子群算法的配电网故障恢复[J].电力***自动化,2006,30(24):39-43.)在确定目标函数时引入了层次分析法求解各指标的权重,并采用改进的二进制粒子群算法求解故障恢复问题。但是,目前的配电网故障恢复方法都是采用故障时间断面的负荷值进行潮流计算,据此得出故障恢复方案。但配电网负荷是随时变化的,从故障隔离后到故障排除前的一段时间内,负荷变化可能会导致某些电气元件过载或者供电质量下降。因此,传统的故障恢复很难满足对负荷波动较大的配电网进行故障恢复的需求。
发明内容
本发明的目的是为了克服传统配电网故障恢复方法采用故障前的负荷值进行潮流计算及容量校验,而所得出的恢复方案可能无法适应现场故障区域隔离到排除故障后并网的时间内的负荷变化,导致某些电气元件过载或者供电质量下降的缺点,提出了一种基于超短期负荷预测的配电网故障恢复方法。
在介绍本发明的技术方案之前,对本发明中所出现的技术术语说明如下:
1、故障区域:存在发生了永久性故障的母线、配电线路或者变压器等设备的区域,在故障修复前无法对与故障设备相连的负荷进行正常供电;
2、非故障失电区:是指受其它故障区域影响而引起停电,而该区域内不存在故障的区域;
3、正常供电区域:故障区域和非故障失电区之外的供电区域;
4、联络开关:联络非故障失电区和正常供电区的常开开关;
5、分段开关:首尾端都在非故障失电区或者正常供电区的常闭开关;
6、一级支持馈线:通过联络开关与停电区域直接相连的馈线,连接一级支持馈线与停电区的联络开关成为一级联络开关;
7、联络开关备用容量:联络开关到为其供电的电源间的全部电气设备中,额定电流与实际电流差值的最小值称为该联络开关的最大备用容量;
8、分段开关可转移负荷量:分段开关可向某个联络开关转移的负荷量,即此分段开关下游的负荷总量,称为分段开关针对该联络开关的可转移负荷量;
本申请具体采用以下技术方案:
本发明提供的一种基于超短期负荷预测的配电网故障恢复方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
(1)对配电网所有负荷节点进行超短期负荷预测;
(2)根据负荷预测值构建预测时段内的计算负荷数据库;
(3)根据计算负荷数据库执行故障恢复流程,得出故障恢复开关操作结果,进行故障恢复操作。
本申请还进一步优选以下技术方案:
在所述的基于超短期负荷预测的配电网故障恢复方法中,所述步骤(1)中,对配电网的所有负荷节点进行超短期负荷预测,所述超短期负荷预测是指预测未来5-120分钟的负荷,根据从现场故障区域隔离到排除故障后并网的时间选取预测时段,得到预测时段内的负荷预测曲线。
在所述的基于超短期负荷预测的配电网故障恢复方法中,所述步骤(2)中,根据各个节点的超短期负荷预测结果,将各个节点负荷预测结果的最大值作为该节点的计算负荷值,构建出计算负荷数据库。
在所述的基于超短期负荷预测的配电网故障恢复方法中,在所述步骤(3)中,在故障恢复算法中所用到的负荷数据为步骤(2)中得到的计算负荷数据库中的负荷数据,在此基础上配电网故障恢复的步骤如下:
(a)根据故障隔离的结果,得出配电网正常供电区域、故障区域和非故障失电区域,并计算出非故障失电区的失电总量。
(b)找出与非故障失电区域相连接的所有联络开关,并计算正常供电区域与非故障失电区相连接的所有联络开关的备用容量,并按备用容量的大小进行由大到小的排列;
(c)找出所有备用容量大于非故障失电区的失电总量的联络开关,若没有联络开关的备用容量大于非故障失电区的失电总量则转步骤(d);若有则将联络开关依次单独闭合来转带非故障失电区域并进行潮流计算,检验是否会出现电压或电流越限的电气设备,若没有越限设备则将联络开关依次单独闭合的开关操作结果可行,若出现越限设备,则将联络开关依次单独闭合的开关操作结果不可行,转步骤(d);
(d)找出所有备用容量之和大于非故障失电区的失电总量的联络开关对,若不存在备用容量之和大于非故障失电区的失电总量的联络开关对则转步骤(e);若存在备用容量之和大于非故障失电区的失电总量的联络开关对,则分别将联络开关对闭合,同时将这两个联络开关通路上的分段开关分别单独打开并进行潮流计算,检验是否会出现电压或电流越限的电气设备,若没有越限的电气设备则将联络开关对闭合的开关操作结果为可行方案;若出现越限设备则转步骤(e);
(e)切负荷,将任意两个联络开关闭合,同时将这两个联络开关通路上的分段开关分别单独打开并找出容量越限的联络开关,将该联络开关为起始点对分段开关进行广度遍历搜索得出广度遍历搜索序列,将在序列中的分段开关从后向前的顺序依次打开进行切负荷,直至联络开关不再容量越限,再进行潮流计算检验是否会出现电压越限的电气设备,若存在电压越限的电气设备则打开从越限的电气设备向联络开关方向搜索到的第一个分段开关,直至没有电压越限的电气设备后,将该障恢复开关操作结果作为可行方案;
(f)选择最优故障恢复开关操作结果,在上述各可行的故障恢复开关操作结果中选择失电负荷最小的故障恢复开关操作结果为最优方案;若失电负荷一样时则选择开关操作次数小的故障恢复开关操作结果为最优方案;若失电负荷和开关操作次数都一样,则选择网损最小的故障恢复开关操作结果为最优方案,根据最优方案进行配电网的故障恢复操作。
本发明的有益效果是:
本发明公开的一种基于超短期负荷预测的配电网故障恢复方法,利用超短期负荷预测技术预测出未来一段时间的配电网负荷情况,根据各个节点的超短期负荷预测结果,将各个节点负荷预测结果的最大值作为该节点的计算负荷值,进而得出故障恢复方案。克服了传统配电网故障恢复方法所采用故障时刻之前的负荷值进行潮流计算及容量校验,所得出的恢复方案可能无法适应现场故障区域隔离到排除故障后并网的时间内的负荷变化,不仅使得某些电气元件过载进而导致出口断路器跳闸或者导致非故障元件发生安全隐患,也严重影响了供电质量的缺点。
附图说明
图1为本发明的流程图;
图2是配电网故障恢复的试验线路简化图;
图3为试验线路负荷节点5预测时段内的负荷预测曲线。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本申请的技术方案作进一步详细说明。
如附图1所示为本发明公开的基于超短期负荷预测的配电网故障恢复方法流程图。如附图2所示配电网仿真模型,该***额定电压为10kV,含有8个联络开关设备,10个负荷节点,4个电源节点。基于超短期负荷预测的配电网故障恢复就是根据故障发生时电网所处的运行状态,对配电网负荷节点进行超短期负荷预测,依据负荷预测结果对配电网进行故障恢复,从而保证故障恢复策略能够适应配电网负荷波动。本发明具体步骤如下:
(1)对所有负荷节点进行超短期负荷预测。根据实际负荷情况,选择超短期合适的负荷预测方法,如线性外推法、神经网络法、支持向量机的方法等,对负荷节点1-10进行超短期负荷预测,得到各负荷节点9:00-10:00的负荷预测曲线。
(2)根据负荷预测值构建预测时段内的计算负荷数据库。取出预测时段内的节点负荷的最大值作为计算负荷值,例如节点5的负荷预测曲线如图3所示,则其计算负荷值为71+32.29kVA,得出各个负荷节点的计算负荷构建计算负荷数据库。
(3)根据计算负荷数据库执行故障恢复流程,得出故障恢复开关操作方案,进行故障恢复操作。
在所述的基于超短期负荷预测的配电网故障恢复方法中,在所述步骤(3)中,在故障恢复算法中所用到的负荷数据为步骤(2)中得到的计算负荷数据库中的负荷数据,在此基础上配电网故障恢复的步骤如下:
(a)根据故障隔离的结果,得出配电网正常供电区域、故障区域和非故障失电区域,并计算出非故障失电区的失电总量。
(b)找出与非故障失电区域相连接的所有联络开关,并计算正常供电区域与非故障失电区相连接的所有联络开关的备用容量,并按备用容量的大小进行由大到小的排列;
(c)找出所有备用容量大于非故障失电区的失电总量的联络开关,若没有联络开关的备用容量大于非故障失电区的失电总量则转步骤(d);若有则将联络开关依次单独闭合来转带非故障失电区域并进行潮流计算,检验是否会出现电压或电流越限的电气设备,若没有越限设备则将联络开关依次单独闭合的方案可行,若出现越限设备,则将联络开关依次单独闭合的方案不可行,转步骤(d);
(d)找出所有备用容量之和大于非故障失电区的失电总量的联络开关对,若不存在备用容量之和大于非故障失电区的失电总量的联络开关对则转步骤(e);若存在备用容量之和大于非故障失电区的失电总量的联络开关对,则分别将联络开关对闭合,同时将这两个联络开关通路上的分段开关分别单独打开并进行潮流计算,检验是否会出现电压或电流越限的电气设备,若没有越限设备则将联络开关对闭合的方案为可行方案;若出现越限设备则转步骤(e);
(e)切负荷,将任意两个联络开关闭合,同时将这两个联络开关通路上的分段开关分别单独打开并找出容量越限的联络开关,将该联络开关为起始点对分段开关进行广度遍历搜索得出广度遍历搜索序列,将在序列中的分段开关从后向前的顺序依次打开进行切负荷,直至联络开关不再容量越限,再进行潮流计算检验是否会出现电压越限的电气设备,若存在电压越限则打开从越限元件向联络开关方向搜索到的第一个分段开关,直至没有电压越限后,将该障恢复开关操作方案作为可行方案;
(f)选择最优方案,在上述各可行方案中选择失电负荷最小的方案为最优方案;若失电负荷一样时则选择开关操作次数小的方案为最优方案;若失电负荷和开关操作次数都一样,则选择网损最小的方案为最优方案,根据最优方案进行配电网的故障恢复操作。
下面结合以下实施例对步骤(3)进行详细介绍。
实例1:
(a)母线5发生故障,开关s4和s7打开将故障区域隔离。根据故障隔离的结果,得出配电网故障区域为[5]、非故障失电区域[9]、其余为正常供电区域,并计算出非故障失电区的失电总量为I=78A。
(b)找出与非故障失电区域相连接的所有联络开关为s8,并计算正常供电区域与非故障失电区相连接的所有联络开关的备用容量为Is8=169A;
(c)备用容量大于非故障失电区的失电总量的联络开关为s8;将联络开关s8闭合来转带非故障失电区域并进行潮流计算,没有越限设备则该方案为可行方案;
(d)可行方案只有闭合联络开关s8,所以该方案为最优方案;
实例2:
(a)母线1发生故障,开关s1打开隔离故障区域,根据故障隔离的结果,得出配电网故障区域为[1]、非故障失电区域[2347]、其余为正常供电区域,并计算出非故障失电区的失电总量为I=178A。
(b)找出与非故障失电区域相连接的所有联络开关为s3、s6,并计算正常供电区域与非故障失电区相连接的所有联络开关的备用容量并从大到小排列为Is6=158A、Is3=69A;
(c)没有联络开关的备用容量大于非故障失电区的失电总量则转步骤(d);
(d)找出所有备用容量之和大于非故障失电区的失电总量的联络开关对为[s3s6];则将联络开关s3、s6闭合,分段开关s2打开并进行潮流计算,没有越限设备则该方案为可行方案;将联络开关s3、s6闭合,分段开关s5打开并进行潮流计算,联络开关s3发生电流越限,则将该方案舍弃;
(e)可行方案只有联络开关s3、s6闭合,分段开关s2打开,所以该方案为最优方案;
最后应该说明的是:结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的技术人员应当理解到:本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。
Claims (2)
1.一种基于超短期负荷预测的配电网故障恢复方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
(1)对配电网所有负荷节点进行超短期负荷预测;
(2)根据负荷预测值构建预测时段内的计算负荷数据库:根据各个节点的超短期负荷预测结果,将各个节点负荷预测结果的最大值作为该节点的计算负荷值,构建出计算负荷数据库;
(3)根据计算负荷数据库执行故障恢复流程,得出故障恢复开关操作结果,进行故障恢复操作:
(a)根据故障隔离的结果,得出配电网正常供电区域、故障区域和非故障失电区域,并计算出非故障失电区的失电总量;
(b)找出与非故障失电区域相连接的所有联络开关,并计算正常供电区域与非故障失电区相连接的所有联络开关的备用容量,并按备用容量的大小进行由大到小的排列;
(c)找出所有备用容量大于非故障失电区的失电总量的联络开关,若没有联络开关的备用容量大于非故障失电区的失电总量则转步骤(d);若有则将联络开关依次单独闭合来转带非故障失电区域并进行潮流计算,检验是否会出现电压或电流越限的电气设备,若没有越限设备则将联络开关依次单独闭合的开关操作结果可行,若出现越限设备,则将联络开关依次单独闭合的开关操作结果不可行,转步骤(d);
(d)找出所有备用容量之和大于非故障失电区的失电总量的联络开关对,若不存在备用容量之和大于非故障失电区的失电总量的联络开关对则转步骤(e);若存在备用容量之和大于非故障失电区的失电总量的联络开关对,则分别将联络开关对闭合,同时将这两个联络开关通路上的分段开关分别单独打开并进行潮流计算,检验是否会出现电压或电流越限的电气设备,若没有越限的电气设备则将联络开关对闭合的开关操作结果为可行方案;若出现越限设备则转步骤(e);
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2.如权利要求1所述的基于超短期负荷预测的配电网故障恢复方法,其特征是,所述步骤(1)中,对配电网的所有负荷节点进行超短期负荷预测,所述超短期负荷预测是指预测未来5-120分钟的负荷,根据从现场故障区域隔离到排除故障后并网的时间选取预测时段,得到预测时段内的负荷预测曲线。
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CN103414173A (zh) | 2013-11-27 |
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