[发明专利]配电网灾后抢修调度及负荷恢复协同优化方法及系统

说明书

本发明公开了一种两阶段配电网灾后抢修调度及负荷恢复协同优化方法及系统，对配电系统的元件损坏情况进行评估；对故障点进行分区；利用分布式电源进行初步恢复，建立初级恢复的非线性规划模型，得到线性化的网络重构模型，求解得到不考虑维修过程的第一阶段的负荷恢复结果作为初始恢复结果；以最大化负荷恢复量和最小化修复时间为目标，求解抢修人员调配和负荷恢复的协同优化模型，得到考虑维修调度的第二阶段的网络重构时序变化过程、抢修人员行进线路以及负荷恢复次序结果，作为指导运行人员进行灾后恢复的最终结果，实现协同优化。本发明提高了配电网灾后恢复能力，减少停机时间和经济损失，增强配系统恢复力。

技术领域

本发明属于配电系统恢复力提升技术领域，具体涉及一种配电网灾后抢修调度及负荷恢复协同优化方法及系统。

背景技术

近十年来世界范围内频发的自然灾害和人为攻击等极端事件，给电力系统的安全运行带来严重影响，灾害导致的大规模、长时间停电给国民经济造成巨大损失。随着气候变化带来自然灾害的频发，以及国际局势复杂带来人为恶意攻击的潜在威胁日益增大，电力系统作为国家重要的基础设施、战略设施的意义日益凸显。开展面对极端事件的电力系统恢复力提升的研究具有重要的意义。

电力系统中配电网与用户负荷直接相关，而与输电系统相比，配电网元件更易遭受自然灾害的损坏，同时其冗余度低、控制手段相对匮乏，在极端事件下更脆弱。因此，如何在极端灾害事件发生后快速修复配电网受损元件恢复供电，减少停电造成的经济损失成为一项亟需解决的关键问题。

常规抢修人员调度模型的目标函数一般只是最小化元件修复时间或最小化负荷损失量，但在实际灾后维修过程中，元件修复时间和负荷恢复次序是相互影响的，有必要设计一种耦合框架来优化恢复和维修人员调配组合问题。此外，由于抢修工作需要较长时间，为了减少停电损失，在维修工作开始之前可以先利用分布式电源(DG)和联络开关对系统中的部分负荷供电，实现初级恢复，此方式可有效提升配电网恢复力。由于初级恢复的时间尺度较小，在此过程中需要考虑分布式电源的爬坡约束。

灾害发生后配电网故障点数量多且分布不均匀，多个站点的抢修人员需要根据自身的位置和物资数量协同规划行进路线以节约维修时间。直接求解此问题其计算效率无法保证，因此，有必要在抢修工作开始之前根据站点和故障点地理距离对故障点进行分区来提高计算效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种配电网灾后抢修调度及负荷恢复协同优化方法及系统，通过初级恢复提前恢复部分重要负荷；在区域修复队伍与可用物资一定的情况下，对故障点进行分区；利用协同优化方法对灾后配电网的维修和恢复问题进行优化求解；通过优化修复路径、时序及系统潮流等实现重要元件的快速修复，减小负荷损失。本发明能够提高配电网灾后恢复能力，最大程度减少停机时间和经济损失，增强配电网恢复力。

本发明采用以下技术方案：

配电网灾后抢修调度及负荷恢复协同优化方法，包括以下步骤：

S1、对配电系统的元件损坏情况进行评估，明确受损元件的位置，估计修复时间、修复所需物资资源；

S2、基于步骤S1确定的电网运行数据以及估计修复时间和修复所需物资资源，考虑资源约束条件，以最小化物资站点和故障点之间的距离为目标，建立故障点聚类模型，每个故障元件被指定给一个站点承担维修任务，对故障点进行分区，得到分区结果；

S3利用分布式电源进行初步恢复，以最大化负荷恢复量为目标；考虑配电系统的约束条件，建立初级恢复的非线性规划模型，对非线性规划模型中线路容量约束进行线性化处理，得到线性化的网络重构模型，求解得到不考虑维修过程的第一阶段的负荷恢复结果作为初始恢复结果；