（电力系统及其自动化专业论文）地区高压配电网故障恢复系统的研究.pdf

华北电力人学硕 卜 学位论文 摘要 本文重点对高压配电网发生故障后的恢复问题进行了较为深入的研究，介绍 了 一个实用的地区配电网故障恢复系统的 研制与开发。本文的主要工作如下: 提出一种边缘开关电网拓扑模型，即将整个配电网描述成由子系统和边缘开关 组成的拓扑结构 ，便于配 电网恢复路径搜索。 建立配电网各电气元件的知识表示，完成了配电网网络的接线分析。 基于上述边缘开关电网拓扑模型， 采用启发式搜索方法，结合数值计算和实际 运行经验进行电气约束校验和方案的优选，实现孤岛恢复和过载处理的恢复方案。 设计并实现了 一 个实用的配网故障恢复系统，可用于事故预案和在线应用的日 的，包括系统功能结构、详细流程、与 其它 e ms软件的接口等。针对离线事故预 案的实际需求，考虑备自 投装置的动作，设计 一 个简单电网故障仿真功能。 以兰州地调电网系统为例，测试部分系统功能，结论合理。 关键词 :故障恢复 ，边缘开关刀闸组，启发式搜索，事故预案 abstract i t i s d e s c r i b e d i n t h i s p a p e r t h a t a p r a c t i c a l f a u l t r e s t o r a t i o n s y s t e m i s d e v e l o p e d f o r l o c a l h i g h - v o l t a g e d i s t r i b u t i o n p o w e r s y s t e m. t h e ma i n c o n t e n t i n c l u d e s : ma k e a p a t t e r n o f t h e f a u l t d i s t r i b u t i o n n e t w o r k b a s e d o n v e r g e - s w i t c h . d e s c r i b e t h e d i s t r i b u t i o n s y s t e m a s c o m b i n a t i o n o f s u b - s y s t e ms a n d v e r g e - s w i t c h . t h e n e w p a t t e r n p r e d i g e s t t h e s e a r c h p r o c e s s . s e t a k n o w l e d g e e x p r e s s o f e l e c t r i c a l e q u i p m e n t s . f i n i s h n e t w o r k a n a l y s i s o f t h e d i s t r i b u t i o n s y s t e m . b a s e d o n v e r g e - s w i t c h p a t t e r n , h e u r i s t i c a l g o r i t h m , c o n s i d e r f i e l d e x p e r i e n c e a n d r e s t r i c t i o n , s e l e c t m o s t s u i t a b l e a p p r o a c h f o r i s l a n d - r e s t o r a t i o n a n d o v e r l o a d - d e a l i n g . d e s i g n a n d r e a l i z e a p r a c t i c a l f a u l t r e s t o r a t i o n s y s t e m f o r r e a l - t i m e a n d f a u l t p r e v i e w u s e , i n c l u d e s y s t e m f u n c t i o n , fl o w a n d i n t e r f a c e w i t h o t h e r a p p l i c a t i o n s o f e m s f o r a p p l i c a t i o n o f f a u l t p r e v i e w , t h e a c t i o n o f a u t o - s t a n d b y s y s t e m i s c o n s i d e r e d . a s i m p l e s i m u l a t i o n f u n c t i o n i s d e s i g n e d f o r t e s t . b a s e d o n l a n z h o u l o c a l d i s t r i b u t i o n n e t w o r k , s o me f u n c t i o n s o f f a u l t r e s t o r a t i o n s y s t e m i s t e s t e d , a n d t h e r e s u l t i s s a t i s f i e d . d a i x i a o j u n ( p o w e r s y s t e m a n d a u t o ma t i o n ) d i r e c t e d b y p r o f . z h a n g d o n g y i n g k e y wo rd s : f a u l t r e s t o r a t i o n , v e r g e - s w i t c h , h e u r i s t i c a l g o r i t h m, f a u l t p r e v i e w y7 1 3 0 8 7 - - l - 尸明 本人郑重声明: 此处所提交的 硕士学位论文 地区高压配电网故障恢复系统的 研 究 ，是本人在华北电 力大学攻读硕士学 位期间，在导师指导下进行的 研究工作和取得 的研究成果。 据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明 确的说明 并表示了 谢意。 学位论文作者签名: 日期: 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了 解华北电力大学有关保留、 使用学 位论文的规定， 即: 学校有权保管、 并向有关部门 送交学 位论文的 原件与复印 件; 学校可以 采用影印、 缩印 或其它复制手 段复制并保存学位论文: 学校可 允许学 位论文 被查阅或借阅; 学 校可以 学术交流为 1 1 的， 复制赠送和交换学位论文; 同意学 校1 1 一 以 用不同方式在不同 媒体上 发表、 传播学 位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名:导师签名: 日期: 日期: 华北电力人学f y( 学位论文 第一章绪 论 故障恢复系统研究的意义 现代电力系统规模日趋发展增大，电网发生故障后造成的 危害也越来越严重。 1 9 9 4年 2月 2 4日广西来宾电厂发生配电系统故障，波及广西 2 2 0 k v和 5 0 0 k v系 统， 造成广西部分地区与主网 解列， 5 0 0 k v系统与广东解列; 1 9 8 7 年东京大停电; 1 9 9 6 年 8月 1 1日，西部 9 个州停电，影响 4 0 0万人，一些地区停电时间长达 1 0 个 小时;2 0 0 3 年0 8 月 1 6日 美国东北部及加拿大南部的大停电。这些事例充分说明: 随着现代电力系统r趋大型化和复杂化，从客观上 注定了 各种事故，尤其是难以预 料的偶然因素所导致的事故，是无法完全避免的，如不能及时处理故障，其造成的 危害是非常严重的。 同时， 随着社会经济的发展和生活水平的提高， 人们对电能的依赖性日 趋强烈， 对供电的可 靠性及电能质量要求也不断提高。保证电 力系统安全稳定运行，防止停 电事故发生和发生了事故之后迅速恢复供电已成为当代中国电力行业所面临的一 项迫切且重大的 任务。研究及时、 准确的电力系统故障恢复系统己 成为完善电网建 设的一项重要任务。 配电网的网络结构复杂多变，发生故障时出现一些地区失电更是完全无法避 免。如果仅仅从合理地规划、设计电网结构， 酉 己 备优质可靠的继电保护与安全自 动 装置等方式来预防事故，提高整个配电网运行的可靠性和安全性，减少大面积停电 事故的发生几率，来满足现代电力发展要求是不够的。电力系统发生故障后，迅速 采取正确有效的措施，尽可能地减小停电范围，缩短停电时间，及早恢复供电， 把 停电造成的损失降到最小，是非常必要的。 配电网的故障恢复处理是一个极其复杂的实时决策过程，中间涉及大量的不确 定因素。现有的在线数值分析技术尚 难提供有效的帮助，主要由 调度人员依据现场 经验来做出决策。当系统出现故障时，短时间内各种信息蜂拥而至，这时候需要调 度人员尽可能地控制住事态， 避免事故的扩大， 并在短时间内恢复尽可能多的负荷， 此时，调 度人员不仅要有扎实的专业知识和丰富的运行经验， 熟知各种运行方式、 运行规程及安全极限参数，还要能够保持清醒的头脑。而实际上，由于 缺乏实际事 故处理经验，同时故障时的信息大，面对如此复杂紧迫的场面，要求调度人员仅凭 经验和直觉采取正确有效的措施，并尽可能地减少事故损失是相当困 难的，可能导 致不能准确及时的处理故障事件。 故障恢复处理系统是e ms ( e n e r g y m a n a g e m e n t s y s t e m ) 的一项重要功能， 华北电力人学f y( 学位论文 第一章绪 论 故障恢复系统研究的意义 现代电力系统规模日趋发展增大，电网发生故障后造成的 危害也越来越严重。 1 9 9 4年 2月 2 4日广西来宾电厂发生配电系统故障，波及广西 2 2 0 k v和 5 0 0 k v系 统， 造成广西部分地区与主网 解列， 5 0 0 k v系统与广东解列; 1 9 8 7 年东京大停电; 1 9 9 6 年 8月 1 1日，西部 9 个州停电，影响 4 0 0万人，一些地区停电时间长达 1 0 个 小时;2 0 0 3 年0 8 月 1 6日 美国东北部及加拿大南部的大停电。这些事例充分说明: 随着现代电力系统r趋大型化和复杂化，从客观上 注定了 各种事故，尤其是难以预 料的偶然因素所导致的事故，是无法完全避免的，如不能及时处理故障，其造成的 危害是非常严重的。 同时， 随着社会经济的发展和生活水平的提高， 人们对电能的依赖性日 趋强烈， 对供电的可 靠性及电能质量要求也不断提高。保证电 力系统安全稳定运行，防止停 电事故发生和发生了事故之后迅速恢复供电已成为当代中国电力行业所面临的一 项迫切且重大的 任务。研究及时、 准确的电力系统故障恢复系统己 成为完善电网建 设的一项重要任务。 配电网的网络结构复杂多变，发生故障时出现一些地区失电更是完全无法避 免。如果仅仅从合理地规划、设计电网结构， 酉 己 备优质可靠的继电保护与安全自 动 装置等方式来预防事故，提高整个配电网运行的可靠性和安全性，减少大面积停电 事故的发生几率，来满足现代电力发展要求是不够的。电力系统发生故障后，迅速 采取正确有效的措施，尽可能地减小停电范围，缩短停电时间，及早恢复供电， 把 停电造成的损失降到最小，是非常必要的。 配电网的故障恢复处理是一个极其复杂的实时决策过程，中间涉及大量的不确 定因素。现有的在线数值分析技术尚 难提供有效的帮助，主要由 调度人员依据现场 经验来做出决策。当系统出现故障时，短时间内各种信息蜂拥而至，这时候需要调 度人员尽可能地控制住事态， 避免事故的扩大， 并在短时间内恢复尽可能多的负荷， 此时，调 度人员不仅要有扎实的专业知识和丰富的运行经验， 熟知各种运行方式、 运行规程及安全极限参数，还要能够保持清醒的头脑。而实际上，由于 缺乏实际事 故处理经验，同时故障时的信息大，面对如此复杂紧迫的场面，要求调度人员仅凭 经验和直觉采取正确有效的措施，并尽可能地减少事故损失是相当困 难的，可能导 致不能准确及时的处理故障事件。 故障恢复处理系统是e ms ( e n e r g y m a n a g e m e n t s y s t e m ) 的一项重要功能， 华北电力人学硕 卜 学位论文 作用是根据s c a d a ( s u p e r v i s o r y c o n t r o l a n d d a t a a c q u i s i t i o n ) 收集的开关跳闸 信息 和故障信息系统收集的其它故障信息， 应用智能软件对电网中发生的故障进行实时 分析和判断，并提出正确有效的 停电 恢复对策，帮助调度员准确隔离故障区域，尽 员恢复一 作 故障区域的供电， 提出优选的供电恢复方案， 将故障损失降到最低。同时可 为 调度 人员 提供故 障 恢复的日 常培 训， 增 加电 网的 恢 复经 验， 提高 业务 能力 ， 电 网 的 故障恢复系统也从居安思危的角度来提高整个电网的可靠性。因此研究一 种实用的 故障恢复系统，辅助调度运行人员快速处理故障，恢复电网正常运行，降 低故障造 成的危害和损失，对整个电力事业的发展具有重要的现实意义。 1 . 2配 电网故障恢 复研究综述 故障恢复算法 故障恢复的目 标是在允许的操作条件和电气约束下，尽可能多的恢复非故障失 电区域的供电。从本质上讲配电网的故障恢复是一个复杂的多目标、多时 段、多组 合、多约束的非线性最优化问题，最终得到的解是一系列开关动作组合。然而，一 般情况下， 配电网开关控制变量过多且变量具有离散、非连续特性，存在组合爆炸 问题，该问 题的复杂性决定了难以单纯从数学优化问 题的角度求解，并且 得到满足 要求的可行解需很长时间。故障恢复系统的改进算法不断被人们提出，目前国内外 求解故障恢复问 题主要有以下几个领域的恢复技术和算法: 1 、启发式搜索 启发式搜索是故障恢复常用的方法。启发式搜索是受启发式规则引导的搜索模 式，依靠专门的信息来简化搜索，提高效率。同时评价函数用来评价搜索空间，实 现优先搜索。大多数启发式搜索的故障恢复方法都是基于开关的操作，用启发式规 则来定义专门的运行标准，检验大量的候选解。 已经有很多网络搜索技术用来帮助搜索求解。 文献【 1 运用二又树决策法，按照 深度优先的搜索策略扩展可行解， 寻求配电网负荷平衡。 文献【 2 运用了图论 ( g r a p h t h e o r y ) 来帮 助 搜索恢复 最优 解。 文献 口 使 用宽 度优 先搜 索策 略， 侧重于 搜 索停 电 x . 域周旧的联络开关来获得供电 路经。 文献【 4 采用启发是算法来搜索可能的恢复方 案 ，使用启 发 式规 则 和模糊 逻 辑进 行配电 网 故障 恢 复和 负荷 平 衡。 文 献 $ 提 出了 一 种 考虑全网开关状态， 进行启发式搜索，决定开关操作序列的故障恢复方法。文献 6 中为减少开关操作数，作者在满足各种操作约束的情况下，寻找从电源点到负荷点 的最短路径进行故障恢复。 文献【 7 利用决策树 ( d e c i s i o n t r e e ) 帮助搜索， 根据故障 华北电力人学硕 卜 学位论文 作用是根据s c a d a ( s u p e r v i s o r y c o n t r o l a n d d a t a a c q u i s i t i o n ) 收集的开关跳闸 信息 和故障信息系统收集的其它故障信息， 应用智能软件对电网中发生的故障进行实时 分析和判断，并提出正确有效的 停电 恢复对策，帮助调度员准确隔离故障区域，尽 员恢复一 作 故障区域的供电， 提出优选的供电恢复方案， 将故障损失降到最低。同时可 为 调度 人员 提供故 障 恢复的日 常培 训， 增 加电 网的 恢 复经 验， 提高 业务 能力 ， 电 网 的 故障恢复系统也从居安思危的角度来提高整个电网的可靠性。因此研究一 种实用的 故障恢复系统，辅助调度运行人员快速处理故障，恢复电网正常运行，降 低故障造 成的危害和损失，对整个电力事业的发展具有重要的现实意义。 1 . 2配 电网故障恢 复研究综述 故障恢复算法 故障恢复的目 标是在允许的操作条件和电气约束下，尽可能多的恢复非故障失 电区域的供电。从本质上讲配电网的故障恢复是一个复杂的多目标、多时 段、多组 合、多约束的非线性最优化问题，最终得到的解是一系列开关动作组合。然而，一 般情况下， 配电网开关控制变量过多且变量具有离散、非连续特性，存在组合爆炸 问题，该问 题的复杂性决定了难以单纯从数学优化问 题的角度求解，并且 得到满足 要求的可行解需很长时间。故障恢复系统的改进算法不断被人们提出，目前国内外 求解故障恢复问 题主要有以下几个领域的恢复技术和算法: 1 、启发式搜索 启发式搜索是故障恢复常用的方法。启发式搜索是受启发式规则引导的搜索模 式，依靠专门的信息来简化搜索，提高效率。同时评价函数用来评价搜索空间，实 现优先搜索。大多数启发式搜索的故障恢复方法都是基于开关的操作，用启发式规 则来定义专门的运行标准，检验大量的候选解。 已经有很多网络搜索技术用来帮助搜索求解。 文献【 1 运用二又树决策法，按照 深度优先的搜索策略扩展可行解， 寻求配电网负荷平衡。 文献【 2 运用了图论 ( g r a p h t h e o r y ) 来帮 助 搜索恢复 最优 解。 文献 口 使 用宽 度优 先搜 索策 略， 侧重于 搜 索停 电 x . 域周旧的联络开关来获得供电 路经。 文献【 4 采用启发是算法来搜索可能的恢复方 案 ，使用启 发 式规 则 和模糊 逻 辑进 行配电 网 故障 恢 复和 负荷 平 衡。 文 献 $ 提 出了 一 种 考虑全网开关状态， 进行启发式搜索，决定开关操作序列的故障恢复方法。文献 6 中为减少开关操作数，作者在满足各种操作约束的情况下，寻找从电源点到负荷点 的最短路径进行故障恢复。 文献【 7 利用决策树 ( d e c i s i o n t r e e ) 帮助搜索， 根据故障 华北电力人学硕 卜 学位论文 作用是根据s c a d a ( s u p e r v i s o r y c o n t r o l a n d d a t a a c q u i s i t i o n ) 收集的开关跳闸 信息 和故障信息系统收集的其它故障信息， 应用智能软件对电网中发生的故障进行实时 分析和判断，并提出正确有效的 停电 恢复对策，帮助调度员准确隔离故障区域，尽 员恢复一 作 故障区域的供电， 提出优选的供电恢复方案， 将故障损失降到最低。同时可 为 调度 人员 提供故 障 恢复的日 常培 训， 增 加电 网的 恢 复经 验， 提高 业务 能力 ， 电 网 的 故障恢复系统也从居安思危的角度来提高整个电网的可靠性。因此研究一 种实用的 故障恢复系统，辅助调度运行人员快速处理故障，恢复电网正常运行，降 低故障造 成的危害和损失，对整个电力事业的发展具有重要的现实意义。 1 . 2配 电网故障恢 复研究综述 故障恢复算法 故障恢复的目 标是在允许的操作条件和电气约束下，尽可能多的恢复非故障失 电区域的供电。从本质上讲配电网的故障恢复是一个复杂的多目标、多时 段、多组 合、多约束的非线性最优化问题，最终得到的解是一系列开关动作组合。然而，一 般情况下， 配电网开关控制变量过多且变量具有离散、非连续特性，存在组合爆炸 问题，该问 题的复杂性决定了难以单纯从数学优化问 题的角度求解，并且 得到满足 要求的可行解需很长时间。故障恢复系统的改进算法不断被人们提出，目前国内外 求解故障恢复问 题主要有以下几个领域的恢复技术和算法: 1 、启发式搜索 启发式搜索是故障恢复常用的方法。启发式搜索是受启发式规则引导的搜索模 式，依靠专门的信息来简化搜索，提高效率。同时评价函数用来评价搜索空间，实 现优先搜索。大多数启发式搜索的故障恢复方法都是基于开关的操作，用启发式规 则来定义专门的运行标准，检验大量的候选解。 已经有很多网络搜索技术用来帮助搜索求解。 文献【 1 运用二又树决策法，按照 深度优先的搜索策略扩展可行解， 寻求配电网负荷平衡。 文献【 2 运用了图论 ( g r a p h t h e o r y ) 来帮 助 搜索恢复 最优 解。 文献 口 使 用宽 度优 先搜 索策 略， 侧重于 搜 索停 电 x . 域周旧的联络开关来获得供电 路经。 文献【 4 采用启发是算法来搜索可能的恢复方 案 ，使用启 发 式规 则 和模糊 逻 辑进 行配电 网 故障 恢 复和 负荷 平 衡。 文 献 $ 提 出了 一 种 考虑全网开关状态， 进行启发式搜索，决定开关操作序列的故障恢复方法。文献 6 中为减少开关操作数，作者在满足各种操作约束的情况下，寻找从电源点到负荷点 的最短路径进行故障恢复。 文献【 7 利用决策树 ( d e c i s i o n t r e e ) 帮助搜索， 根据故障 华北电力人学硕 学位论文 后的网络结构，合并选定的结点以简化配电网网络，形成利害数 ( i n t e r e s t e d t r e e ) , 综合选择权重值最小的 树结构为恢复方案。 文献 8 开发了一种考虑冷负荷启动的逐 步故障恢复方法， 减少总的恢复时im 和负荷停电时间。 文献 9 l 为解决馈线过载问题， 将用于降低网损的支路交换法与负荷平衡指标结合， 提出一种启发式搜索准则，既 能降低网损，又能有效平衡负荷。 启发式搜索应用广泛， 通常最优算法与规则相结合， 使用最少的开关操作为 最 优解，从而减少操作时间。启发式规则是纲要性的，不 同于其它人工智能方法的知 识库 中的规则，不受系统结构的约束。但是基于现场经验和技术分析的启发式规则 大大决定该算法的效率，并且不能保证每次都能得到最优解 。 2 、专家系统 专家系统 ( e x p e r t s y s t e m)是人工智能领域最成熟的一门 学科，一度成为国际 性的热点。专家系统的优势在于电力系统的故障恢复问题需依靠调度员的 经验和启 发式规则来解决， 很难用数学模型表示，这正是专家系统的优势所在。 文献【 1 0 中，作者搜集了所有可能的故障类型和相应的故障恢复策略，并抽象 转化为知识库中的产生式规则。 文献 1 1 1 2 分别提出了用于配电网故障恢复的专家 系统，将恢复过程划分为分区规划、分区调整负荷转移、 切负荷、开操作票等子过 程。文 献 1 3 中 的 专家系 统 采用了 黑 板结构、 知 识 库分层、 混 合知识 表达 等技 术， 为推理过程中的每一个任务建立子知识库， 利用元规则来管理、 控制整个推理过程。 文献【 1 4 发展一种基于模型的专家系统故障恢复方法，将知识库和问题解决模块独 立开来。 专家系统也有不足之处，建立一个完备的知识库难度很大，知识库规模往往过 大，司 时学习能力弱，系统应变能力和容错能力差。如何进一步提高专家系统的性 能己经得到国内外学者的重视，文献【 1 5 中控制中心运用专家系统实现故障恢复策 略，而敏感度分析方法自 检系统的 约束条件，限制了搜索空间的大小， 提高了 搜索 效率。 3 ,整数规划法 整 数规 划法 也常 被用 来实 现供电 恢复 16 1 ， 它将 待 解的 问 题用 标 准的 数学 形 式 表 达成目 标函数和不等式约束条件来进行数学求解。这种算法的 优点在于，当目 标函 数存在最优解时，就一定能找到。但是随着停电区域的扩大， 这种算法的时间会大 大延长 。 供电 恢复问题在整体上优化存在很多困 难，很多学者在建立优化模型时， 采用 同其它算法相结合的方法。八十年代末，日本学者在文献 1 7 ) 中首次提出了建立分 阶段的配电网负荷的二次规划模型，并运用递归二次规划法求解故障恢复问 题， 文 献 1 8 1 9 中对此算法进行t改 进， 采用了对 称实 用法 ( s y s te m a t i c a n d p r a c ti c a l a l g o r i t h m )求解。文献 2 0 中，作者提出了以开关为控制变量的整数规划模型， 采 3 华北电力大学硕 卜 学位论文 用近似潮流方法校验， 缩短计算时间。 文献 2 1 2 2 在提出配电网故障恢复整数规划 模型的基础上，分别采用了有效梯度求解算法和对偶有效梯度求解算法。文献 2 3 1 在整数规划的基础上，将故障恢复分解为两个阶段的子问题:1 )重构电网， 尽可 能的为停电区域提供 电源;2 )在第一步的基础上，重构停 电区域 ，尽可能恢复停 电区中的负荷供电。 4 ,遗传算法 ( g e n e t i c a l g o r i t h m ) 遗传算法是一类 自适应的随机优化技术，通过模拟生物进化和遗传变异来求解 大规模组合优化问题的全局或者局部最优解。遗传算法在求解组合优化问题时呈现 良好的性能，并能够较好的处理非线性、非连续问题的特点，在处理供电恢复时， 能方便的处理多出故障情况。 文 献2 4 - 2 5 中 研究了 遗 传算 法在电 力系 统故 障恢复 中的 应用。 文 献2 6 将 遗传 算法同专家系统相结合，提出了高压配电网的故障恢复方法。文献口 7 提出了 一种 并行遗传算法 ( p a r a l l e l g e n e t i c ) ，将初始群划分为子群体，对每个子群体执行常规 遗传算法，加快了收敛速度。 遗传算法没有传统算法中复杂的数学过程，因此适应能力强， 容易应付问 题中 可能出现变化的约束条件和目 标。但是建立数学模型的准确性决定了遗传算法的有 效性，交叉和变异操作对最后的结论有很大的影响，如何确定相应参数需要进一步 研究。 5 、 模糊理论 模糊理论在配电网故障恢复中 应用也比 较广泛。模糊理论具有适于分析不确定 问题、用语言变量表述专家经验容易理解、可以 获得更多不同优先级的解等优点。 文 献2 8 1 应 用 模糊推 理的 方法 进行 故障 恢复 ， 将各 种约 束按 人类 专家的 思 想 模糊 化， 同it t 思索空间限于停电区域和边界。文献 2 9 1 为支路定义电压降指标、支路参数指 标，为开关操作定义基于支路指标乘积的选择指标，通过隶属函数对可能解进行评 价，获得最优解。文献 3 0 首先求出恢复策略可能解集，再用四个模糊函 数评价这 些可能解，从而获得最优解 。 模糊理论擅长改善其它人工智能方法的容错性，但如何确定隶属函数，以 及如 何在网络结构改变后修改隶属函数，是需要进一步研究的问题。 6 、人工神经网络 人工神经网络是人工智能领域除专家系统外的又一重要分支。人工神经网路的 最大特点是采用神经元及它们之间的有向权重连接来隐含处理问题的知识，善于处 理复杂问题，并具有自 学习能力。 文献 3 1 首次将人工神经网络应用到故障恢复中，利用神经网络的非线性拟合 能力来响应负荷模式和系统拓扑间的非线性关系，避免传统算法中评 价线路状态的 重复计算。文献【 3 2 采用了多层前馈神经网络，将停电区的支路负荷和主馈线冗余 4 华北电力人学硕 卜 学位论文 容量的输入信号， 输出节点给出馈线开关和支路开关的状态， 得到相应的恢复方案。 7 、其它算法 文献 3 3 提出了一 种将p e t r i 网应用于故障恢复的 新方法。 该算 法主要由2 个部分组 成: 断开连接过程和恢复供电过程。 其中，配网的开关状态和供电区域的带电 状态用 p e t r i 网的库表示，开关的拉闸操作和合闸操作用变迁表示。另外，还分别构造了一个目 标库和目 标变迁用来检验目 标是否实 现。 目 标变 迁的引发条件是所有表示可 恢复 供电区 域的 带电库全部获取令牌。 基于启发式规则设定的评估函数用于从同时激活的数 个变迁 中 选出合适的变迁. 实现令牌传送，该 方法的 优点是可以实现并行计算。 在 p e t r i 网的 初始状态中往往存在多个令牌， 且某些 迁移点 有可能 被同时激活， 所以令牌可能同时在不 同的 路径下传送， 这类似于并行推理过 程; 可同时得到数个求解路径。因 此， p e t r i 网适 用于求解多故障网络备用容量不足条 件下的 恢复供电。 该算法的缺点是与网络的结 构关 系紧密，一旦网络结构发生变化算法必须重新修改。 文 献 3 4 介绍了 一种变电 站智能顺序切换操作和配电系统供电 恢复的新方法， 应用 条件概率法中有限随机处理方法， 通过在搜索过 程中对节电 未来状态的预测而取 得概率 的 结果，结合直接推理和直接搜索， 提高了 效率。 文 献 3 5 提出了大量母线代理体 ( b a g) 和一个协调代理体 ( f a g ) 组成的多代理 模型 来处理故障恢复问 题。 其中 每个 b a g内含一套简单的恢复规则，并 根据规则与其 相邻的 b a g和 f a g通信。 f a g决定b a g间的协调顺序， 管理整个计算过程。 故障发 生后， 每个需 要得到恢复电源的b a g向f a g提交信号， f a g发出 启动故 障的 信号， 并 决定恢复路 径，相邻的b a g代理之间相 互协调，推 理出最优目 标子网接线，最后得到 相应的开关操作。 2 - 2故障恢复系统的应用现状 目前，一些故障恢复系统相继被开发并投入到实际应用中。 文献 3 6 介绍了 一个成型的高压配电网的故障恢复实用仿真软 件，采用数据 库技 术、 可视化技术和面向 对象的方法利用可视化技术实现了 故障恢复系统的图形 化， 具有 一定的实用性， 可对不同的配电 网进行故障恢复工作， 并具有较强的可维护性。 但是只 是 作为一 个独立的系统， 没有集成到e m s 中。 文献 3 7 中介绍了 一个基于 n t的配电管理系统， 该系统采用商用数 据库 ( s q l s e r v e r )与自 主开发的实时 数据库相结合的 模式，具有配电网 络拓扑分析与网 络着色、 华北电力人学硕 卜 学位论文 容量的输入信号， 输出节点给出馈线开关和支路开关的状态， 得到相应的恢复方案。 7 、其它算法 文献 3 3 提出了一 种将p e t r i 网应用于故障恢复的 新方法。 该算 法主要由2 个部分组 成: 断开连接过程和恢复供电过程。 其中，配网的开关状态和供电区域的带电 状态用 p e t r i 网的库表示，开关的拉闸操作和合闸操作用变迁表示。另外，还分别构造了一个目 标库和目 标变迁用来检验目 标是否实 现。 目 标变 迁的引发条件是所有表示可 恢复 供电区 域的 带电库全部获取令牌。 基于启发式规则设定的评估函数用于从同时激活的数 个变迁 中 选出合适的变迁. 实现令牌传送，该 方法的 优点是可以实现并行计算。 在 p e t r i 网的 初始状态中往往存在多个令牌， 且某些 迁移点 有可能 被同时激活， 所以令牌可能同时在不 同的 路径下传送， 这类似于并行推理过 程; 可同时得到数个求解路径。因 此， p e t r i 网适 用于求解多故障网络备用容量不足条 件下的 恢复供电。 该算法的缺点是与网络的结 构关 系紧密，一旦网络结构发生变化算法必须重新修改。 文 献 3 4 介绍了 一种变电 站智能顺序切换操作和配电系统供电 恢复的新方法， 应用 条件概率法中有限随机处理方法， 通过在搜索过 程中对节电 未来状态的预测而取 得概率 的 结果，结合直接推理和直接搜索， 提高了 效率。 文 献 3 5 提出了大量母线代理体 ( b a g) 和一个协调代理体 ( f a g ) 组成的多代理 模型 来处理故障恢复问 题。 其中 每个 b a g内含一套简单的恢复规则，并 根据规则与其 相邻的 b a g和 f a g通信。 f a g决定b a g间的协调顺序， 管理整个计算过程。 故障发 生后， 每个需 要得到恢复电源的b a g向f a g提交信号， f a g发出 启动故 障的 信号， 并 决定恢复路 径，相邻的b a g代理之间相 互协调，推 理出最优目 标子网接线，最后得到 相应的开关操作。 2 - 2故障恢复系统的应用现状 目前，一些故障恢复系统相继被开发并投入到实际应用中。 文献 3 6 介绍了 一个成型的高压配电网的故障恢复实用仿真软 件，采用数据 库技 术、 可视化技术和面向 对象的方法利用可视化技术实现了 故障恢复系统的图形 化， 具有 一定的实用性， 可对不同的配电 网进行故障恢复工作， 并具有较强的可维护性。 但是只 是 作为一 个独立的系统， 没有集成到e m s 中。 文献 3 7 中介绍了 一个基于 n t的配电管理系统， 该系统采用商用数 据库 ( s q l s e r v e r )与自 主开发的实时 数据库相结合的 模式，具有配电网 络拓扑分析与网 络着色、 华北电力人学硕 卜 学位论文 配电变压器负荷预测、 配电网状态估计、 配电网 潮流计算、 故障的隔离恢复、 培训 模拟 等功能。 故障隔离与恢复 软件能 够在 馈线系统出 现故障以 后， 将馈线系统中的故障部 分 和非故障部分隔离开， 然后提供尽可能 快的恢 复供电措施， 在负荷转移的过程中保 证不 出现连锁不 可控过载跳闸事故。 该功能 给出的 力 一 案不 仅开关动作次数少， 而且线 路不 过 载，系统损耗低。 3 酉 己 电网的特点及发展趋势 配电网是电力生产中发电、变电、输电、配电最后一个面向用户的环节，是电力生 产和用户的 直接纽带， 是电 力系统供电 质量和服务优劣的 体现 我国高压 配电网包括 3 5 k v , 6 3 k v , i l o k v三个标准的电压等级。 但一般城市的 配 电网 采用 i l o k v作为高 压配电电压， 东北地区采用6 3 k v作为高压配电电压， 少数地区 则是3 5 k v和 i l o k v两种电压等 级并存，由市 ( 地) 公司负责高压配电网 规划。 高压配 电网的主要特点如下: 1 . 为提高供电可靠性， 配电网一般闭环结构， 开环运行， 通过热备用开关连接， 配电网在结构上一般呈现为辐射型。 2 .高压配电网以 i l o k v和 3 5 k v线路为主，电网网络结构延伸到 l o k v母线， 般不包括 i o k v负荷出线。 3 . 配电系统的自 动化设备数量多，如自 动重合器、备自 投、电容器等。 4 . 配电网的分析一般不考虑电 力系统的暂态稳定问题和负荷的动态特性。 5 . 配电网中包含一些地方自 各电 厂， 但是这些电厂的出力一般十分小， 电源主 要是从外网输入。 6 运行方式变换后，不能导致环网出现。 随着社会经济的发展和人们生活水平的提高， 对配电系统的可靠性、安全性提 出越来越高的要求，这必然要求对配电网自 动化进行不断的发展和完善。故障恢复 作为配 电自动化的一项重要功能，将越来越受到重视 。 4 调度决策系统简介 地区电网决策支持系统 ( 以下简称 决策支持系统 )是包括了 s c a d a / e m s 并使 之智 能化 设计 的平台 ， 用来 辅 助调 度 人员的日 常工 作和 紧急 事 件 处理， 系 统 具 有进一步扩充的能力。 决策 支 持系 统主 站由 计算 机网 络和 数 据 采集、 s c a d a ( 实时 监 视与 控制 ) 、 历 史 数据存储、 网络安全设备、 调度员工作站、 维护工作站等主要节点构成如下图 所示。 6 华北电力人学硕 卜 学位论文 配电变压器负荷预测、 配电网状态估计、 配电网 潮流计算、 故障的隔离恢复、 培训 模拟 等功能。 故障隔离与恢复 软件能 够在 馈线系统出 现故障以 后， 将馈线系统中的故障部 分 和非故障部分隔离开， 然后提供尽可能 快的恢 复供电措施， 在负荷转移的过程中保 证不 出现连锁不 可控过载跳闸事故。 该功能 给出的 力 一 案不 仅开关动作次数少， 而且线 路不 过 载，系统损耗低。 3 酉 己 电网的特点及发展趋势 配电网是电力生产中发电、变电、输电、配电最后一个面向用户的环节，是电力生 产和用户的 直接纽带， 是电 力系统供电 质量和服务优劣的 体现 我国高压 配电网包括 3 5 k v , 6 3 k v , i l o k v三个标准的电压等级。 但一般城市的 配 电网 采用 i l o k v作为高 压配电电压， 东北地区采用6 3 k v作为高压配电电压， 少数地区 则是3 5 k v和 i l o k v两种电压等 级并存，由市 ( 地) 公司负责高压配电网 规划。 高压配 电网的主要特点如下: 1 . 为提高供电可靠性， 配电网一般闭环结构， 开环运行， 通过热备用开关连接， 配电网在结构上一般呈现为辐射型。 2 .高压配电网以 i l o k v和 3 5 k v线路为主，电网网络结构延伸到 l o k v母线， 般不包括 i o k v负荷出线。 3 . 配电系统的自 动化设备数量多，如自 动重合器、备自 投、电容器等。 4 . 配电网的分析一般不考虑电 力系统的暂态稳定问题和负荷的动态特性。 5 . 配电网中包含一些地方自 各电 厂， 但是这些电厂的出力一般十分小， 电源主 要是从外网输入。 6 运行方式变换后，不能导致环网出现。 随着社会经济的发展和人们生活水平的提高， 对配电系统的可靠性、安全性提 出越来越高的要求，这必然要求对配电网自 动化进行不断的发展和完善。故障恢复 作为配 电自动化的一项重要功能，将越来越受到重视 。 4 调度决策系统简介 地区电网决策支持系统 ( 以下简称 决策支持系统 )是包括了 s c a d a / e m s 并使 之智 能化 设计 的平台 ， 用来 辅 助调 度 人员的日 常工 作和 紧急 事 件 处理， 系 统 具 有进一步扩充的能力。 决策 支 持系 统主 站由 计算 机网 络和 数 据 采集、 s c a d a ( 实时 监 视与 控制 ) 、 历 史 数据存储、 网络安全设备、 调度员工作站、 维护工作站等主要节点构成如下图 所示。 6 。忙北i 匕力人学坝i 学位论义 配电变压器负荷预测、配电网状态估计、配电网潮流计算、故障的隔离恢复、培训模拟 等功能。故障隔离与恢复软件能够在馈线系统出现故障以后，将馈线系统中的故障部分 和非故障部分隔离开，然后提供尽可能快的恢复供电措施，在负荷转移的过程中保证不 出现连锁不可控过载跳闸事故。该功能给出的方案不仅开关动作次数少，而且线路不过 载，系统损耗低。 1 3 配电网的特点及发展趋势 配电网足电力生产中发电、变电、输电、配电最后一个面向用户的环节，是电力生 产和用，o 的直接纽带，是电力系统供电质量和服务优劣的体现 我国高压配电网包括3 5 k v 、6 3 k v 、1 1 0 k v 三个标准的电压等级。但一般城市的配 电网采用1 1 0 k v 作为高压配电电压，东北地区采用6 3 k v 作为高压配电电压，少数地区 则是3 5 k v 和1 1 0 k v 两种电压等级并存，由市( 地) 公司负责高压配电网规划。高压配 电网的主要特点如下： 1 为提高供电可靠性，配电网一般闭环结构，开坏运行，通过热备用丌关连接， 配电网在结构上一般呈现为辐射型。 2 高压配电网以1 1 0 k v 和3 5 k v 线路为主，电网网络结构延伸到1 0 k v 母线， 般不包括1 0 k v 负荷出线。 3 配电系统的自动化设备数量多，如自动重合器、备自投、电容器等。 4 配电网的分析一般不考虑电力系统的暂态稳定问题和负荷的动念特性。 5 配电网中包含一些地方自备电厂，但是这磐电厂的出力一般十分小，电源主 要是从外网输入。 6 运行方式变换后，不能导致环网出现。 随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，对配电系统的可靠性、安全性提 出越来越高的要求，这必然要求对配电网自动化进行不断的发展和完善。故障恢复 作为配电自动化的一项重要功能，将越来越受到重视。 1 4 调度决策系统简介 地区f a i n 决策支持系统( 以下简称决策支持系统) 是包括了s c a d a e m s 并使之智能化设计的平台，用来辅助调度人员的同常工作和紧急事件处理，系统具 有进一步扩充的能力。 决策支持系统主站出计算机网络和数据采集、s c a d a ( 实时监视与控制) 、历史 数据存储、网络安全设备、调度员工作站、维护工作站等主要节点构成如下图所示。 6 华北l b 力人学 烦i 。学位论文 幽1 - 1调度决策系统主站配置图 决策支持系统的硬件满足下列要求： 包括主备服务器； c p u 的时钟频率不低于2 4 g h z ； 内存总量扩展能力不低于l o b ； 高性能热交换硬盘，容量 = 14 6 g b ； 1 个以上1 0 1 0 0 m 自适应端口。 决策支持系统的软件包括系统软件和应用支持软件。服务器和工作站的操作系 统统一采用w i n d o w s 。应用支持软件包括： 数据库管理系统。实时数据库管理系统按照分布式结构设计并满足实时应 用的及时性要求，历史数据库采用商用数据库系统，主各机一致。 图形人机界面管理。界面的风格保持一致，支持汉字和用户自定义符号集。 报表管理。提供一套全图形报表编