考虑应急电动汽车的配电网故障恢复方法及终端设备

摘要

本发明适用于电网技术领域，提供了一种考虑应急电动汽车的配电网故障恢复方法及终端设备，上述方法包括：采集配电网参数，并根据所述配电网参数进行孤岛划分，得到目标孤岛划分方案；以系统失电损失最小和应急电动汽车调运时间最短为第一目标函数，建立配电网故障恢复模型；根据所述目标孤岛划分方案对所述配电网故障恢复模型求解，得到应急电动汽车的接入策略。本发明综合考虑多方面因素建立配电网故障恢复模型并求解，得到最优的应急电动汽车的接入策略，接入点设计合理，合理利用资源，应急电动车参与故障恢复效果良好。

说明书

技术领域

本发明属于电网技术领域，尤其涉及一种考虑应急电动汽车的配电网故障恢复方法及终端设备。

背景技术

随着社会的发展，对于资源的需求越来越多，电动汽车得到了大力发展。配电网发生多故障后，由于可能存在多个故障点，造成多个失电区域，因此需求的资源较多。电动汽车作为一种应急调度资源，在配电网故障时可向故障孤岛提供电能，参与故障恢复。

现有技术中，电动汽车参与故障恢复缺乏合理的规划方法，从而导致资源无法合理利用，电动车参与故障恢复效果不理想。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种考虑应急电动汽车的配电网故障恢复方法及终端设备，以解决现有技术中电动汽车参与故障恢复缺乏合理的规划方法，导致电动车参与故障恢复效果不理想的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种考虑应急电动汽车的配电网故障恢复方法，包括：

采集配电网参数，并根据配电网参数进行孤岛划分，得到目标孤岛划分方案；

以系统失电损失最小和应急电动汽车调运时间最短为第一目标函数，建立配电网故障恢复模型；

根据目标孤岛划分方案对配电网故障恢复模型求解，得到应急电动汽车的接入策略。

本发明实施例的第二方面提供了一种考虑应急电动汽车的配电网故障恢复装置，包括：

孤岛划分模块，用于采集配电网参数，并根据配电网参数进行孤岛划分，得到目标孤岛划分方案；

模型建立模块，用于以系统失电损失最小和应急电动汽车调运时间最短为第一目标函数，建立配电网故障恢复模型；

模型求解模块，用于根据目标孤岛划分方案对配电网故障恢复模型求解，得到应急电动汽车的接入策略。

本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如本发明实施例第一方面提供的考虑应急电动汽车的配电网故障恢复方法的步骤。

本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例第一方面提供的考虑应急电动汽车的配电网故障恢复方法的步骤。

本发明实施例提供了一种考虑应急电动汽车的配电网故障恢复方法，包括：采集配电网参数，并根据配电网参数进行孤岛划分，得到目标孤岛划分方案；以系统失电损失最小和应急电动汽车调运时间最短为第一目标函数，建立配电网故障恢复模型；根据目标孤岛划分方案对配电网故障恢复模型求解，得到应急电动汽车的接入策略。本发明实施例中综合考虑多方面因素建立配电网故障恢复模型并求解，得到最优的应急电动汽车的接入策略，接入点设计合理，合理利用资源，应急电动车参与故障恢复效果良好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种考虑应急电动汽车的配电网故障恢复方法的实现流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种考虑应急电动汽车的配电网故障恢复装置的示意图；

图3是本发明实施例提供的终端设备的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

参考图1，本发明实施例提供了一种考虑应急电动汽车的配电网故障恢复方法，包括：

S101：采集配电网参数，并根据配电网参数进行孤岛划分，得到目标孤岛划分方案；

S102：以系统失电损失最小和应急电动汽车调运时间最短为第一目标函数，建立配电网故障恢复模型；

S103：根据目标孤岛划分方案对配电网故障恢复模型求解，得到应急电动汽车的接入策略。

当配电网发生多故障后，首先需要确定故障的位置并对故障点进行隔离，其次利用分布式电源和联络开关对失电负荷进行供电，接着调运应急电动汽车作为补充电源对配电网进行恢复。本发明实施例中首先对配电网进行孤岛划分，然后应急电动汽车对各个孤岛供电，综合考虑多方面因素，以系统失电损失最小和应急电动汽车调运时间最短为第一目标函数建立配电网故障恢复模型，并求解得到应急电动汽车的接入策略。采用该策略对应急电动汽车进行调度，可最大程度的减小系统损失，提高了系统的性能，并且应急电动汽车调运时间也较短，充分合理的利用资源。通过本发明实施例提供的方法得到的应急电动汽车接入策略设计合理，应急电动车参与故障恢复效果良好。

一些实施例中，S101可以包括：

S1011：以孤岛内恢复失电负荷最大为第二目标函数，建立初级孤岛划分模型，并对初级孤岛划分模型求解，得到初级孤岛划分方案；

S1012：以孤岛内累计缺失电能最小为第三目标函数，对初级孤岛划分方案进行修正，得到目标孤岛划分方案。

本发明实施例中采用两级孤岛划分原则，首先以孤岛内恢复失电负荷最大为第二目标函数建立初级孤岛划分模型，求解得到初级孤岛划分方案。

一些实施例中，第二目标函数的计算公式为：

其中，ω

一些实施例中，初级孤岛划分模型还包括：第二约束条件。

第二约束条件包括：

x

x

其中，x

由于分布式能源不具备输出功率大小可调节以及维持岛内电压、频率稳定的能力。而储能装置具有双向可控特点，可实时参与电力供需平衡，平抑风光出力波形。因此利用储能装置与风光系统相配合构成可靠性DG，共同为孤岛系统供电。考虑整个时段内分布式电源和负荷的波动状态，根据分布式电源的最大供电区域确定初级孤岛，以分布式电源为根节点进行深度优先搜索，检查最大剩余电能约束，满足约束条件下所能包含的负荷组成连通区域，形成孤岛。第二约束条件中，公式2表示电源的电能要充足，公式4表示当某个节点接入孤岛内，则该节点与电源节点所连接过程路径上的所有负荷节点都应该包含在孤岛内。

一些实施例中，第三目标函数的计算公式可以为：

其中，P

在整个时段电能充足，是形成孤岛的必要条件；初级孤岛形成过程中已保证电源在整个恢复时期供电充足，但由于没有考虑可控负荷的存在，同时也不能保证时时刻刻功率平衡，因此需要利用各电源之间功率的优化调度以及可控负荷的配合进行方案的修正。配电网内的负荷可以分为可控负荷和不可控负荷，可控负荷一般都有负荷控制终端，可以通过开关操作切除，在配电网故障恢复中，可以通过对可控负荷的控制，孤岛之间的功率调整来保证孤岛运行的可靠性。负荷的模型如下：

P

其中，b

首先需要检验的孤岛内净输出功率是否能在孤岛期间的每个时间间隔内都是正值。通过对孤岛运行时段内各个电源的出力进行优化，确定各个电源的输出计划，判断电源的出力是否足够。优化的约束条件如下：

0≤Q

其中，

优化的目的是判断孤岛能否持续安全运行，P

一些实施例中，S102可以包括：

S1021：将配电网中的负荷划分为多种类型，并确定各个类型分别对应的损失系数；

S1022：根据各个类型分别对应的损失系数，确定第一目标函数；

S1023：根据第一目标函数建立配电网故障恢复模型。

一些实施例中，多种类型包括：工业负荷、商业负荷及居民负荷；

工业负荷对应的损失系数α的计算公式为：

α＝0.2429lnt-0.2756 (13)

商业负荷对应的损失系数β的计算公式为：

β＝0.1715lnt+0.8338 (14)

居民负荷对应的损失系数γ的计算公式为：

γ＝0.7751lnt-3.7198 (15)

其中，t为当前时段。

负荷在不同季节、不同时间段表现出不同的时变特性。对日前配电网各节点进行负荷预测，得到配电网各节点的日负荷时变曲线。在此基础上对日负荷曲线进行积分计算，可得各节点在任一时段内的用电需求为：

其中，Load

配电网拓扑网络复杂，当电网发生多故障后，造成大面积负荷失电，在实际抢修过程中，所有的故障点不能同时被抢修完成，也就是说所有负荷的停电时间各不相同，而失电造成的损失与失电的时间有关。现有技术中多是将负荷简单地分为一级负荷、二级负荷、三级负荷，没有描述出失电时间的影响，因此传统的失电负荷等级系数不再适用，不能精确衡量故障后的失电损失。在原有负荷等级划分的基础上，考虑时变特性，通过对各种类型的负荷停电时长和停电损失之间的关系拟合，得到上述各种负荷对应的损失系数计算公式，确定负荷的时变损失系数。本发明实施例中充分考虑负荷的时变性，确定各个类型负荷对应的损失系数，进而建立一种考虑时变性的配电网故障恢复模型，得到的应急电动汽车的接入策略更加合理。

一些实施例中，第一目标函数可以包括：

T

min f

其中，w

一些实施例中，配电网故障恢复模型还可以包括：

考虑储能的充放电功率约束、充放电的状态约束、储能的容量约束等，并对其做离散化处理，建立储能子模型为：

其中，η

应急电动汽车具有可移动的特点，可灵活地接入到区域电网中，而在实际故障恢复过程中，将其接入到配电网中需要的节点进行充放电，相当于一个分布式电源，可以在满足它供电约束的条件下形成孤岛对重要负荷进行恢复供电。应急电动汽车子模型为：

E

E

δ

其中，η

在配电网发生故障后，应急电动汽车收到调度中心发出的调运指令后，执行应急供电任务，合理选取最优的接入点，并且一个应急电动汽车只能连接一个节点。

其中，e

分布式电源子模型为：

光伏出力的影响因素主要是太阳光的辐射度、光电转化效率等，其输出功率为：

其中，S

风机出力的影响因素主要为风速，把风能转化为电能，其输出功率为：

其中，v

风电和光伏等新能源出力具有波动性，不能单独形成孤岛对负荷供电，需要和储能等具有一定调节能力的电源联合形成孤岛进行供电。

一些实施例中，S103可以包括：

S1031：根据目标孤岛划分方案，采用深度优先搜索算法和多目标离散细菌群体趋药性算法对配电网故障恢复模型求解，得到应急电动汽车的接入策略。

当配电网故障后，首先对故障进行定位和隔离后，获取恢复过程中所需的基本数据：网络的拓扑结构，故障点位置，各个故障的修复时间，故障的停电时刻等，考虑到风电、光伏以及各类负荷的时变特性，同时考虑到应急电动汽车调运时间等因素，计划以1h作为一个孤岛划分时段，然后确定多故障停电时间内分布式电源出力以及负荷需求的变化趋势。采用S101对配电网进行孤岛划分，判断各个孤岛内是否有重要负荷未恢复供电，若孤岛内有重要负荷未恢复供电，则将应急电动车接入，并判断应急电动汽车是否接入。

若故障抢修已经完成，判断是否可以并网运行，检测所有运行的网络能否稳定运行，否则实施切负荷操作。最后检查所有故障点是否全部抢修完成，若仍有故障点则重新进行孤岛划分，直至所有故障点已抢修完成。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

参考图2，本发明实施例还提供了一种考虑应急电动汽车的配电网故障恢复装置，包括：

孤岛划分模块21，用于采集配电网参数，并根据配电网参数进行孤岛划分，得到目标孤岛划分方案；

模型建立模块22，用于以系统失电损失最小和应急电动汽车调运时间最短为第一目标函数，建立配电网故障恢复模型；

模型求解模块23，用于根据目标孤岛划分方案对配电网故障恢复模型求解，得到应急电动汽车的接入策略。

一些实施例中，孤岛划分模块21可以包括：

初级孤岛划分单元211，用于以孤岛内恢复失电负荷最大为第二目标函数，建立初级孤岛划分模型，并对初级孤岛划分模型求解，得到初级孤岛划分方案；

修正单元212，用于以孤岛内累计缺失电能最小为第三目标函数，对初级孤岛划分方案进行修正，得到目标孤岛划分方案。

一些实施例中，第二目标函数的计算公式为：

其中，ω

一些实施例中，模型建立模块22可以包括：

损失系数确定单元221，用于将配电网中的负荷划分为多种类型，并确定各个类型分别对应的损失系数；

目标函数确定单元222，用于根据各个类型分别对应的损失系数，确定第一目标函数；

故障模型建立单元223，用于根据第一目标函数建立配电网故障恢复模型。

一些实施例中，多种类型包括：工业负荷、商业负荷及居民负荷；

工业负荷对应的损失系数α的计算公式为：

α＝0.2429lnt-0.2756 (13)

商业负荷对应的损失系数β的计算公式为：

β＝0.1715lnt+0.8338 (14)

居民负荷对应的损失系数γ的计算公式为：

γ＝0.7751lnt-3.7198 (15)

其中，t为当前时段。

一些实施例中，模型求解模块23可以包括：

求解单元231，用于根据目标孤岛划分方案，采用深度优先搜索算法和多目标离散细菌群体趋药性算法对配电网故障恢复模型求解，得到应急电动汽车的接入策略。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将终端设备的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

图3是本发明一实施例提供的终端设备的示意框图。如图3所示，该实施例的终端设备4包括：一个或多个处理器40、存储器41以及存储在存储器41中并可在处理器40上运行的计算机程序42。处理器40执行计算机程序42时实现上述各个考虑应急电动汽车的配电网故障恢复方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至S103。或者，处理器40执行计算机程序42时实现上述考虑应急电动汽车的配电网故障恢复装置实施例中各模块/单元的功能，例如图2所示模块21至23的功能。

示例性地，计算机程序42可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器41中，并由处理器40执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序42在终端设备4中的执行过程。例如，计算机程序42可以被分割成孤岛划分模块21、模型建立模块22及模型求解模块23。

孤岛划分模块21，用于采集配电网参数，并根据配电网参数进行孤岛划分，得到目标孤岛划分方案；

模型建立模块22，用于以系统失电损失最小和应急电动汽车调运时间最短为第一目标函数，建立配电网故障恢复模型；

模型求解模块23，用于根据目标孤岛划分方案对配电网故障恢复模型求解，得到应急电动汽车的接入策略。

其它模块或者单元在此不再赘述。

终端设备4包括但不仅限于处理器40、存储器41。本领域技术人员可以理解，图3仅仅是终端设备的一个示例，并不构成对终端设备4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端设备4还可以包括输入设备、输出设备、网络接入设备、总线等。

处理器40可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器41可以是终端设备的内部存储单元，例如终端设备的硬盘或内存。存储器41也可以是终端设备的外部存储设备，例如终端设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器41还可以既包括终端设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器41用于存储计算机程序42以及终端设备所需的其他程序和数据。存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。