计及不确定性的配电网待恢复对象恢复价值动态评估方法

摘要

本发明公开了计及不确定性的配电网待恢复对象恢复价值动态评估方法，包括以下步骤：评估第i个待恢复负荷单位的恢复价值，评估第ι条负荷母线自身的恢复价值Vι‑self，计算当前时刻分区内的充裕度，评估第g条机组母线上机组的不确定性，从第g条机组母线向外宽度优先遍历Jg层，评估计及周边Jg层母线恢复价值的第g条机组母线恢复价值Vg；从第ι条负荷母线向外宽度优先遍历Jι层，评估计及周边Jι层母线恢复价值的第ι条负荷母线恢复价值Vι。考虑了待恢复对象的恢复可以为周边对象带来的潜在恢复价值，用以有效确定恢复过程中待恢复对象的恢复优先级，充分了反映待恢复对象需要供电恢复的紧急度，为恢复方案的优化决策提供了帮助。

说明书

技术领域

本发明涉及计及不确定性的配电网待恢复对象恢复价值动态评估方法，属于配电网故障恢复决策优化技术领域。

背景技术

作为电力系统的供电环节，配电系统与用户结合紧密，其供电可靠性和停电后的恢复效率直接影响到用户的生产生活及其对电网运营的满意度。配电系统设备多、分布集中，易导致停电事故的自然灾害、网络攻击、电网设备故障、恶劣天气和资源堵塞等对配电系统的影响更大。配电系统有大量重要性各不相同的负荷，某些负荷恢复供电需求的迫切性会随着时间变化，此外，某些供电效益需要由功能紧密依存的多个负荷共同供电实现。配电系统中接入越来越多的随机性分布式电源，其恢复需求和供电能力都不是一成不变的。因此不能静态评估恢复过程中待恢复对象供电恢复需求的迫切性，需要深入而系统地研究配电系统停电后各类设备的恢复问题和存在的不确定因素，确定有限备用情况下待恢复对象的恢复顺序，这对减少故障影响和停电损失，确保停电发生后能充分考虑系统的不确定因素，动态指导供电恢复，具有十分重要的理论和实际意义。

停电后的系统恢复进程类似于多个持续推进的系统运行规划。相关研究大多假设在恢复初期需要优先恢复所有机组，且通常采用专家经验确定待恢复机组的优先级，并以最大化机组恢复容量为优化目标，在机组和网架恢复成功后，再用负荷的保供电级别或专家经验静态确定待恢复负荷自身的重要度，并以此作为负荷恢复排序的依据进行负荷恢复。实际上，无论是在机组或网架恢复过程中均需要投入一定数量的负荷来维持功率平衡、提升机组出力、吸收无功功率、降低空载过电压等。而且随着系统备用越来越充裕，不去考虑重要负荷的恢复，而是一味强调机组的全面恢复，这显然是不合理的。配电系统各节点间并非孤立，某一节点的供电恢复会影响到与之相连的其他节点对象的恢复进程，如机组启动后可以使周围的待恢复对象更易得到恢复容量，为某节点送电路径上的待恢复对象的恢复代价更小。故障恢复过程中，负荷的重要度通常是由其保供电级别或者专家经验打分确定的静态值，保供电级别评价较为粗糙，专家经验打分有较强的主观性。

社会分工较为复杂，部分负荷关键功能的发挥需要空间多点负荷供电的配合，单独提高单一负荷的重要度意义不大，需要在恢复顺序中体现负荷供电效益的关联因素。配电系统较发、输电系统具有更强的负荷测控能力，可以在恢复过程中充分考虑某些负荷的时变特性，如对温控负荷恢复收益的动态评估等，细致评估待恢复对象的重要度可以使得恢复过程中电网供电资源得到最大化利用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供计及不确定性的配电网待恢复对象恢复价值动态评估方法，考虑待恢复对象的恢复可以为周边对象带来的潜在恢复价值，计及影响供电效益的负荷恢复耦合特性和负荷时变特性，综合恢复收益、代价和风险分别建立了负荷母线与机组母线的恢复价值动态评估方法，可以随着电网状态的变化而动态更新待恢复对象的恢复价值，用以有效确定恢复过程中待恢复对象的恢复优先级，为恢复方案的优化决策提供了帮助。

为达到上述目的，本发明提供计及不确定性的配电网待恢复对象恢复价值动态评估方法，包括以下步骤：

步骤一，当前时刻分区内负荷母线数为L，赋值ι＝1；

步骤二，第ι条负荷母线上待恢复负荷数为M，赋值i＝1；

步骤三，第i个待恢复负荷单位恢复价值的冷启动特性修正；

步骤四，第i个待恢复负荷单位恢复价值的职能关联修正，若i≤M则i＝1+i并执行步骤三，否则执行步骤五；

步骤五，评估第ι条负荷母线自身的恢复价值V

步骤六，计算当前时刻分区内的充裕度，分区内机组母线数G，赋值g＝1；

步骤七，评估第g条机组母线上机组的不确定性，从第g条机组母线向外宽度优先遍历J

步骤八，当前时刻分区内负荷母线数L，赋值ι＝1；

步骤九，从第ι条负荷母线向外宽度优先遍历J

优先地，评估第i个待恢复负荷单位恢复价值包括以下步骤：

定义第i个待恢复负荷停电后完全由自身失电所引起的最大经济损失与第i个待恢复负荷的电量损失之比为第i个待恢复负荷的最大单位停电损失

优先地，第i个待恢复负荷单位恢复价值的冷启动特性修正包括以下步骤：

温控负荷的冷启动特性即配电系统故障停电后设备在重启过程中会出现负荷增长的情况，这是因为历经停电的供电恢复后，一部分的温控负荷自动启动，还有一部分的温控负荷需要开关操作将其重新投入；自动启动的温控负荷的热容量、自动启动的温控负荷的停电时间和自动启动的温控负荷的环境温度影响自动启动的温控负荷的电量需求，需要开关操作的温控负荷的停电时间和需要开关操作的温控负荷的环境温度影响需要开关操作的温控负荷的启动同时率和需要开关操作的温控负荷的电量需求，使得在配电系统恢复过程中负荷多样性的丧失，总负荷需求增大；

由于温控负荷所服务对象自身具有一定的热容量，温控负荷的停电损失会随着停电时间变化，即温控负荷的单位恢复价值会随停电时间变化，停电时长越大，单位恢复价值越大，并最终会趋于该温控负荷最大单位停电损失

因此，依据温控负荷的冷负荷启动特性，将第i个待恢复负荷的单位恢复价值b

式中，t

优先地，第i个待恢复负荷单位恢复价值的职能关联修正包括以下步骤：

设有N个待恢复负荷具有职能耦合关系，i∈[1,2,L L,N]，定义第i个待恢复负荷计及待恢复负荷的职能关联修正的单位恢复价值b′

式中，λ

优先地，评估计及周边J

(1)待恢复负荷母线的恢复收益包括该母线上待恢复负荷的恢复收益和恢复该母线为周边待恢复对象带来的潜在恢复收益；

t时刻第l条待恢复负荷母线的恢复收益I

式中，b′

t为评估时刻；t

η

其中分区为当系统中有多个准带电系统时，根据一定原则将恢复对象划分给某准带电系统形成各自独立的恢复分区；带电系统为处于稳定运行状态的系统；准带电系统为处于停电状态但有自启动能力的电源或由供电能力的母线。

优先地，评估计及周边J

(2)第l条负荷母线的恢复代价C

C

式中，C

(3)第l条负荷母线的恢复风险主要是指恢复过程中的操作风险R

R

式中，p

(4)综上，第l条负荷母线的恢复价值V

V

优先地，计算当前时刻分区内的充裕度包括以下步骤：

(1)统计t时刻分区内准带电系统的旋转备用容量加上正常恢复中机组的额定容量，记为ΔPG

(2)统计t时刻分区内剩余待恢复容量，记为PL

(3)计算t时刻分区内的充裕度η

优先地，评估第g条机组母线上机组的不确定性包括以下步骤：

根据分布式电源实际的历史出力数据，对分布式电源从t时刻至t+T

式中，S

优先地，评估计及周边J

待恢复机组母线恢复价值包括：①机组母线恢复后，机组启动所能为周边负荷恢复带来的收益，②恢复过程中所需要的代价，③恢复操作不确定性所带来的风险；

(1)机组母线的恢复收益取决于机组母线启动后能恢复周边机组母线上待恢复负荷所产生的潜在收益，即第g条机组母线的恢复收益I

式中，b′

η

优先地，评估计及周边J

(2)第g条机组母线的恢复代价C

C

式中，C

(3)恢复机组母线的风险定义为恢复过程中的操作风险R

R

式中，p

(4)综上，第g条机组母线的恢复价值V

V

本发明所达到的有益效果：

本文考虑了待恢复对象的恢复可以为周边对象带来的潜在恢复价值，计及影响供电效益的负荷恢复耦合特性，负荷冷启动特性和新能源机组出力的不确定性，综合恢复收益、代价和风险建立了负荷母线与机组母线的恢复价值动态评估方法，可以随着电网状态的变化而动态更新待恢复对象的恢复价值，用以有效确定恢复过程中待恢复对象的恢复优先级，充分了反映待恢复对象需要供电恢复的紧急度，为恢复方案的优化决策提供了帮助。

附图说明

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

计及不确定性的配电网待恢复对象恢复价值动态评估方法，包括以下步骤：

步骤一，当前时刻分区内负荷母线数为L，赋值ι＝1；

步骤二，第ι条负荷母线上待恢复负荷数为M，赋值i＝1；

步骤三，第i个待恢复负荷单位恢复价值的冷启动特性修正；

步骤四，第i个待恢复负荷单位恢复价值的职能关联修正，若i≤M则i＝1+i并执行步骤三，否则执行步骤五；

步骤五，评估第ι条负荷母线自身的恢复价值V

步骤六，计算当前时刻分区内的充裕度，分区内机组母线数G，赋值g＝1；

步骤七，评估第g条机组母线上机组的不确定性，从第g条机组母线向外宽度优先遍历J

步骤八，当前时刻分区内负荷母线数L，赋值ι＝1；

步骤九，从第ι条负荷母线向外宽度优先遍历J

进一步地，评估第i个待恢复负荷单位恢复价值包括以下步骤：

定义第i个待恢复负荷停电后完全由自身失电所引起的最大经济损失与第i个待恢复负荷的电量损失之比为第i个待恢复负荷的最大单位停电损失

进一步地，第i个待恢复负荷单位恢复价值的冷启动特性修正包括以下步骤：

温控负荷的冷启动特性即配电系统故障停电后设备在重启过程中会出现负荷增长的情况，这是因为历经停电的供电恢复后，一部分的温控负荷自动启动，还有一部分的温控负荷需要开关操作将其重新投入；自动启动的温控负荷的热容量、自动启动的温控负荷的停电时间和自动启动的温控负荷的环境温度影响自动启动的温控负荷的电量需求，需要开关操作的温控负荷的停电时间和需要开关操作的温控负荷的环境温度影响需要开关操作的温控负荷的启动同时率和需要开关操作的温控负荷的电量需求，使得在配电系统恢复过程中负荷多样性的丧失，总负荷需求增大；

由于温控负荷所服务对象自身具有一定的热容量，温控负荷的停电损失会随着停电时间变化，即温控负荷的单位恢复价值会随停电时间变化，停电时长越大，单位恢复价值越大，并最终会趋于该温控负荷最大单位停电损失

因此，依据温控负荷的冷负荷启动特性，将第i个待恢复负荷的单位恢复价值b

式中，t

进一步地，第i个待恢复负荷单位恢复价值的职能关联修正包括以下步骤：

设有N个待恢复负荷具有职能耦合关系，i∈[1,2,L L,N]，定义第i个待恢复负荷计及待恢复负荷的职能关联修正的单位恢复价值b′

式中，λ

进一步地，评估计及周边J

(1)待恢复负荷母线的恢复收益包括该母线上待恢复负荷的恢复收益和恢复该母线为周边待恢复对象带来的潜在恢复收益；

t时刻第l条待恢复负荷母线的恢复收益I

式中，b′

t为评估时刻；t

η

其中分区为当系统中有多个准带电系统时，根据一定原则将恢复对象划分给某准带电系统形成各自独立的恢复分区；带电系统为处于稳定运行状态的系统；准带电系统为处于停电状态但有自启动能力的电源或由供电能力的母线。

进一步地，评估计及周边J

(2)第l条负荷母线的恢复代价C

C

式中，C

(3)第l条负荷母线的恢复风险主要是指恢复过程中的操作风险R

R

式中，p

(4)综上，第l条负荷母线的恢复价值V

V

进一步地，计算当前时刻分区内的充裕度包括以下步骤：

(1)统计t时刻分区内准带电系统的旋转备用容量加上正常恢复中机组的额定容量，记为ΔPG

(2)统计t时刻分区内剩余待恢复容量，记为PL

(3)计算t时刻分区内的充裕度η

进一步地，评估第g条机组母线上机组的不确定性包括以下步骤：

根据分布式电源实际的历史出力数据，对分布式电源从t时刻至t+T

式中，S

进一步地，评估计及周边J

待恢复机组母线恢复价值包括：①机组母线恢复后，机组启动所能为周边负荷恢复带来的收益，②恢复过程中所需要的代价，③恢复操作不确定性所带来的风险；

(1)机组母线的恢复收益取决于机组母线启动后能恢复周边机组母线上待恢复负荷所产生的潜在收益，即第g条机组母线的恢复收益I

式中，b′

η

进一步地，评估计及周边J

(2)第g条机组母线的恢复代价C

C

式中，C

(3)恢复机组母线的风险定义为恢复过程中的操作风险R

R

式中，p

(4)综上，第g条机组母线的恢复价值V

V

故障消失或隔离后，需要评估负荷母线和机组母线恢复供电的重要性以指导系统供电恢复优化决策时供电路径的优选或备用功率的分配。母线通常接有多个负荷或机组，母线恢复的重要性体现在母线提供给与其连接的多个负荷或机组的电量，以及负荷或机组的单位恢复价值。因此从单一负荷或机组的单位恢复价值评估方法入手，进而讨论母线恢复的重要度。

本方法定义第i个负荷停电后完全由自身失电所引起的最大经济损失与其电量损失之比为该单一负荷最大单位停电损失

(1)常规负荷单位恢复价值

故障恢复过程中，负荷的重要度通常是由其保供电级别或者专家经验打分确定的静态值，保供电级别评价较为粗糙，专家经验打分有较强的主观性。本方法定义第i个负荷停电后完全由自身失电所引起的最大经济损失与其电量损失之比为该单一负荷最大单位停电损失

(2)负荷单位恢复价值的冷负荷启动特性修正

考虑到温控负荷的冷负荷启动特性，即配电系统故障停电后，设备在重启过程中会出现负荷增长的情况。主要是因为历经停电的供电恢复后，部分温控负荷(如冰柜、冰箱等)将自动启动，温控负荷的热容量、停电时间和环境温度等将会影响该温控负荷的电量需求。还有部分温控负荷(如空调等)虽然在恢复供电后不会自动启动，需要开关操作将其重新投入，但这些负荷的启动同时率和电量需求仍然与他们的停电时间和环境温度密切相关。这会使得在配电系统恢复过程中负荷多样性的丧失，使得总负荷需求增大，局部地区和时段甚至会达到故障前的4-5倍，随着停电时间的增加，这种特点会愈发明显。

由于温控负荷所服务对象一般自身具有一定的热容量，温控负荷的停电损失会随着停电时间变化，即温控负荷的单位恢复价值会随停电时间变化，停电时长越大，单位恢复价值越大，并最终会趋于该负荷最大单位停电损失

式中，t

(3)负荷单位恢复价值的职能关联修正

社会分工较为复杂，部分负荷关键职能的充分发挥需要其他负荷供电的配合，对这类负荷提前独立供电的意义不大。这些具有职能耦合关系的负荷，他们恢复供电的重要度应彼此相互影响。因此，需要在负荷单位恢复价值中考虑负荷职能的关联因素。设有N个负荷具有职能耦合关系，i∈[1,2,L L,N]，本发明定义第i个负荷计及负荷职能关联修正的单位恢复价值b′

式中，λ

负荷母线恢复价值动态评估方法

负荷母线的恢复价值主要取决于该负荷母线恢复所带来的收益、恢复过程中所需要的代价和风险：

(1)待恢复负荷母线的恢复收益包括该母线上待恢复负荷的恢复收益和恢复该母线可以为周边待恢复对象带来的潜在恢复收益。本发明基于待恢复负荷的单位价值、待恢复负荷的容量、评估时长、待恢复负荷母线离供电系统之间的电气距离和供电系统的充裕度定义待恢复负荷的恢复收益。t时刻第l条待恢复负荷母线的恢复收益I

式中，b′

(2)第l条负荷母线的恢复代价C

C

式中，C

(3)第l条负荷母线的恢复风险主要是指恢复过程中的操作风险R

R

式中，p

(4)综上，第l条负荷母线的恢复价值V

V

3.机组恢复的不确定性评估方法

分布式电源在配电系统中的占比逐渐增加，其很强的随机性和间歇性会对节点电压、线路潮流、电路电流以及网络的可靠性产生较大的影响。本发明根据分布式电源实际的历史出力数据，对其从t时刻至t+T

式中，S

4.机组母线恢复价值的动态评估方法

待恢复机组母线恢复价值包括：机组母线恢复后，机组启动所能为周边负荷恢复带来的收益；恢复过程中所需要的代价；恢复操作不确定性所带来的风险。

(1)机组母线的恢复收益取决于机组启动后能恢复周边母线上待恢复负荷所产生的潜在收益，即第g条机组母线的恢复收益I

式中，b′

(2)第g条机组母线的恢复代价C

C

式中，C

(3)恢复机组的风险定义为恢复过程中的操作风险R

R

式中，p

(4)综上，第g条机组母线的恢复价值V

V

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。