基于馈线代理的配电网线路自愈方法及装置

技术领域

本发明涉及配电网自愈领域，尤其涉及一种基于馈线代理的配电网线路自愈方法及装置。

背景技术

传统配电网通常面临着故障发现慢、恢复时间长等问题。这些问题会严重影响供电质量。目前，一些分布式自愈技术已经被提出并应用于配电网，以解决这些问题，但是其仍存在一些局限性。已有的分布式自愈技术很少考虑到优先级，在面对复杂环境时，自愈能力也较差，无法保证系统的可靠性。

目前，配电网自愈技术引入分布式电源，以确保故障期间的持续供电。但是现有的自愈方案缺乏灵活的自愈手段，在面临复杂环境时自愈能力也较差，难以确保系统的可靠性和供电的稳定性。因此，市面上亟需一种能够面对多复杂环境的配电网自愈方法。

发明内容

本发明提供了一种基于馈线代理的配电网线路自愈方法及装置，以解决现有技术的配电网面临复杂环境时自愈能力差的技术问题，以提高电力系统的可靠性和供电的稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于馈线代理的配电网线路自愈方法，所述配电网包括协助馈线代理和故障馈线代理；其中，所述协助馈线代理包括若干协助区域代理，所述故障馈线代理包括若干故障区域代理；

所述配电网线路自愈方法包括：

计算故障区域代理的需求容量和优先级；基于所述协助馈线代理和微电网代理之间的通信，计算出总可用传输容量；其中，所述总可用传输容量包括协助区域代理的可用传输容量和微电网的可用传输容量；

通过所述总可用传输容量以及所述故障区域代理的需求容量和优先级，确定恢复方式，从而基于确定的恢复方式实现所述配电网线路的自愈；其中，所述恢复方式包括群组恢复、区域恢复、带负荷转移的区域恢复或带负荷放弃的区域恢复。

作为优选方案，在所述计算故障区域代理的需求容量和优先级之前，还包括：

实时监测各区域的电流变化量，确定所述电流变化量大于预设的变化阈值的区域为故障区域；并控制故障区域对应的馈线控制器跳闸；其中，所述电流变化量的计算方式为：

其中，

作为优选方案，所述电流使用情况为进入区域的电流之和减离开区域的电流之和。

作为优选方案，所述故障区域代理的需求容量和优先级的计算公式包括：

其中，Demand and priority of Zone

作为优选方案，所述协助区域代理的可用传输容量的计算方式包括：

根据下式计算区域在过载之前的可用电流容量：

I

通过所述可用电流容量，结合母线电压，计算所述协助区域代理的可用传输容量。

作为优选方案，所述通过所述可用电流容量，结合母线电压，计算所述协助区域代理的可用传输容量，具体为：

根据所述可用电流容量计算在电流约束下的最大剩余容量；基于最低母线电压幅值和允许的最小电压幅值以及待恢复区域的串联阻抗，计算在电压约束下的最大剩余容量；

基于同时满足电压约束和电流约束的最大剩余电流容量，结合约束电压，计算得到所述协助区域代理的可用传输容量。

作为优选方案，所述微电网的可用传输容量包括光伏电池的输出功率和风力发电的供电容量。

作为优选方案，所述光伏电池的输出功率P

其中，V为光伏电池中的输出电池部分的电压值，I

作为优选方案，所述风力发电的供电容量的计算公式包括：

P

其中，P

相应的，本发明实施例还提供了一种基于馈线代理的配电网线路自愈装置，所述配电网包括协助馈线代理和故障馈线代理；其中，所述协助馈线代理包括若干协助区域代理，所述故障馈线代理包括若干故障区域代理；

所述配电网线路自愈装置包括计算模块和自愈模块；其中，

所述计算模块，用于计算故障区域代理的需求容量和优先级；基于所述协助馈线代理和微电网代理之间的通信，计算出总可用传输容量；其中，所述总可用传输容量包括协助区域代理的可用传输容量和微电网的可用传输容量；

所述自愈模块，用于通过所述总可用传输容量以及所述故障区域代理的需求容量和优先级，确定恢复方式，从而基于确定的恢复方式实现所述配电网线路的自愈；其中，所述恢复方式包括群组恢复、区域恢复、带负荷转移的区域恢复或带负荷放弃的区域恢复。

相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

本发明实施例提供了一种基于馈线代理的配电网线路自愈方法及装置，所述配电网包括协助馈线代理和故障馈线代理；其中，所述协助馈线代理包括若干协助区域代理，所述故障馈线代理包括若干故障区域代理；所述配电网线路自愈方法包括：计算故障区域代理的需求容量和优先级；基于所述协助馈线代理和微电网代理之间的通信，计算出总可用传输容量；其中，所述总可用传输容量包括协助区域代理的可用传输容量和微电网的可用传输容量；通过所述总可用传输容量以及所述故障区域代理的需求容量和优先级，确定恢复方式，从而基于确定的恢复方式实现所述配电网线路的自愈；其中，所述恢复方式包括群组恢复、区域恢复、带负荷转移的区域恢复或带负荷放弃的区域恢复。实施本发明，通过所述总可用传输容量以及所述故障区域代理的需求容量和优先级，可以灵活确定恢复方式，从而实现配电网的自愈，确保系统的可靠性和供电的稳定性，同时在面临复杂环境时具有更优的自愈能力和自愈效果。

附图说明

图1：为本发明基于馈线代理提供的配电网线路自愈方法的一种实施例的流程示意图。

图2：为本发明提供的配电馈线MAS的一种实施例的框架示意图。

图3：为本发明基于馈线代理提供的配电网线路自愈装置的一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一:

请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种基于馈线代理(Feeder agent，缩写FA)的配电网线路自愈方法，该方法所涉及的配电网包括协助馈线代理(Assisting feederagent，缩写HFA)和故障馈线代理(Fault feeder agent，缩写FFA)；其中，所述协助馈线代理包括若干协助区域代理，所述故障馈线代理包括若干故障区域代理，区域代理的略缩词为ZA。

所述配电网线路自愈方法包括步骤S1至步骤S2；其中，

步骤S1，计算故障区域代理的需求容量和优先级；基于所述协助馈线代理和微电网代理之间的通信，计算出总可用传输容量；其中，所述总可用传输容量包括协助区域代理的可用传输容量和微电网的可用传输容量。

在本实施例中，如图2所示为本申请的配电馈线MAS框架，其中MAS指区域和馈线代理。

配电馈线代理(服务器)按照配电网发生故障后的职能进行划分，可以划分为故障馈线代理和协助馈线代理。其中所述协助馈线代理包括若干协助区域代理，所述故障馈线代理包括若干故障区域代理。各区域之间由一个或多个边界开关进行分隔，相邻馈线之间设有联络开关，以便于故障期间协助馈线进行恢复。

此外，本申请的微电网代理具体包括负载代理、DG(分布式电源，Distributedgeneration，缩写DG)代理和管理代理。其中负载代理包含微电网中的负载信息，分布式电源代理负责存储相关分布式电源信息并监控分布式电源的功率。管理代理为微电网运行的核心，用于从负载代理和分布式电源代理接收微电网运行信息，然后计算可用传输容量。

优选地，在所述计算故障区域代理的需求容量和优先级之前，还包括：

实时监测各区域的电流变化量，确定所述电流变化量大于预设的变化阈值的区域为故障区域；并控制故障区域对应的馈线控制器跳闸；其中，所述电流变化量的计算方式为：

其中，

优选地，所述电流使用情况为进入区域的电流之和减离开区域的电流之和。其具体的计算公式为：

其中，

在对故障区域进行定位之后，馈线代理可以与故障区域的上游区域代理和下游区域代理进行通信，发送请求以打开边界开关，通过分离故障区域来完成故障隔离。然后对应的馈线控制器合闸，以恢复上游区域，启动故障恢复功能。

故障区域代理计算自身的需求容量和优先级，并将这些信息发送给故障馈线代理，然后故障馈线代理将接收到的信息发送给协助馈线代理。

优选地，所述故障区域代理的需求容量和优先级的计算公式包括：

其中，Demand and priority of Zone

协助馈线代理向其对应的协助区域代理发送请求，以使每个协助区域代理发送可用传输容量信息。协助区域代理在接收到该消息后，计算恢复馈线的可用传输容量。

具体地，所述协助区域代理的可用传输容量的计算方式包括：

根据下式计算区域在过载之前的可用电流容量：

I

通过所述可用电流容量，结合母线电压，计算所述协助区域代理的可用传输容量。

优选地，所述通过所述可用电流容量，结合母线电压，计算所述协助区域代理的可用传输容量，具体为：

根据所述可用电流容量计算在电流约束下的最大剩余容量；基于最低母线电压幅值和允许的最小电压幅值以及待恢复区域的串联阻抗，计算在电压约束下的最大剩余容量；

基于同时满足电压约束和电流约束的最大剩余电流容量，结合约束电压，计算得到所述协助区域代理的可用传输容量。

具体的计算公式包括：

I

|AFC|＝|V

其中，V

在本实施例中，所述总可用传输容量为协助区域代理的可用传输容量于微电网的可用传输容量的和。其中，所述微电网的可用传输容量包括光伏电池的输出功率和风力发电的供电容量。

所述光伏电池的输出功率P

其中，V为光伏电池中的输出电池部分的电压值，I

所述风力发电的供电容量的计算公式包括：

P

其中，P

将P

步骤S2，通过所述总可用传输容量以及所述故障区域代理的需求容量和优先级，确定恢复方式，从而基于确定的恢复方式实现所述配电网线路的自愈；其中，所述恢复方式包括群组恢复、区域恢复、带负荷转移的区域恢复或带负荷放弃的区域恢复。

在本实施例中，故障馈线代理在确定恢复方式时，首先将总可用传输容量与下游故障区域的总需求容量进行比较来检查群组恢复是否可行。若可行，故障馈线代理将通过切换一次联络开关状态恢复所有下游故障区域，即进行群组恢复。如果有多个协助馈线代理都具有足够的容量，故障馈线代理将向具有最多可用传输容量的协助馈线代理发送接受提案消息。然后，故障馈线代理发送请求消息到所选协助馈线附近的故障区域代理，要求它闭合其联络开关以完成故障区域的恢复。

进一步的，如果群组修复不满足，将实施区域恢复，即多个协助馈线共同参与故障恢复。故障馈线代理开始创建所有可以通过多次开关操作恢复的下游故障区域组合，并建立区域/开关关系表。该表中的信息包括每个组合中的区域、每个组合的边界开关、每个组合中的负荷需求，以及每个组合的等效优先级指数。

在建立关系表之后，故障馈线代理向用于恢复的协助馈线代理发送“接受建议”消息，在接受提案的馈线代理和选定用于恢复的组合之间放置联络开关，并将其列入待闭合开关列表中。将所选组合的分段开关放置在待开开关列表中，以满足径向约束；然后更新地区/开关关系表。故障馈线代理检查所有的区域是否都可以恢复，如果是，故障馈线代理将向相应的区域代理发送请求消息，要求它们打开位于待打开开关列表中的开关，并且关闭位于待闭合开关列表中的联络开关进行恢复操作。

进一步地，如果区域恢复不能使全部故障区域恢复，故障馈线代理将实施带负荷转移的区域恢复。故障馈线代理向剩余未恢复的区域组合附近的协助馈线代理发送请求消息，使协助馈线代理与其他馈线代理开始协商，以使用负载转移找到另一个备用电源。

在带负荷转移的区域恢复结束时仍有未恢复的地区时，故障馈线代理执行带负荷放弃的区域恢复，最低优先级的区域将被放弃复电。最低优先级的区域放弃复电后，故障馈线代理检查剩余未恢复的区域是否都已恢复，若余下地区恢复供电，自愈过程结束。若仍有未恢复区域，重复进行上述带负荷放弃的区域恢复，直至故障馈线检查时余下地区恢复。

相应的，请参照图3，本发明实施例还提供了一种基于馈线代理的配电网线路自愈装置，所述配电网包括协助馈线代理和故障馈线代理；其中，所述协助馈线代理包括若干协助区域代理，所述故障馈线代理包括若干故障区域代理；

所述配电网线路自愈装置包括计算模块101和自愈模块102；其中，

所述计算模块101，用于计算故障区域代理的需求容量和优先级；基于所述协助馈线代理和微电网代理之间的通信，计算出总可用传输容量；其中，所述总可用传输容量包括协助区域代理的可用传输容量和微电网的可用传输容量；

所述自愈模块102，用于通过所述总可用传输容量以及所述故障区域代理的需求容量和优先级，确定恢复方式，从而基于确定的恢复方式实现所述配电网线路的自愈；其中，所述恢复方式包括群组恢复、区域恢复、带负荷转移的区域恢复或带负荷放弃的区域恢复。

作为一种优选实施方式，所述配电网线路自愈装置还包括定位模块，所述定位模块用于在所述计算模块计算故障区域代理的需求容量和优先级之前：

实时监测各区域的电流变化量，确定所述电流变化量大于预设的变化阈值的区域为故障区域；并控制故障区域对应的馈线控制器跳闸；其中，所述电流变化量的计算方式为：

其中，

作为一种优选实施方式，所述电流使用情况为进入区域的电流之和减离开区域的电流之和。

作为一种优选实施方式，所述故障区域代理的需求容量和优先级的计算公式包括：

其中，Demand and priority of Zone

作为一种优选实施方式，所述协助区域代理的可用传输容量的计算方式包括：

根据下式计算区域在过载之前的可用电流容量：

I

通过所述可用电流容量，结合母线电压，计算所述协助区域代理的可用传输容量。

作为一种优选实施方式，所述通过所述可用电流容量，结合母线电压，计算所述协助区域代理的可用传输容量，具体为：

根据所述可用电流容量计算在电流约束下的最大剩余容量；基于最低母线电压幅值和允许的最小电压幅值以及待恢复区域的串联阻抗，计算在电压约束下的最大剩余容量；

基于同时满足电压约束和电流约束的最大剩余电流容量，结合约束电压，计算得到所述协助区域代理的可用传输容量。

作为一种优选实施方式，所述微电网的可用传输容量包括光伏电池的输出功率和风力发电的供电容量。

作为一种优选实施方式，

所述光伏电池的输出功率P

其中，V为光伏电池中的输出电池部分的电压值，I

作为一种优选实施方式，

所述风力发电的供电容量的计算公式包括：

P

其中，P

相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

本发明实施例提供了一种基于馈线代理的配电网线路自愈方法及装置，所述配电网包括协助馈线代理和故障馈线代理；其中，所述协助馈线代理包括若干协助区域代理，所述故障馈线代理包括若干故障区域代理；所述配电网线路自愈方法包括：计算故障区域代理的需求容量和优先级；基于所述协助馈线代理和微电网代理之间的通信，计算出总可用传输容量；其中，所述总可用传输容量包括协助区域代理的可用传输容量和微电网的可用传输容量；通过所述总可用传输容量以及所述故障区域代理的需求容量和优先级，确定恢复方式，从而基于确定的恢复方式实现所述配电网线路的自愈；其中，所述恢复方式包括群组恢复、区域恢复、带负荷转移的区域恢复或带负荷放弃的区域恢复。实施本发明，通过所述总可用传输容量以及所述故障区域代理的需求容量和优先级，可以灵活确定恢复方式，从而实现配电网的自愈，确保系统的可靠性和供电的稳定性，同时在面临复杂环境时具有更优的自愈能力和自愈效果。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。