Fault Recovery Decision of Distribution Network Based on Graph Reinforcement Learning

ZHANG Pei; CHEN Yuxin; WANG Guanghua; LI Xiaoying

doi:10.7500/AEPS20230316001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Fault Recovery Decision of Distribution Network Based on Graph Reinforcement Learning

Application Research | 更新时间：2025-06-16

- Fault Recovery Decision of Distribution Network Based on Graph Reinforcement Learning
- Automation of Electric Power Systems Vol. 48, Issue 2, Pages: 151-158(2024)
- 作者机构：
  
  1.北京交通大学电气工程学院，北京市 100044
  2.国网河北省电力有限公司保定供电分公司，河北省保定市 071000
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  State Grid Corporation of China(kj2021-014)
- DOI：10.7500/AEPS20230316001
  CLC：
- Received：16 March 2023，
  
  Revised：2023-08-06，
  
  Published Online：18 October 2023，
  
  Published：25 January 2024
- 稿件说明：
移动端阅览
张沛,陈玉鑫,王光华等.基于图强化学习的配电网故障恢复决策[J].电力系统自动化,2024,48(2):151-158.

ZHANG Pei,CHEN Yuxin,WANG Guanghua,et al.Fault Recovery Decision of Distribution Network Based on Graph Reinforcement Learning[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(2):151-158.
张沛,陈玉鑫,王光华等.基于图强化学习的配电网故障恢复决策[J].电力系统自动化,2024,48(2):151-158. DOI： 10.7500/AEPS20230316001.

ZHANG Pei,CHEN Yuxin,WANG Guanghua,et al.Fault Recovery Decision of Distribution Network Based on Graph Reinforcement Learning[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(2):151-158. DOI： 10.7500/AEPS20230316001.

摘要

针对配电网拓扑变化时启发式等算法在配电网故障恢复决策中求解效果与适应性变差的问题，提出了一种基于图强化学习的故障恢复决策方法。首先，利用图数据表征故障恢复中的决策信息，包括配电网拓扑结构与电气特征信息。然后，在图强化学习模型中设置前置图神经网络接收图数据输入，应对故障恢复过程中配电网的拓扑变化。最后，由内嵌图神经网络的强化学习智能体输出最终故障恢复策略以提高决策速度。采用改进的PG&E 69节点配电网算例进行验证，结果表明所提算法求解速度达到毫秒级，较启发式和遗传算法在求解效率上提高了6%~7%，故障恢复策略的负荷恢复率也更高。

Abstract

To solve the problem that the effectiveness and adaptability of heuristic algorithms in distribution network fault recovery decision become poor when the topology of distribution network changes

a fault recovery decision method based on graph reinforcement learning is proposed. First

the graph data is used to characterize the decision information in fault recovery

including distribution network topology and electrical characteristics. Then

the pre-graph neural network is set up in the graph reinforcement learning model to receive the graph data input and cope with the topological changes of the distribution network in the process of fault recovery. Finally

the reinforcement learning agent of the embedded graph neural network outputs the final fault recovery strategy to improve the decision speed. A modified PG&E 69-bus distribution network case is used for validation. The results show that the proposed algorithm can reach millisecond level in solving speed

and improve the solving efficiency by 6%~7% compared with heuristic and genetic algorithms

Also

the load recovery rate of the fault recovery strategy is higher.

关键词

Keywords

references

毛董，孙玉华，李德明，等 . 基于行波法和信号注入法的配电线路单相接地故障精确定位［J］. 通信电源技术， 2015 ， 32 （ 1 ）： 76 - 78 .

MAO Dong ， SUN Yuhua ， LI Deming ， et al . Accurate location of single phase grounding fault in distribution lines based on travelling wave method and signal injection method ［J］. Telecom Power Technology ， 2015 ， 32 （ 1 ）： 76 - 78 .

袁修广，黄纯 . 计及故障停电经济损失的配电网风险评估［J］. 电力系统及其自动化学报， 2016 ， 28 （ 8 ）： 7 - 12 .

YUAN Xiuguang ， HUANG Chun . Risk assessment of distribution network involving fault outage economic losses ［J］. Proceedings of the CSU-EPSA ， 2016 ， 28 （ 8 ）： 7 - 12 .

宋秉睿 . 基于机器学习的配电网故障定位及负荷转供研究［D］. 北京：北京交通大学， 2021 .

SONG Bingrui . Research on fault location and load transfer of distribution network based on machine learning ［D］. Beijing ： Beijing Jiaotong University ， 2021 .

易新，陆于平 . 分布式发电条件下的配电网孤岛划分算法［J］. 电网技术， 2006 ， 30 （ 7 ）： 50 - 54 .

YI Xin ， LU Yuping . Islanding algorithm of distribution networks with distributed generators ［J］. Power System Technology ， 2006 ， 30 （ 7 ）： 50 - 54 .

李红伟，林山峰，吴华兵，等 . 基于动态规划算法的配电网孤岛划分策略［J］. 电力自动化设备， 2017 ， 37 （ 1 ）： 47 - 52 .

LI Hongwei ， LIN Shanfeng ， WU Huabing ， et al . Islanding strategy based on dynamic programming algorithm for distribution network ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2017 ， 37 （ 1 ）： 47 - 52 .

闫涛，李蕊，刘伟，等 . 基于改进停电序列多状态模型的新型配电系统故障恢复方案解析优选方法［J］. 电网技术， 2023 ， 47 （ 2 ）： 473 - 482 .

YAN Tao ， LI Rui ， LIU Wei ， et al . Analytical optimization method of new distribution system fault recovery scheme based on improved multi-state model of power outage sequence ［J］. Power System Technology ， 2023 ， 47 （ 2 ）： 473 - 482 .

孙洁，王增平，王英男，等 . 含分布式电源的复杂配电网故障恢复［J］. 电力系统保护与控制， 2014 ， 42 （ 2 ）： 56 - 62 .

SUN Jie ， WANG Zengping ， WANG Yingnan ， et al . Service restoration of complex distribution system with distributed generation ［J］. Power System Protection and Control ， 2014 ， 42 （ 2 ）： 56 - 62 .

段青，赵阅群，颜磊，等 . 以提高供电可靠性为目标的主动配电网负荷转供优化方法［J］. 电网技术， 2016 ， 40 （ 10 ）： 3155 - 3162 .

DUAN Qing ， ZHAO Yuequn ， YAN Lei ， et al . Load transfer optimization methods for distribution network including distribution generation ［J］. Power System Technology ， 2016 ， 40 （ 10 ）： 3155 - 3162 .

周湶，解慧力，郑柏林，等 . 基于混合算法的配电网故障重构与孤岛运行配合［J］. 电网技术， 2015 ， 39 （ 1 ）： 136 - 142 .

ZHOU Quan ， XIE Huili ， ZHENG Bolin ， et al . Hybrid algorithm based coordination between distribution network fault reconfiguration and islanding operation ［J］. Power System Technology ， 2015 ， 39 （ 1 ）： 136 - 142 .

陈春，吴宜桐，李锰，等 . 基于网络拓扑有向遍历的配电网故障快速恢复方法［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 7 ）： 44 - 52 .

CHEN Chun ， WU Yitong ， LI Meng ， et al . Method for fast recovery from distribution network fault based on directed traversal of network topology ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 7 ）： 44 - 52 .

文娟，谭阳红，何怡刚，等 . 含分布式电源的复杂配电网多阶段故障恢复方法［J］. 电工技术学报， 2018 ， 33 （ 14 ）： 3332 - 3341 .

WEN Juan ， TAN Yanghong ， HE Yigang ， et al . A multi-stage service restoration method for complex distribution networks with distributed generators ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2018 ， 33 （ 14 ）： 3332 - 3341 .

齐郑，张首魁，李志，等 . 考虑时间尺度的含DG配电网故障动态恢复策略［J］. 电力系统保护与控制， 2017 ， 45 （ 16 ）： 31 - 38 .

QI Zheng ， ZHANG Shoukui ， LI Zhi ， et al . Dynamic service restoration strategy considering time scale for distribution network with DGs ［J］. Power System Protection and Control ， 2017 ， 45 （ 16 ）： 31 - 38 .

谢云云，杨正婷，蔡胜，等 . 基于鲁棒模型预测控制的配电网供电恢复策略［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 23 ）： 123 - 131 .

XIE Yunyun ， YANG Zhengting ， CAI Sheng ， et al . Power supply restoration strategy for distribution network based on robust model prediction control ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 23 ）： 123 - 131 .

王雨婷，张筱慧，唐巍，等 . 考虑光伏及负荷时变性的配电网故障恢复［J］. 电网技术， 2016 ， 40 （ 9 ）： 2706 - 2716 .

WANG Yuting ， ZHANG Xiaohui ， TANG Wei ， et al . Fault recovery of distribution network considering time variation of photovoltaic and load ［J］. Power System Technology ， 2016 ， 40 （ 9 ）： 2706 - 2716 .

汤一达，吴志，顾伟，等 . 主动配电网故障恢复的重构与孤岛划分统一模型［J］. 电网技术， 2020 ， 44 （ 7 ）： 2731 - 2740 .

TANG Yida ， WU Zhi ， GU Wei ， et al . Research on active distribution network fault recovery strategy based on unified model considering reconstruction and island partition ［J］. Power System Technology ， 2020 ， 44 （ 7 ）： 2731 - 2740 .

翁晓勇，谭阳红 . 考虑多类开关动作特性差异的配电网两阶段协同负荷恢复模型［J］. 电力自动化设备， 2022 ， 42 （ 6 ）： 22 - 29 .

WENG Xiaoyong ， TAN Yanghong . Two-stage cooperative load restoration model for distribution network considering characteristic difference of multi-type switch operation ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2022 ， 42 （ 6 ）： 22 - 29 .

娄铖伟，张筱慧，丛鹏伟，等 . 含柔性软开关的有源配电网故障恢复策略［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 1 ）： 23 - 31 .

LOU Chengwei ， ZHANG Xiaohui ， CONG Pengwei ， et al . Service restoration strategy of active distribution network with soft open points ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 1 ）： 23 - 31 .

卢俊杰，杨晓东，张有兵，等 . 含多端柔性软开关的互联配电系统故障恢复优化决策方法［J］. 中国电机工程学报， 2023 ， 43 （ 12 ）： 4554 - 4568 .

LU Junjie ， YANG Xiaodong ， ZHANG Youbing ， et al . Optimal decision-making method for restoration of interconnected distribution networks with multi-terminal soft open point ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2023 ， 43 （ 12 ）： 4554 - 4568 .

李家腾 . 基于机器学习的风电功率超短期预测及AGC动态优化控制研究［D］. 北京：北京交通大学， 2021 .

LI Jiateng . Research on ultra-short-term wind power prediction and AGC dynamic optimization control based on machine learning ［D］. Beijing ： Beijing Jiaotong University ， 2021 .

CHAKRAVORTY M ， DAS D . Voltage stability analysis of radial distribution networks ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2001 ， 23 （ 2 ）： 129 - 135 .

GAO H J ， LIU J Y ， WANG L F . Robust coordinated optimization of active and reactive power in active distribution systems ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2018 ， 9 （ 5 ）： 4436 - 4447 .

卢志刚，董玉香 . 含分布式电源的配电网故障恢复策略［J］. 电力系统自动化， 2007 ， 31 （ 1 ）： 89 - 92 .

LU Zhigang ， DONG Yuxiang . Service restoration strategy for the distribution system with DGs ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2007 ， 31 （ 1 ）： 89 - 92 .

王光华，李晓影，宋秉睿，等 . 基于深度强化学习的配电网负荷转供控制方法［J］. 电力自动化设备， 2022 ， 42 （ 7 ）： 253 - 260 .

WANG Guanghua ， LI Xiaoying ， SONG Bingrui ， et al . Load transfer control method of distribution network based on deep reinforcement learning ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2022 ， 42 （ 7 ）： 253 - 260 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Planning Method for Cyber-Physical Distribution System Considering Spatial-Temporal Flexibility Resource Collaboration

Fault Location for Active Distribution Network with High Penetration Rate Based on Improved Spatio-Temporal Graph Neural Network

基于融合经验安全强化学习的配电网电压控制

Robust State Estimation Method for Distribution Network Based on Graph Neural Network Incorporating Topology Knowledge

Related Author

WU Shutan

WANG Qi

YU Changping

HU Qinran

SONG Meng

TANG Yi

HUANG Nantian

CHENG Duo

Related Institution

School of Electrical Engineering, Southeast University

Key Laboratory of Modern Power System Simulation and Control & Renewable Energy Technology, Ministry of Education (Northeast Electric Power University)

School of Mechanical and Electrical Engineering, University of Electronic Science and Technology of China

Department of Energy Technology, Aalborg University, Aalborg

⁰