一种考虑无人机应急移动基站的配电网负荷综合恢复方法与流程

1.本发明属于配电系统恢复力提升技术领域，具体涉及一种考虑无人机应急移动基站的配电网负荷综合恢复方法。


背景技术：

2.近年来，极端灾难事件对配电网安全运行的威胁愈发引起人们的重视，配电网灾后恢复是提高配电系统恢复力的关键措施。然而灾难事件不仅可能不同程度地损坏配电网电力设备，还可能影响支持配网自动化功能的通信基础设施。实际中，配电开关监控终端(ftu)控制馈线远动开关，并通过无线通信系统与配网控制中心通信。配网控制中心通过远程控制远动开关动作，可以将配电网重新配置成多个由分布式电源供电的微电网，以快速恢复关键负荷。然而配电系统的这种信息-物理的深度耦合将进一步使恢复过程复杂化，并延长中断时间，因此，配电系统负荷和通信网络的自愈能力协同恢复对于提高电力系统弹性至关重要
3.现有的配电网灾后恢复工作侧重于依靠分布式电源和配网重构以实现配电网的微电网运行，以促进配电网负荷恢复。然而，目前的恢复策略通常忽略了对支持馈线远动开关动作的通信设施的恢复。另一方面，无人机应急移动基站为应急通信提供了一种有前途的解决方案。无人机应急移动基站是一个空中无线基站，可以在受影响的区域自主移动，并形成通信链路，为无线通信提供快速可靠的替代方案。无人机应急移动基站在应急通信恢复领域已经有所应用，然而，在配电系统中，对配电网通信恢复应考虑信息-物理的相互依赖性，因此现有的通信网络通用恢复策略并不直接适用，有必要研究无人机应急移动基站对配电网灾后恢复的作用，进而探索考虑无人机应急移动基站恢复通信能力的配电网负荷综合恢复策略。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种考虑无人机应急移动基站的配电网负荷综合恢复方法，用于解决灾难破坏电网通信基站导致配电网线路重构和弹性恢复策略无法实施的技术问题，实现无人机应急移动基站的最优调度，配合通过形成微电网的配电网恢复，从而尽可能多地恢复配电网负荷，提高配电网弹性。
5.本发明采用以下技术方案：
6.一种考虑无人机应急移动基站的配电网负荷综合恢复方法，包括以下步骤：
7.s1、获取配电网拓扑结构、系统参数以及线路开关及其配电开关监控终端分布信息，并确定配电网线路损坏、通信故障位置区域数据和无人机应急移动基站存放站点的位置；
8.s2、根据步骤s1获得的无人机应急移动基站存放站点的位置，以及配电网通信故障区域数据，对无人机移动应急基站的最优调度以及配电网通信恢复进行建模，得到基于无人机应急移动基站的配电网通信恢复约束；
9.s3、根据步骤s1中获得的配电网的拓扑结构、系统参数、线路开关及其配电开关监控终端分布，以及线路损坏数据，基于分布式电源和配电网重构，实现配电系统的微电网运行，对配电网负荷恢复过程进行建模，得到配电网负荷恢复约束；
10.s4、根据步骤s2得到的通信恢复约束和步骤s3得到的负荷恢复约束，确定配电网通信恢复和负荷恢复之间的信息-物理耦合关系；
11.s5、根据步骤s2的通信恢复约束、步骤s3的负荷恢复约束、步骤s4的信息-物理耦合关系，以总加权缺电负荷最小以及无人机应急移动基站总飞行距离最小为目标，建立考虑通信恢复的配电网综合恢复优化模型，对优化模型进行求解得到配电网通信恢复和负荷恢复的结果。
12.具体的，步骤s2中，配电网通信恢复约束具体为：
[0013][0014][0015][0016][0017][0018][0019][0020][0021]
其中，u表示无人机应急移动基站集合，s表示配电网所有ftu及其控制的开关的集合，sf表示因通信链路故障而无法与配网控制中心远程通信的ftu及其控制的开关的集合，l表示配电网所有馈线的集合，x
mn
、y
mn
、xo、yo、和分别表示开关(m,n)、无人机应急移动基站存放站点、以及无人机应急移动基站k的精度和纬度，sk表示无人机应急移动基站k飞行的距离，表示开关(m,n)和无人机应急移动基站k之间的距离，m表示一个很大的数，表示控制开关(m,n)的ftu与配网控制中心远程通信链路是否被无人机应急移动基站k恢复，rk表示无人机应急移动基站k的通信容量，γ
mn
表示配网控制中心是否可以远程控制开关(m,n)，μ
ij
表示配网控制中心是否可以远程控制配网馈线(i,j)开断。
[0022]
具体的，步骤s3中，配电网负荷恢复约束具体为：
[0023][0024]
[0025][0026][0027][0028]vi-vj≤2
·
(p
ij
·rij
+q
ij
·
x
ij
)+(1-α
ij
)
·m[0029][0030][0031][0032][0033][0034][0035][0036][0037][0038][0039][0040][0041]
其中，n表示配电网所有节点的集合，ng表示配电网分布式电源(dg)和变电站集合，lo表示故障线路的集合，nc表示没有负荷开关的节点的集合，和分别表示有功和无功负荷，和分别表示分布式电源(dg)和变电站有功和无功出力，δi表示节点负荷是否恢复，p
ij
和q
ij
表示馈线(i,j)的有功和无功潮流，和表示分布式电源(dg)和变电站有功和无功出力限制，vi表示节点电压，vi和表示节点电压限制，表示馈线功率限制，ei表示节点是否带电，ρi表示以节点i为端点的馈线的数量，α
ij
表示配网馈线的开断状态，ir表示变电站节点，表示从节点i到节点j流过的商品流k的流量，θ
ij
表示馈线(i,j)是否在有向生成树内，β
ij
表示馈线(i,j)的虚拟连接状态。
[0042]
具体的，步骤s4中，配电网通信恢复和负荷恢复之间的信息-物理耦合关系如下：
[0043][0044]
其中，l
ij
表示配网馈线原始状态，μ
ij
表示配网控制中心是否可以远程控制配网馈线(i,j)开断。
[0045]
具体的，步骤s5中，考虑通信恢复的配电网综合恢复优化模型的目标函数如下：
[0046][0047]
其中，表示缺电负荷的权重，c
dsc
表示无人机应急移动基站总飞行距离的权重，δi表示节点负荷是否恢复，表示有功负荷，sk表示无人机应急移动基站k飞行的距离，u表示无人机应急移动基站集合，n表示配电网所有节点的集合。
[0048]
第二方面，本发明实施例提供了一种配电网负荷综合恢复系统，包括：
[0049]
数据模块，获取配电网拓扑结构、系统参数以及线路开关及其配电开关监控终端分布信息，并确定配电网线路损坏、通信故障位置区域数据和无人机应急移动基站存放站点的位置；
[0050]
通信恢复模块，根据数据模块获得的无人机应急移动基站存放站点的位置，以及配电网通信故障区域数据，对无人机移动应急基站的最优调度以及配电网通信恢复进行建模，得到基于无人机应急移动基站的配电网通信恢复约束；
[0051]
负荷恢复模块，根据数据模块中获得的配电网的拓扑结构、系统参数、线路开关及其配电开关监控终端分布，以及线路损坏数据，基于分布式电源和配电网重构，实现配电系统的微电网运行，对配电网负荷恢复过程进行建模，得到配电网负荷恢复约束；
[0052]
耦合关系模块，根据通信恢复模块得到的通信恢复约束和负荷恢复模块得到的负荷恢复约束，确定配电网通信恢复和负荷恢复之间的信息-物理耦合关系；
[0053]
综合恢复模块，根据负荷恢复模块的通信恢复约束、负荷恢复模块的负荷恢复约束、耦合关系模块的信息-物理耦合关系，以总加权缺电负荷最小以及无人机应急移动基站总飞行距离最小为目标，建立考虑通信恢复的配电网综合恢复优化模型，对优化模型进行求解得到配电网通信恢复和负荷恢复的结果。
[0054]
具体的，耦合关系模块中耦合关系子模块的信息-物理耦合关系具体为：
[0055][0056]
其中，l
ij
表示配网馈线原始状态，μ
ij
表示配网控制中心是否可以远程控制配网馈线(i,j)开断。
[0057]
具体的，综合恢复模块中优化模型的目标函数如下：
[0058][0059]
其中，表示缺电负荷的权重，c
dsc
表示无人机应急移动基站总飞行距离的权重，δi表示节点负荷是否恢复，表示有功负荷，sk表示无人机应急移动基站k飞行的距离，u表示无人机应急移动基站集合，n表示配电网所有节点的集合。
[0060]
第三方面，一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种考虑无人机应急移动基站的配电网负荷综合恢复方法的步骤。
[0061]
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种考虑无人机应急移动基站的配电网负荷综合恢
复方法的步骤。
[0062]
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
[0063]
一种考虑无人机应急移动基站的配电网负荷综合恢复方法，考虑灾后配电网部分地区因基站故障导致通信能力丧失，采用无人机应急移动基站快速满足配电自动化设备的应急通信需求，恢复馈线配电开关监控终端(ftu)与配电网控制中心的通信链路，实现配电网控制中心对远动开关的控制，建立了基于无人机应急移动基站的配电网通信网络恢复约束，并将其集成到配电网恢复中，考虑配电网通信恢复和负荷恢复之间的信息-物理耦合关系，提出考虑无人机应急移动基站恢复通信能力的配电网负荷综合恢复策略。建立混合整数线性规划(milp)的考虑通信恢复的配电网综合恢复优化模型，所提出的考虑无人机应急移动基站恢复通信能力的配电网负荷综合恢复策略可以应用于配电网灾后通信负荷综合恢复，为配电网维修部门提供参考建议。
[0064]
进一步的，充分发挥无人机应急移动基站对配电网通信能力的恢复作用，使得配电开关监控终端(ftu)及其控制的远动开关可以被配电控制中心远程控制并开断，先进性的将通信恢复模型融合到配电网恢复模型中，综合考虑无人机应急移动基站对配电网通信网络的恢复、分布式电源供电、配电网重构和微电网运行的联合恢复作用，从而最大限度的恢复配电负荷。
[0065]
进一步的，充分发挥配电网线路重构和分布式电源等弹性资源的恢复潜能，最大程度恢复配电网负荷。考虑到实际中配电网以辐射状结构运行，构建配电网潮流平衡和辐射状运行模型，融合分布式电源供电、配电网重构和微电网运行的联合恢复作用，从而最大限度的恢复配电负荷。
[0066]
进一步的，考虑配电自动化通信网络恢复和负荷恢复操作的信息物理耦合特性以及无人机调度和负荷恢复的相互依赖关系，将无人机移动应急通信基站的调度和配电网负荷恢复协同建模，得到无人机移动基站的最优部署位置，使得电网控制中心可以充分利用自动化终端设备快速恢复负荷供电，有效提升配电网恢复力。
[0067]
进一步的，恢复策略兼顾负荷恢复和无人机应急移动基站总飞行距离，以总加权缺电负荷最小以及无人机应急移动基站总飞行距离最小为目标，建立考虑通信恢复的配电网综合恢复优化模型，通过调配各项权重，从而实现目标策略的变化，通常来说，无人机应急移动基站总飞行距离的权重设为一个很小的数，从而优先考虑恢复更多的负荷，在此前提下，再考虑实现无人机应急移动基站总飞行距离最短。
[0068]
可以理解的是，上述第二方面至第四方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
[0069]
综上所述，本发明建立了考虑无人机应急移动基站恢复通信能力的配电网负荷综合恢复优化模型，采用商业优化求解器对配电网恢复问题进行了优化求解，以尽快地修复通信网络并尽早地恢复关键负荷，有效提升了配电系统恢复力。
[0070]
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0071]
图1为基于123节点馈线系统的无人机应急移动基站调度和配网通信恢复示意图；
[0072]
图2为配电网的微电网运行和负荷恢复示意图。
具体实施方式
[0073]
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做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。
[0074]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0075]
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
[0076]
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本发明中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0077]
应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述预设范围等，但这些预设范围不应限于这些术语。这些术语仅用来将预设范围彼此区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一预设范围也可以被称为第二预设范围，类似地，第二预设范围也可以被称为第一预设范围。
[0078]
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
[0079]
在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0080]
本发明提供了一种考虑无人机应急移动基站的配电网负荷综合恢复方法，首先获取系统参数信息以及通信故障和线路损坏数据。在此基础上利用无人机应急移动基站恢复配电网通信能力，使得在极端灾害后配电控制中心可以远程控制远动开关进行快速合闸操作。对无人机移动应急基站的最优调度以及配电网通信恢复进行建模，得到基于无人机应急移动基站的配电网通信恢复约束；然后对配电网负荷恢复过程进行建模，得到配电网负荷恢复约束；最后根据通信恢复约束和负荷恢复约束，确定配电网通信恢复和负荷恢复之间的信息-物理耦合关系。以总加权缺电负荷最小以及无人机应急移动基站总飞行距离最小为目标，建立考虑通信恢复的配电网综合恢复优化模型。
[0081]
本发明一种考虑无人机应急移动基站的配电网负荷综合恢复方法，包括以下步骤：
[0082]
s1、获取配电网拓扑结构、系统参数以及线路开关及其配电开关监控终端(ftu)分
布信息，并确定配电网线路损坏和通信故障位置区域数据和无人机应急移动基站存放站点的位置；
[0083]
s2、根据步骤s1中获得的无人机应急移动基站存放站点的位置，以及配电网通信故障区域数据，对无人机移动应急基站的最优调度以及配电网通信恢复进行建模，得到基于无人机应急移动基站的配电网通信恢复约束；
[0084]
通信网络恢复约束如下：
[0085][0086][0087][0088][0089][0090][0091][0092][0093]
其中，u表示无人机应急移动基站集合，s表示配电网所有ftu及其控制的开关的集合，sf表示因通信链路故障而无法与配网控制中心远程通信的ftu及其控制的开关的集合，l表示配电网所有馈线的集合，x
mn
、y
mn
、xo、yo、和分别表示开关(m,n)、无人机应急移动基站存放站点、以及无人机应急移动基站k的精度和纬度，sk表示无人机应急移动基站k飞行的距离，表示开关(m,n)和无人机应急移动基站k之间的距离，m表示一个很大的数，表示控制开关(m,n)的ftu与配网控制中心远程通信链路是否被无人机应急移动基站k恢复，如果通信链路被恢复，则否则rk表示无人机应急移动基站k的通信容量，γ
mn
表示配网控制中心是否可以远程控制开关(m,n)，如果配网控制中心可以远程控制开关(m,n)，则γ
mn
＝1，否则γ
mn
＝0，μ
ij
表示配网控制中心是否可以远程控制配网馈线(i,j)开断，如果配网控制中心可以远程控制配网馈线开断，则μ
ij
＝1，否则μ
ij
＝0。
[0094]
s3、根据步骤s1中获得的配电网的拓扑结构、系统参数、线路开关分布，以及线路损坏数据，基于分布式电源和配电网重构，实现配电系统的微电网运行，对配电网负荷恢复过程进行建模，得到配电网负荷恢复约束；
[0095]
配电网负荷恢复约束如下：
[0096]
[0097][0098][0099][0100][0101]vi-vj≤2
·
(p
ij
·rij
+q
ij
·
x
ij
)+(1-α
ij
)
·m[0102][0103][0104][0105][0106][0107][0108][0109][0110][0111][0112][0113][0114]
其中，n表示配电网所有节点的集合，ng表示配电网分布式电源(dg)和变电站集合，lo表示故障线路的集合，nc表示没有负荷开关的节点的集合，和分别表示有功和无功负荷，和分别表示分布式电源(dg)和变电站有功和无功出力，δi表示节点负荷是否恢复，p
ij
和q
ij
表示馈线(i,j)的有功和无功潮流，和表示分布式电源(dg)和变电站有功和无功出力限制，vi表示节点电压，vi和表示节点电压限制，表示馈线功率限制，ei表示节点是否带电，如果节点带电，则ei＝1，否则ei＝0，ρi表示以节点i为端点的馈线的数量，α
ij
表示配网馈线的开断状态，如果配网馈线是连通的，则α
ij
＝1，否则α
ij
＝0，ir表示变电站节点，表示从节点i到节点j流过的商品流k的流量，θ
ij
表示馈线(i,j)是否在有向生成树内，如果馈线(i,j)在有向生成树内，则θ
ij
＝1，否则θ
ij
＝0，β
ij
表示馈线(i,j)的虚拟连接状态，如果馈线(i,j)是闭合的，则β
ij
＝1，否则β
ij
＝0。
[0115]
s4、根据步骤s2的通信恢复约束和步骤s3的负荷恢复约束，确定配电网通信恢复
和负荷恢复之间的信息-物理耦合关系；
[0116]
配电网通信恢复和负荷恢复之间的信息-物理耦合关系如下：
[0117][0118]
其中，l
ij
表示配网馈线原始状态，如果配网馈线原始状态是连通的，则l
ij
＝1，否则l
ij
＝0。
[0119]
s5、根据步骤s2的通信恢复约束、步骤s3的负荷恢复约束、步骤s4的信息-物理耦合关系，以总加权缺电负荷最小以及无人机应急移动基站总飞行距离最小为目标，建立考虑通信恢复的配电网综合恢复优化模型，对优化模型进行求解得到配电网通信恢复和负荷恢复的结果。
[0120]
模型目标函数如下：
[0121][0122]
其中，表示缺电负荷的权重，c
dsc
表示无人机应急移动基站总飞行距离的权重。
[0123]
本发明再一个实施例中，提供一种考虑无人机应急移动基站的配电网负荷综合恢复系统，该系统能够用于实现上述一种考虑无人机应急移动基站的配电网负荷综合恢复方法，具体的，该配电网负荷综合恢复系统包括数据模块、通信恢复模块、负荷恢复模块、耦合关系模块以及综合恢复模块。
[0124]
其中，数据模块，获取配电网拓扑结构、系统参数以及线路开关及其配电开关监控终端分布信息，并确定配电网线路损坏、通信故障位置区域数据和无人机应急移动基站存放站点的位置；
[0125]
通信恢复模块，根据数据模块获得的无人机应急移动基站存放站点的位置，以及配电网通信故障区域数据，对无人机移动应急基站的最优调度以及配电网通信恢复进行建模，得到基于无人机应急移动基站的配电网通信恢复约束；
[0126]
负荷恢复模块，根据数据模块中获得的配电网的拓扑结构、系统参数、线路开关及其配电开关监控终端分布，以及线路损坏数据，基于分布式电源和配电网重构，实现配电系统的微电网运行，对配电网负荷恢复过程进行建模，得到配电网负荷恢复约束；
[0127]
耦合关系模块，根据通信恢复模块得到的通信恢复约束和负荷恢复模块得到的负荷恢复约束，确定配电网通信恢复和负荷恢复之间的信息-物理耦合关系；
[0128]
耦合关系模块中耦合关系子模块的信息-物理耦合关系具体为：
[0129][0130]
其中，l
ij
表示配网馈线原始状态，μ
ij
表示配网控制中心是否可以远程控制配网馈线(i,j)开断。
[0131]
综合恢复模块，根据负荷恢复模块的通信恢复约束、负荷恢复模块的负荷恢复约束、耦合关系模块的信息-物理耦合关系，以总加权缺电负荷最小以及无人机应急移动基站总飞行距离最小为目标，建立考虑通信恢复的配电网综合恢复优化模型，对优化模型进行求解得到配电网通信恢复和负荷恢复的结果。
[0132]
综合恢复模块中优化模型的目标函数如下：
[0133][0134]
其中，表示缺电负荷的权重，c
dsc
表示无人机应急移动基站总飞行距离的权重，δi表示节点负荷是否恢复，表示有功负荷，sk表示无人机应急移动基站k飞行的距离，u表示无人机应急移动基站集合，n表示配电网所有节点的集合。
[0135]
本发明再一个实施例中，提供了一种终端设备，该终端设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(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)、现成可编程门阵列(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，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能；本发明实施例所述的处理器可以用于一种考虑无人机应急移动基站的配电网负荷综合恢复方法的操作，包括：
[0136]
获取配电网拓扑结构、系统参数以及线路开关及其配电开关监控终端分布信息，并确定配电网线路损坏、通信故障位置区域数据和无人机应急移动基站存放站点的位置；根据获得的无人机应急移动基站存放站点的位置，以及配电网通信故障区域数据，对无人机移动应急基站的最优调度以及配电网通信恢复进行建模，得到基于无人机应急移动基站的配电网通信恢复约束；根据获得的配电网的拓扑结构、线路开关及其配电开关监控终端分布，以及线路损坏数据，基于分布式电源和配电网重构，实现配电系统的微电网运行，对配电网负荷恢复过程进行建模，得到配电网负荷恢复约束；根据得到的通信恢复约束和得到的负荷恢复约束，确定配电网通信恢复和负荷恢复之间的信息-物理耦合关系；根据通信恢复约束、负荷恢复约束、信息-物理耦合关系，以总加权缺电负荷最小以及无人机应急移动基站总飞行距离最小为目标，建立考虑通信恢复的配电网综合恢复优化模型，对优化模型进行求解得到配电网通信恢复和负荷恢复的结果。
[0137]
本发明再一个实施例中，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质(memory)，所述计算机可读存储介质是终端设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括终端设备中的内置存储介质，当然也可以包括终端设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速ram存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
[0138]
可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中有关一种考虑无人机应急移动基站的配电网负荷综合恢复方法的相应步骤；计算机可读存储介质中的一条或一条以上指令由处理器加载并执行如下步骤：
[0139]
获取配电网拓扑结构、系统参数以及线路开关及其配电开关监控终端分布信息，
并确定配电网线路损坏、通信故障位置区域数据和无人机应急移动基站存放站点的位置；根据获得的无人机应急移动基站存放站点的位置，以及配电网通信故障区域数据，对无人机移动应急基站的最优调度以及配电网通信恢复进行建模，得到基于无人机应急移动基站的配电网通信恢复约束；根据获得的配电网的拓扑结构、线路开关及其配电开关监控终端分布，以及线路损坏数据，基于分布式电源和配电网重构，实现配电系统的微电网运行，对配电网负荷恢复过程进行建模，得到配电网负荷恢复约束；根据得到的通信恢复约束和得到的负荷恢复约束，确定配电网通信恢复和负荷恢复之间的信息-物理耦合关系；根据通信恢复约束、负荷恢复约束、信息-物理耦合关系，以总加权缺电负荷最小以及无人机应急移动基站总飞行距离最小为目标，建立考虑通信恢复的配电网综合恢复优化模型，对优化模型进行求解得到配电网通信恢复和负荷恢复的结果。
[0140]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
[0141]
为了验证本发明所提方法的有效性，本发明基于改进的123节点馈线系统对方法进行了测试。其中，变电站在节点1处，共有6台无人机应急移动基站储存在变电站中，极端灾难后，配电网中一共有18条馈线发生故障断线，导致配电系统停电，同时由于灾难导致基站被破坏，配电网中有三个区域发生通信故障，区域内的配电开关监控终端(ftu)丧失与配电控制中心的通信能力，导致一共有73条馈线无法被配电控制中心控制，利用无人机应急移动基站恢复配电网故障区域通信链路，无人机应急移动基站的部署方案和配电网通信恢复结果如图1所示，6个无人机应急移动基站主要用于恢复6条馈线两端开关的通信能力。
[0142]
图2给出了配电网负荷恢复结果，基于配电网重构策略，无人机应急移动基站恢复的6条馈线中有3条馈线被配网控制中心远程断开，其他3条馈线闭合，形成了由1个由变电站和一个分布式电源供电的配电网，7个由8个分布式电源供电的微电网。考虑到实际中配电网多个节点没有负荷开关，只要这些节点与电源相连，这些负荷就会被供电。由于节点17、19和48处的负荷较重，导致这些节点无法被分布式电源供电。但是，由于缺少负荷开关，这些负荷无法被隔离，因此需要无人机应急移动基站来恢复馈线(16，17)，(19，22)，(45，48)与配网控制中心的通信能力，以便可以通过重构来断开这些馈线以隔离负荷。除此之外，为了体现本发明的优点，设置了如下两个对照案例。
[0143]
案例1：模拟没有无人机应急移动基站的情况，仅考虑配电网负荷恢复策略。
[0144]
案例2：考虑通用的通信恢复策略，即最大化无人机应急移动基站可以恢复的用户数量，而在配电网中，即通过使用无人机应急移动基站恢复更多馈线的开关能力。
[0145]
表1报告了这两种对照案例和本发明所提出的综合恢复策略的计算时间和恢复方案。所提出的模型保证了电力负荷的最大恢复，一共恢复423.75mw负荷。方案1中没有无人机应急移动基站，因此馈线(19，22)和(45，48)的开关能力无法恢复，导致无法隔离节点19和48的负荷，mg 2和mg 4微电网无法形成。此外，需要通过断开馈线(9，14)形成更小的配电
网以隔离节点17的负荷。因此，方案1恢复的负荷比本发明的综合恢复策略少72.23mw。方案2的结果是在馈线更密集的区域部署无人机应急移动基站，导致无人机应急移动基站只恢复馈线(45，48)的开关能力，确保mg 4微电网的形成，从而比方案1多恢复24.05mw负荷，但仍然低于本发明的综合恢复策略。
[0146]
表1三种方案恢复结果对比
[0147][0148]
综上所述，本发明本发明一种考虑无人机应急移动基站的配电网负荷综合恢复方法具有以下特点：
[0149]
1、充分发挥无人机应急移动基站的灾后恢复作用，使用无人机应急移动基站恢复配电网故障的通信链路，使得配电开关监控终端(ftu)及其控制的远动开关可以被配电控制中心远程控制，实现配电网的弹性重构和微电网运行，从而最大限度的恢复配电负荷，提高配电网弹性。
[0150]
2、先进性的将通信恢复模型融合到配电网恢复模型中，综合考虑无人机应急移动基站对配电网通信网络的恢复、分布式电源供电、配电网重构和微电网运行的联合恢复作用，共同构建了考虑无人机应急移动基站恢复通信能力的配电网负荷综合恢复模型。
[0151]
3、综合考虑负荷恢复和无人机应急移动基站总飞行距离，以总加权缺电负荷最小以及无人机应急移动基站总飞行距离最小为目标，建立考虑通信恢复的配电网综合恢复优化模型，通过调配各项权重，从而实现目标策略的变化，通常来说，无人机应急移动基站总飞行距离的权重设为一个很小的数，从而优先考虑恢复更多的负荷，在此前提下，再考虑实现无人机应急移动基站总飞行距离最短。
[0152]
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，即将所述装置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，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、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。
[0153]
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。
[0154]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本发明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发明的范围。
[0155]
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，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。
[0156]
所述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。
[0157]
另外，在本发明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。
[0158]
所述集成的模块/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，本发明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，所述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，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述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。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述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(read-only memory，rom)、随机存取存储器(randomaccess memory，ram)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等，需要说明的是，所述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。
[0159]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0160]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特
定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0161]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0162]
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

技术特征：
1.一种考虑无人机应急移动基站的配电网负荷综合恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、获取配电网拓扑结构、系统参数以及线路开关及其配电开关监控终端分布信息，并确定配电网线路损坏、通信故障位置区域数据和无人机应急移动基站存放站点的位置；s2、根据步骤s1获得的无人机应急移动基站存放站点的位置，以及配电网通信故障区域数据，对无人机移动应急基站的最优调度以及配电网通信恢复进行建模，得到基于无人机应急移动基站的配电网通信恢复约束；s3、根据步骤s1中获得的配电网的拓扑结构、系统参数、线路开关及其配电开关监控终端分布，以及线路损坏数据，基于分布式电源和配电网重构，实现配电系统的微电网运行，对配电网负荷恢复过程进行建模，得到配电网负荷恢复约束；s4、根据步骤s2得到的通信恢复约束和步骤s3得到的负荷恢复约束，确定配电网通信恢复和负荷恢复之间的信息-物理耦合关系；s5、根据步骤s2的通信恢复约束、步骤s3的负荷恢复约束、步骤s4的信息-物理耦合关系，以总加权缺电负荷最小以及无人机应急移动基站总飞行距离最小为目标，建立考虑通信恢复的配电网综合恢复优化模型，对优化模型进行求解得到配电网通信恢复和负荷恢复的结果。2.根据权利要求1所述的考虑无人机应急移动基站的配电网负荷综合恢复方法，其特征在于，步骤s2中，配电网通信恢复约束具体为：征在于，步骤s2中，配电网通信恢复约束具体为：征在于，步骤s2中，配电网通信恢复约束具体为：征在于，步骤s2中，配电网通信恢复约束具体为：征在于，步骤s2中，配电网通信恢复约束具体为：征在于，步骤s2中，配电网通信恢复约束具体为：征在于，步骤s2中，配电网通信恢复约束具体为：征在于，步骤s2中，配电网通信恢复约束具体为：其中，u表示无人机应急移动基站集合，s表示配电网所有ftu及其控制的开关的集合，s
f
表示因通信链路故障而无法与配网控制中心远程通信的ftu及其控制的开关的集合，l表示配电网所有馈线的集合，x
mn
、y
mn
、x
o
、y
o
、和分别表示开关(m,n)、无人机应急移动基站存放站点、以及无人机应急移动基站k的精度和纬度，s
k
表示无人机应急移动基站k飞行的距离，表示开关(m,n)和无人机应急移动基站k之间的距离，m表示一个很大的数，表示
控制开关(m,n)的ftu与配网控制中心远程通信链路是否被无人机应急移动基站k恢复，r
k
表示无人机应急移动基站k的通信容量，γ
mn
表示配网控制中心是否可以远程控制开关(m,n)，μ
ij
表示配网控制中心是否可以远程控制配网馈线(i,j)开断。3.根据权利要求1所述的考虑无人机应急移动基站的配电网负荷综合恢复方法，其特征在于，步骤s3中，配电网负荷恢复约束具体为：征在于，步骤s3中，配电网负荷恢复约束具体为：征在于，步骤s3中，配电网负荷恢复约束具体为：征在于，步骤s3中，配电网负荷恢复约束具体为：征在于，步骤s3中，配电网负荷恢复约束具体为：v
i-v
j
≤2
·
(p
ij
·
r
ij
+q
ij
·
x
ij
)+(1-α
ij
)
·
mmmmmmmmmmmm其中，n表示配电网所有节点的集合，n
g
表示配电网分布式电源(dg)和变电站集合，l
o
表示故障线路的集合，n
c
表示没有负荷开关的节点的集合，和分别表示有功和无功负荷，和分别表示分布式电源(dg)和变电站有功和无功出力，δ
i
表示节点负荷是否恢复，p
ij
和q
ij
表示馈线(i,j)的有功和无功潮流，和表示分布式电源(dg)和变电站有功和无功出力限制，v
i
表示节点电压，v
i
和表示节点电压限制，表示馈线功率限制，e
i
表示节点是
否带电，ρ
i
表示以节点i为端点的馈线的数量，α
ij
表示配网馈线的开断状态，i
r
表示变电站节点，表示从节点i到节点j流过的商品流k的流量，θ
ij
表示馈线(i,j)是否在有向生成树内，β
ij
表示馈线(i,j)的虚拟连接状态。4.根据权利要求1所述的考虑无人机应急移动基站的配电网负荷综合恢复方法，其特征在于，步骤s4中，配电网通信恢复和负荷恢复之间的信息-物理耦合关系如下：其中，l
ij
表示配网馈线原始状态，μ
ij
表示配网控制中心是否可以远程控制配网馈线(i,j)开断。5.根据权利要求1所述的考虑无人机应急移动基站的配电网负荷综合恢复方法，其特征在于，步骤s5中，考虑通信恢复的配电网综合恢复优化模型的目标函数如下：其中，表示缺电负荷的权重，c
dsc
表示无人机应急移动基站总飞行距离的权重，δ
i
表示节点负荷是否恢复，表示有功负荷，s
k
表示无人机应急移动基站k飞行的距离，u表示无人机应急移动基站集合，n表示配电网所有节点的集合。6.一种考虑无人机应急移动基站的配电网负荷综合恢复系统，其特征在于，包括：数据模块，获取配电网拓扑结构、系统参数以及线路开关及其配电开关监控终端分布信息，并确定配电网线路损坏、通信故障位置区域数据和无人机应急移动基站存放站点的位置；通信恢复模块，根据数据模块获得的无人机应急移动基站存放站点的位置，以及配电网通信故障区域数据，对无人机移动应急基站的最优调度以及配电网通信恢复进行建模，得到基于无人机应急移动基站的配电网通信恢复约束；负荷恢复模块，根据数据模块中获得的配电网的拓扑结构、系统参数、线路开关及其配电开关监控终端分布，以及线路损坏数据，基于分布式电源和配电网重构，实现配电系统的微电网运行，对配电网负荷恢复过程进行建模，得到配电网负荷恢复约束；耦合关系模块，根据通信恢复模块得到的通信恢复约束和负荷恢复模块得到的负荷恢复约束，确定配电网通信恢复和负荷恢复之间的信息-物理耦合关系；综合恢复模块，根据负荷恢复模块的通信恢复约束、负荷恢复模块的负荷恢复约束、耦合关系模块的信息-物理耦合关系，以总加权缺电负荷最小以及无人机应急移动基站总飞行距离最小为目标，建立考虑通信恢复的配电网综合恢复优化模型，对优化模型进行求解得到配电网通信恢复和负荷恢复的结果。7.根据权利要求6所述的考虑无人机应急移动基站的配电网负荷综合恢复系统，其特征在于，耦合关系模块中耦合关系子模块的信息-物理耦合关系具体为：其中，l
ij
表示配网馈线原始状态，μ
ij
表示配网控制中心是否可以远程控制配网馈线(i,
j)开断。8.根据权利要求6所述的考虑无人机应急移动基站的配电网负荷综合恢复系统，其特征在于，综合恢复模块中优化模型的目标函数如下：其中，表示缺电负荷的权重，c
dsc
表示无人机应急移动基站总飞行距离的权重，δ
i
表示节点负荷是否恢复，表示有功负荷，s
k
表示无人机应急移动基站k飞行的距离，u表示无人机应急移动基站集合，n表示配电网所有节点的集合。9.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行权利要求1至5任一所述的方法。10.一种计算设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行权利要求1至5任一所述方法中的步骤。

技术总结
本发明公开了一种考虑无人机应急移动基站的配电网负荷综合恢复方法，在极端灾害造成配电网地面通信基站损坏导致不可用的情况下，利用本发明中提出的综合恢复策略可以充分利用现有的无人机应急移动基站资源提供应急通信服务，恢复配电网通信能力，协同配电网负荷恢复策略，有效增强配电网负荷恢复能力，提高配电网弹性。配电网弹性。配电网弹性。


技术研发人员：陈晨 张昊辰 别朝红 王毅钊 刘浩 邵美阳 王露缙
受保护的技术使用者：国网陕西省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/9/16