(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210948137.4 (22)申请日 2022.08.09 (71)申请人 武汉大学 地址 430072 湖北省武汉市武昌区珞珈山 街道八一路2 99号 (72)发明人 陈磊　邓欣怡　蒋禹齐　陈红坤　 (74)专利代理 机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 42222 专利代理师 彭艳君 (51)Int.Cl. H02J 3/38(2006.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 一种基于有向图遍历的有源配电网故障快 速恢复方法 (57)摘要 本发明涉及配电网故障恢复技术， 具体涉及 一种基于有向图遍历的有源配电网故障快速恢 复方法， 首先对配电网网络拓扑进行有向遍历和 网络分层， 确定基本环路矩阵与网络层次矩阵； 其次识别孤岛区域并确定孤岛恢复路径； 最后针 对可以通过网络重构恢复的非故障失电区， 基于 基本环路矩阵闭合对应联络开关； 调整与过载线 路相关联的联络开关与分段开关开闭状态， 遍历 所有情况后筛选运行状态最优的一组开关动作 集合， 并根据负荷重要度进行切负荷操作。 该方 法有效地规避了基于智能算法的传统故障恢复 方法计算时间长、 开关动作次数多的缺陷， 充分 利用有向图遍历确定非故障区域运行方式与联 络开关、 分段开关工作状态， 提升了故障恢复的 快速性。 权利要求书3页 说明书10页 附图2页 CN 115395557 A 2022.11.25 CN 115395557 A 1.一种基于有向图遍历的有源配电网故障快速恢复方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 步骤1、 输入配电网的网络结构、 节点负荷信息、 分布式电源或运行数据和线路参数， 以 及故障支路信息； 步骤2、 基于广度优先搜索划分配电网网络层次， 将配电网划分为若干个基本环路， 得 到配电网 网络层次矩阵和配电网基本环路矩阵； 步骤3、 基于网络层次与故障支路信息， 确定非故障失电区域包含的节点和支路； 判断 位于非故障失电区的负荷能否通过联络开关闭合全部恢复供电， 若能， 则进入步骤5； 若不 能， 则进入步骤4； 步骤4、 以分布式电源为起点向首端方向遍历至故障支路， 遵循优先保证重要负荷供 电、 源荷供需平衡、 由近 到远恢复的原则划分孤岛， 进行负荷恢复； 步骤5、 匹配与故障支路相关联的基本环路， 基于运行约束与结构约束闭合有源配电网 联络开关， 判断重构后网络是否存在 线路过载或电压越限； 若不存在， 则配电网故障恢复完 成； 若存在， 则进入步骤6； 步骤6、 将线路过载支路与其相关联的基本环路对应的联络开关依次进行状态 交换， 判 断是否存在线路过载或电压越限情况； 若存在， 则选择电压偏差最小的开关动作 组合进行 切负荷操作， 完成配电网故障恢复； 若不存在， 则配电网故障恢复完成。 2.根据权利要求1所述基于有向图遍历的有源配电网故障快速恢 复方法， 其特征在于： 步骤2的实现包括： 步骤2.1、 配电网网络层次的划分以不考虑联络开关的配电网络进行广度优先搜索， 包 括以下步骤： 步骤2.1.1、 以与主网直接相连的电源节点作为第一层节点， 从第一层节点出发查找所 有与第一层节点相连的支路， 其外层为子节点， 内层为父节 点， 通过搜索所有 未曾访问的相 邻节点依 次构建节点的父子关系， 确保每一个子节点只对应一个父节点， 而每一个父节点 对应多个子节点； 步骤2.1.2、 从第二层的下一个未曾访问到的节点出发进行相邻节点的遍历， 直至所有 的节点都已经被访问， 拓扑搜索结束， 按照搜索的秩序设置各节点的层数， 子节点的层数等 于父节点的层数加1， 以各节点所在的层数构建网络层次矩阵与节点关联矩阵； 步骤2.2、 将一条联络开关、 若干条分段开关组成的环路称为基本环路， 基本环路的划 分包括以下步骤： 步骤2.2.1、 遍历配电网络中的所有联络开关支路， 利用联络开关支路集合与配电网初 始结构的节点集合与支路集合， 以当前选择 的联络支路为首末节点为断点， 依据节点关联 搜索与其相连的上游节点， 直至搜索到同一根节 点， 形成两个上层支路向量， 将两个向量中 相同的支路去掉， 剩余的所有支路为基本环路矩阵中该联络开关支路所对应环路的所有支 路， 使一个 基本环路内仅包 含一条联络开关； 步骤2.2.2、 遍历配电网联络开关集合中的所有联络支路后则跳出循环， 形成当前配电 网的基本环路矩阵。 3.根据权利要求1所述基于有向图遍历的有源配电网故障快速恢 复方法， 其特征在于： 步骤3的实现包括： 在负荷 存在与大电网直接相连的馈线通路时， 优 先保证负荷由大电网供 电； 除故障原因导 致配电网形成孤岛外， 其 他时刻均不 考虑孤岛的形成； 具体步骤为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115395557 A 2步骤3.1、 根据配电网故障确定所需隔离的故障支路； 步骤3.2、 设配电网中所有联络开关均闭合， 并删除支路中故障支路； 根据支路参数与 联络开关参数重新生成配电网节点的对称邻接矩阵， 进行广度优先搜索， 判断是否存在未 遍历到的孤立节点； 步骤3.3、 若存在未遍历到的孤立节点， 则判断该故障不能通过联络开关闭合完全恢 复， 将相关联 的非故障停电区域所包含的节点和支路进行储存， 将未与电源支路相关联 的 非故障停电区域划分为孤岛。 4.根据权利要求2所述基于有向图遍历的有源配电网故障快速恢 复方法， 其特征在于： 步骤4的实现包括： 步骤4.1、 利用步骤2.1.2中网络层次矩阵与节点关联矩阵确定的孤岛部分层次关系， 以孤岛中任一分布式电源接入节点为起始节点， 不断向下层遍历至故障支路， 得到孤岛恢 复的供电路径； 步骤4.2、 比较路径中负荷总量与分布式电源当前发电量之和， 若路径中负荷总量小于 分布式电源当前发电量之和， 孤岛内部分布式电源能恢复路径中的全部负荷； 若路径中负 荷总量大于分布式电源当前发电量之和， 则分布式电源无法恢复路径中全部负荷； 步骤4.3、 根据负荷的重要等级将负荷进行排序， 在分布式电源发电量不足的情况下， 按照重要负荷到分布式电源的距离由近及远依次考虑， 优先考虑恢复重要度更高的一类负 荷和恢复距离分布式电源更近的负荷； 在一类负荷全部恢复完成后， 判断孤岛内是否有发 电盈余， 并依次将二类负荷、 三类负荷并入孤岛。 5.根据权利要求1所述基于有向图遍历的有源配电网故障快速恢 复方法， 其特征在于： 步骤5的实现包括： 步骤5.1、 联络开关动作遵循以下原则： 步骤5.1.1、 最小化负荷加权缺供功率和开关动作次数， 计算公式如下： 负荷加权缺供功率Pcut是指当配电网发生故障后， 从配电网中切除的不同重要度的负 荷功率总和， 其表达式为： 其中， Ncut为被失电区节点集合， wcut,i为第个被失电区节点负荷的功率， Pcut,i为负荷重 要性权重； 联络开关动作次数nsw相应表达式如下： 其中， D为分段开关集合， L为联络开关集合， ki表示开关i的开合状态， ki＝1表示开关此 时处于闭合状态， ki＝0表示开关此时处于断开状态； 步骤5.1.2、 考虑到配电网潮流约束、 线路载流量约束、 节点电压约束与辐射状拓扑约 束， 配电网潮流约束包括配电网运行约束与结构约束； 其计算公式如下： 潮流方程约束为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115395557 A 3