摘要：配电网故障恢复是智能配电网自愈功能实现的重要保证，对满足用户供电需求以及降低网损等都具有十分重要的意义。本文分别从数学优化方法、启发式搜索方法、两类方法进行了详细阐述，分析了各个算法的自身特点以及亟待解决的问题。最后指出了配电网故障恢复值得进一步研究的问题，并对其发展前景进行了初步的展望。
关键词：配电网；自愈；故障恢复；数学优化；启发式搜索；人工智能
目前电网技术的发展正朝着智能电网方向发展，智能配电网可以说是智能电网的主要构成环节，它最明显的特点就是拥有完善的自愈系统，极大限度的降低了电网故障对用户造成的影响，可以很好的协助许多分布式电源介入。配电网的存在对用户来讲，它的自愈功效的强弱直接关乎电网对用户的供电质量的好坏。配电网故障恢复是使得智能配电网自愈功能有效发挥的重要环节，而针对故障恢复方法实施研讨其意义也重大。
1故障定位、故障隔离和恢复重构分别是什么
配电网的故障智能定位指的是在故障发生后，主站根据装设在配电网中的智能化采集、通信和控制单元收集到的数据，结合配电网的实际运行情况，利用网络信息和故障信息来自动地判别故障发生的位置，并且在网络结构的拓扑图上反映出故障点。
配电网的故障自动隔离指的是在判别了故障的位置之后，根据网络的拓扑连接，自动查找到和故障点直接相连的所有开关，利用通讯线路遥控断开这些开关，把故障点和正常的网络隔离开来，为下一步的恢复重构做好准备。
配电网的恢复重构指的是故障发生后，主站利用己有自动化功能定位了故障并且自动隔离了故障之后，寻找到需要恢复供电的区域，重新调整配电网中的联络开关和分段开关的状态，在所有可能的开关运行状态中快速地找出一套既能满足网络运行条件又能使目标函数最小的开关运行方案，并且通过遥控开关尽快地恢复对停电用户的供电。
2采用数学优化方法的配电网故障恢复算法
数学优化方法因为有完整严格的数学理论基础，在配电网故障恢复问题上得到了广泛的应用，大致有整数规划法、分支界定法、混合整数法等方法。
1987年K.Aoki提出了建立分阶段配电网负荷的二次规划模型，使用递归二次规划求解故障恢复问题。此后许多学者考虑把数学优化的方法应用于配电网故障恢复问题中，一些文章将故障恢复问题分解为两步，第一步先进行电网重构，尽可能为非故障区域提供电源供给，第二步非故障区域得到供给电源之后尽可能地对非故障区内的断电负荷供电。
Nahman等人应用分支界定法求解故障恢复问题。Stankovic等人则提出了一种基于线性系统模型面向图的控制算法，利用混合整数规划求解控制策略。另些文章谈到在保证快速恢复供电的基础之上，把非故障区相关联络开关及路径的选择转化为从不同的电源点到各联络开关的最短路径问题，采用动态规划方法对恢复供电的路径进行最优化选择，并采用非线性多目标规划对恢复供电的多目标问题进行优化求解。更有些文章提出了改进的动态规划法解决配电网故障恢复的问题，选定馈线恢复供电的次序为动态规划中的状态变量，同时通过对状态变量进行分组以及挑选最优状态等措施，降低状态变量的个数，加速故障恢复的时间。
采用的数学优化方法适用于处理系统规模不大、复杂性不高的故障恢复问题，只要目标函数存在最优解就一定能够找到最优解，但是供电恢复问题是一个很难的问题，单纯用传统的数学优化的方法存在着维数灾害的问题，同时也存在计算量大，计算时间长，实时性不强等问题。
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3基于启发式搜索的配电网故障恢复算法
启发式搜索方法是配电网故障恢复的常用的方法,其中相当一部分是结果打开了开关操作。在搜索的过程中,根据问题本身的特性,确定故障信息的方向,向最优解的方向进行优化。一般的启发式搜索算法包括基于搜索替换的结构搜索法、贝斯手结构算法、a*搜索法等。
选用启发式算法的好处体现在以下几点：实时性强，使得搜索空间缩小，可以在一定的时间内很好的求出解；通用性强，启发式算法中构成的启发式规律适用范围比较广，对于所有结构的配电网几乎都适用；选用启发式算法的缺点：搜索空间深受系统的初始状况的影响，算法的稳定性欠好；启发式规则处置故障恢复问题的时候，最优解不容易得到，计算效率低；另外，选用启发式搜素下的配电网故障恢复算法受搜索空间的局限性。
4配电网故障恢复存在的问题
4.1配电管理系统模式日益成为配电网管理的主流模式，其高级应用包括网络分析、状态估计、潮流计算、故障定位、故障隔离以及故障恢复等其他功能。系统采集数据的准确性快速性，潮流计算的稳定性快速性以及故障定位与隔离的快速性，关系到故障恢复功能的顺利实现。如何做好故障恢复的前期工作，值得进一步深入的研究。
4.2配电网故障恢复问题为多目标、多维数、多约束、多时段非线性的组合优化问题。建立更加准确地反映配电网故障恢复问题的数学模型，是处理故障恢复问题的关键。总结配电网故障处理的实际经验，建立更加符合实际的数学模型，有待于进一步深入的研究。
4.3现有的许多结论都是针对特定问题的数值仿真得到的，离实际系统的应用尚有距离。其原因一方面在于许多理论比如粒子群算法、蚁群算法等算法其理论基础研究不够成熟，另一方面在于现有算法工具如何更好地相互组合与配电网故障恢复问题找到契合点，也需要做进一步的改进。
4.4随着低碳节能型社会的建立，越来越多的分布式电源以及微网嵌入到配电网中，对配电网故障恢复环节提出了更高要求。分布式电源与微网的嵌入对配电网的影响，尤其是在故障恢复的影响，如何在故障恢复时发挥积极作用，都需要做进一步深入的研究。
5智能配电网故障恢复的发展趋势
对于在线智能剖析和决策技术的发展来讲，主要是针对一些事故进行假设，假设智能配电网自愈控制方法自动匹配技术，之后结合假设事故制定出合理的控制和保护方法。其研究的理论基础：主要是针对预想事故的智能配电网自愈控制方法进行最合理的匹配技术；配电网自愈控制系统是实时性和可靠性要求都很高的信息化系统，是智能化电力系统的重要组成部分。电网自愈控制系统需要先进和可靠的信息技术作为支撑，主要包括：数据测量采集技术、网络通信与信息传输技术、计算机硬软件技术（包括平台技术）、智能性深度计算和挖掘技术以及接口与标准化手段等。应用多种信息化技术，可以保证电网自愈控制系统的安全性和运行可靠性，让智能配电网自愈控制能够顺利得以实现。对于自愈控制决策的研究，例如协调、解决冲突、在线风险评估和面向智能配电网的优化实施控制，综合不一样的运行约束制定出多种不一样的控制预案，有时这些控制预案之间也是相互冲突的，所以对于自愈控制系统的自动协调有一定的需求，同时还对解决控制决策的对立与冲突问题的能力有一定的要求，在实际运作中对于一些可行的控制预案在线实施分析、比较、评价和优化，对一些可能的控制效果进行预测，之后制定合理的后备控制方案。
6结语
总体来说，智能配电网故障恢复已成为提高配电网供电可靠性和安全性，抵御连锁故障与大面积停电事故发生，拥有很大的广阔的市场前景。
参考文献
[1]刘莉,陈学锋,翟登辉等.智能配电网故障恢复的现状与展望[J].电力系统保护与控制,2011,22(1):148-154.
[2]葛朝强,唐国庆,王磊.综合智能式的故障恢复专家系统[J].电力系统自动化,2000,(2):17-21.
论文作者:冮博文,姚越,董超楠,毕月,边超男,马思琦
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/24
标签：故障论文; 配电网论文; 启发式论文; 算法论文; 智能论文; 方法论文; 电网论文; 《电力设备》2018年第23期论文;