(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 202210874793.4 (22)申请日 2022.07.25 (71)申请人 华北电力大 学 地址 102206 北京市昌平区北农路2号 (72)发明人 刘文霞　李承泽　王丽娜　刘耕铭　 杨玉泽　 (74)专利代理 机构 北京众合诚成知识产权代理 有限公司 1 1246 专利代理师 张文宝 (51)Int.Cl. G06F 30/18(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/06(2020.01) G06F 113/04(2020.01)G06F 113/16(2020.01) (54)发明名称 一种城市电网结构的反演还原方法 (57)摘要 本发明属于电力系统安全领域， 特别涉及一 种城市电网结构的反演还原方法， 针对现有技术 存在的问题， 分析电缆典型可观标志以及电缆敷 设与路网耦合关系， 考虑城市电网规划原则对输 电电缆敷设的框架性要求， 以服务城市电力系统 防御战略规划为应用场景， 基于攻击方视角提出 可能网架的拓扑反演双目标优化模 型， 形成不完 全拓扑信息下城市电网 网架反演还原方法。 权利要求书2页 说明书8页 附图1页 CN 115221659 A 2022.10.21 CN 115221659 A 1.一种城市电网结构的反演还原方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 基于城市输电电缆可观性以及电网与路网存在的线路 ‑道路耦合关系， 构建城 市电网‑路网混合网络模型； 步骤2： 基于电缆路径规划的地区差异性影响因素， 构建电缆路径可观性评分函数； 步骤3： 基于电缆路径可观性， 反演网架可观性评分最高构建目标函数f1； 步骤4： 基于负荷矩理论， 还原线路网架供电损耗 最小构建目标函数f2； 步骤5： 以f1， f2为目标函数构建电网拓扑反演还原双目标优化模型， 采用线性加权法将 多目标问题转 化为单目标问题； 步骤6： 构建还原网架节点、 线路规划约束条件， 并利用大M法实现约束的线性化， 用 MATLAB调用CPLEX求 解器求解反演网架的拓扑 结构。 2.根据权利要求1所述的城市电网结构的反演还原方法， 其特征在于， 所述步骤1的城 市电网‑路网混合网络模型表示 为： 该模型包含电网模型GE和主干路网模型GR两部分， GR包括城市主干道节点集VR和节点间 直接道路集LR， GE包括电网节点集合VT、 可见标志集合VM以及可见架空线路集LE三部分， 其中 VM→LR为非满射关系， 输电线路两端电力节点往往与道路相连， 因此VT→VR， 存在空间上的 非满射关系。 3.根据权利要求1所述的城市电网结构的反演还原方法， 其特征在于， 反演还原双目标 优化模型是以可观标识符合性最强的f1和补全网架负荷矩最小的f2为目标函数， 采用线性 加权法构建， 双目标优化模型表示如下： A(f)＝ δ1f1+δ2(‑f2)                        (1) 其中δ1、 δ2为线性加权系数δ1+δ2＝1， 进而把多目标问题转化为单目标问题， 因此整体目 标函数为： max A(f)＝ δ1·VF+δ2·(‑QL)                     (3) 其中， VF为标志符合 性指标， QL为负荷矩估算指标。 4.根据权利要求1所述的城市电网结构的反演还原方法， 其特征在于， 步骤3的标志符 合性指标VF表示为： 其中， 对i， j∈VR， 定义i， j节点间道路段为lij， lij∈LR， 那么 表示对于p， q∈VT， 电力 节点p， q间存在电缆线路经过lij的整数决策变量， 表示lij是否存在地下电缆经过的 支持性评价 函数， 表示为： 其中， aij表示lij的电缆存在支持性参数， 由lij的电缆可观标识数量、 分布以及路径敷权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115221659 A 2设合理程度等因素决定， 由lij的可观标志数量、 分布以及路径敷设合理程度等因素构成： 其中， mraij、 mrbij、 mrcij表示lij附近A/B/C三类标识的数量， mraij≥0， mrbij≥0， mrcij≥ 0， 标志数量越多表示越能够支持lij有地下电缆经过， A、 B、 C三类标识分别表示明敷电缆段、 电缆管网、 综合管廊的检修、 通风口、 进出口、 告警和提醒标志， σ1， σ2， σ3表示三类标识权重， σ1>σ2>σ3； 表示专家对于lij电缆敷设合理程度的综合评分归一化值， 评分越高表示具有 越低的电缆敷设难度以及越高的敷设合理性； Eij表示为lij电缆敷设强影响因素λij与环境 因素eij、 社会因素sij等次要因素之和的乘积： Eij＝ λij(sij+eij)               (7)。 5.根据权利要求1所述的城市电网结构的反演还原方法， 其特征在于， 步骤3的补全网 架符合性指标QL表示为： 其中， Qe表示变电站e已知连接线路供电损耗， 若e与其电源站存在架空线相连， 则Qe不 为零； qe表示e的供电负荷估算值； Ves表示给e供电的可能电源站集合； det表示e的与其电源 站t的还原电缆线路长度， det的计算公式为： 其中， dij表示lij长度， 表明e、 t节点间还原电缆线路由多段lij连接而成， 每段路径电缆 线路长度为dij。 6.根据权利要求1所述的城市电网结构的反演还原方法， 其特征在于， 步骤5的双目标 优化模型约束条件 包括以下步骤： 步骤5.1： 电缆回数约束； 步骤5.2： 考虑特殊网架结构的道路节点汇聚约束； 步骤5.3： 发电厂和变电站进出线条 数约束； 步骤5.4： 末端变电站接线模式约束； 步骤5.5： 无独立子回路约束。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115221659 A 3