考虑分布式发电孤岛运行方式的智能配电网供电恢复策略研究

鉴于传统的配电网供电恢复算法都没考虑分布式发电孤岛运行产生的影响,提出考虑DG孤岛运行方式下的智能配电网供电恢复算法。当配电网发生严重故障引起大面积停电时,对DG进行孤岛划分,DG按孤岛划分方案转入孤岛运行模式维持对孤岛内重要负荷供电。采用基于二进制粒子群优化算法的供电恢复算法对孤岛外非故障停电区域进行供电恢复,在维持孤岛内重要负荷供电的前提下最大限度地对孤岛外停电区域恢复供电。最后将该算法应用到33节点测试系统,仿真结果验证了该算法的有效性。     

考虑移动储能有功时空支撑的不对称配电网负荷恢复策略

针对极端灾害导致配电网孤岛运行时供电能力不足的问题,提出一种考虑孤岛划分下移动储能和DG三相协调调度的不对称配电网负荷恢复策略。首先,构建了基于交通网络的移动储能时空转移和充放电模型。其次,在重构后的配电网孤岛基础上,采用移动储能和DG三相协同调度的模式,以最小化负荷切除成本、DG发电成本及移动储能相关成本为目标函数建立配电网负荷恢复模型。通过协调移动储能和DG三相功率输出,充分发挥移动储能有功时空支撑作用,有效提高配电网孤岛运行下的负荷恢复能力。最后,以33节点配电网为例进行分析,验证了所提策略的有效性。     

基于用户停电损失评估的有源配电网灾后供电恢复模型

当自然灾害等极端事件发生时,配电网可能受到严重破坏,引起大停电事故并造成重大经济损失。为了有效地减少由极端事件引发停电造成的经济损失,文中提出了基于用户停电损失评估的有源配电网灾后供电恢复模型,利用多种分布式电源和储能系统快速恢复重要负荷,提升配电网韧性。基于不同类别电力用户停电损失的间接评估方法,建立了最小化用户停电损失的目标函数,并针对孤岛融合提出了改进辐射状拓扑约束,实现孤岛数目的在线优化。结合多种配电网供电恢复约束,将包含不同类型分布式电源和储能系统的配电网多时间段故障恢复问题建模,并线性化为混合整数线性规划模型。最后,通过改进的IEEE 33节点配电系统算例和仿真验证了所提模型的有效性。     

基于节点网元的韧性配电网时-空调度序列协同优化负荷恢复策略

为提升配电网的韧性,在更大的时间尺度和空间范围内确保新型电力系统下灵活、高效的电力供应,提出一种新颖的基于节点网元的韧性配电网时-空调度序列协同优化负荷恢复策略,获取配电网灾后场景下的最优负荷恢复序列方案及其调度时刻表。在多智能体代理系统架构下提出节点网元的概念,制定负荷恢复序列方案,通过邻近节点间局部信息的交互获取全局参数信息,作为灾后信息网络受损下负荷恢复优化模型的输入。对灾后负荷恢复模型中的混合整数线性规划问题进行求解,获取负荷恢复路径及修复时刻表,形成由多个分布式电源组成的节点网元以恢复停电负荷,实现检修人员调度和操作人员调度间的协同优化。最后,通过改进IEEE 37节点和IEEE 123节点系统验证了所提协同调度优化模型的有效性。     

含分布式电源的复杂配电网故障恢复

考虑到实际配电网复杂多变及负荷等量测数据大量缺乏,建立基于等效负荷的配电网简化模型,减小了计算时间,并可以反映配电网的潮流分布。提出了一种针对含分布式电源的复杂配电网故障恢复方案,当配电网发生故障引起大面积停电时,首先在已知分布式电源容量的情况下确定各孤岛系统的最佳供电范围,转入孤岛运行模式以保证重要负荷的持续供电,然后依据启发式规则对剩余失电网络进行供电恢复并利用改进支路交换法对恢复后的网络进行重构优化,使得失电负荷和网损都尽可能少。算例表明,提出的方案能够有效地解决含分布式电源的配电网故障恢复问题。     

含风力发电的配电网计划孤岛搜索方法

为解决含风力发电配电网故障时的孤岛划分问题,实行离线制定重要负荷备选供电路径与在线搜索孤岛相结合的孤岛划分策略.在备选供电路径时考虑储能电池以确保形成孤岛时对重要负荷持续稳定地供电;在线搜索时则结合备选路径与风机实时出力情况,搜索形成的孤岛能够满足功率约束并最大程度保证负荷供电,减少停电损失.搜索模型求解中利用易于编程的生成最小树算法,最后通过美国PG&E69节点系统进行分析,结果证明该方法可行有效.     

含分布式电源的配电网供电恢复模型及改进贪婪算法

分布式电源及储能系统的并网运行使配电网供电恢复更加复杂。基于功率可控分布式电源及储能系统倍率放电、荷电状态与孤岛运行时间等因素,提出了孤岛运行约束条件及孤岛备用容量模型;提出了以恢复供电负荷最大为目标函数,考虑孤岛运行备用容量约束、无电磁环网运行约束、支路潮流及节点电压约束的配电网供电恢复模型。结合配电网辐射状网络、负荷依次接入的特征,提出了逐步最优的改进贪婪算法,分别以可供电功率最大与线损微增率最小为选择判据,求解故障后配电网网络重构与孤岛划分。通过算例验证了考虑孤岛并网备用容量的供电恢复模型与改进贪婪算法,并对算法效率进行了比较分析。     

基于负荷均衡的智能配电网故障恢复

配电线路发生故障后,智能配电网应能迅速检测和隔离故障,并迅速恢复非故障失电区负荷供电,以实现智能配电网的自愈功能.传统的故障恢复方法虽能得到理想的供电恢复方案,但收敛速度慢且忽略了负荷均衡.因此,提出了基于启发式搜索的快速故障恢复方法.该方法以最少的停电负荷和馈线负荷均衡为目标,以供电恢复路径的负荷度最小为搜索规则,可缩短寻优时间,提高馈线的负载能力,避免由于过载而引起的配电网大面积停电事故.算例结果验证了该方法的可行性.     

基于节点电气耦合连接度的配电网启发式孤岛划分

分布式电源(DG)供电能力和周围负荷需求需要进行功率匹配,以保证故障后孤岛划分区域供电的稳定性和良好的电能质量。通过采集配电网中的量测终端数据,在研究基于单元融合法的配电网孤岛划分的基础上,提出利用节点电气耦合连接度指标筛选重要负荷节点,使得关键负荷单元能够得到优先融合,在较短的时间内,制定出孤岛划分的最优方案。仿真数据表明计及节点电气耦合连接度的配电网孤岛划分算法能够较为有效地融合配电网中一些关键节点,使配电网故障后,能够借助分布式电源的供电能力为非故障区域的负荷提供持续的供电服务。     

考虑韧性增强策略的配电网负荷恢复优化

极端灾害事件容易导致大规模停电故障,对配电网的安全运行带来风险和挑战。微电网接入配电网的形式具有分散性、灵活性等特点,且在配电网故障后具有持续供电的优势,能够增强配电网的运行韧性。首先利用微电网建立以韧性最大化为目标的负荷供电恢复模型,实现了对配电网内部关键负荷及其他各类负荷供电的最优恢复。然后针对数学模型表现出的非线性特点,利用分段线性化方法对模型中潮流约束进行线性化处理,将配电网负荷恢复模型转化为混合整数线性规划问题。通过IEEE-33节点系统进行算例分析,仿真结果验证了所提模型及方法的有效性、合理性。     

计及馈线自动化故障处理全过程的配电终端优化布置方法

为了进一步提高配电网供电可靠性,提出了一种计及馈线自动化(feeder automation,?FA)故障处理过程的配电终端优化布置方法。首先以自适应综合型FA模式为例,分析FA的故障定位、隔离与恢复供电的故障处理全过程,并基于电力系统仿真软件DIgSILENT建立了配电终端的动作信号逻辑模型。其次,在考虑了FA故障处理过程的条件下,计算包括故障区域与非故障区域的总负荷停电损失成本,与总投资成本共同构成模型目标函数。考虑系统平均供电可用率指标约束等因素,建立配电终端优化布置模型。然后,基于整数编码的人工蜂群算法确定配电终端最优安装总数,制定配电终端最优配置方案,计算出配电终端最优选址方案。最后,以冀北某地区10 kV配电网作为仿真算例,基于DIgSILENT模拟FA故障处理全过程,验证所提方法的有效性和适用性。     

Optimizing service restoration in distribution systems based on scheduling of crews considering priorities of loads

The service restoration to sound sections within a short period as much as possible, performed after the permanent fault occurs in a distribution system, is significant for maintaining power supply reliability. This paper proposes an efficient method to find service restoration procedures based on fault searching and the optimal work scheduling of crews, considering the power supply priorities of loads and the probability of occurrence of faults. The proposed method is composed of two-stage problems to reduce the outage sections efficiently: (i) the problem to find a series of searching procedures for unknown fault locations in the first stage and (ii) the optimization problem of work schedules of crews in the second stage. In the first stage, the order of operation of switches opened for searching for the fault direction is determined, constituting the searching tree. After that, the proposed optimization method can efficiently solve the work scheduling problem by formulating it as a mixed-integer linear programming problem in the second stage. The computational experiments using a large-scale distribution system model with many remote and manual switches show that the proposed method can provide efficient service restoration procedures within a reasonable computational time.     

基于鲁棒模型预测控制的配电网供电恢复策略

随着微网技术的发展,配电网发生故障后,利用配电网中的微网为停电负荷提供应急供电,可以减小配电网停电范围,提高配电网的弹性.由于微网内可再生能源出力和负荷需求存在不确定性,现有研究主要采用单时步随机优化方法生成供电恢复策略.然而,由于准确的概率分布模型较难获得,且单时步优化方法仅优化未来一个时间段的运行方案,忽略了多个时间段中状态的相关性,降低了运行的效率.为此,文中提出了基于鲁棒模型预测控制的弹性运行策略.首先,以每个控制周期内多个时步的成本最低为优化目标,建立了基于鲁棒模型预测控制的优化决策模型.由于该模型是min-max问题,难以直接求解,可采用强对偶理论将其转换为单层混合整数模型.最后,采用IEEE 69节点配电系统对所提方法的有效性进行了验证.     

多源协同的配电网多时段负荷恢复优化决策方法

当极端灾害引起大停电事故时,可协同多种电源和储能快速恢复重要负荷,提升配电网韧性。首先探讨多源协同故障恢复对配电网韧性的提升作用,然后以最大化负荷的加权供电时间及最小化总网损为目标,以各时段负荷状态、电源输出功率及线路投运状态为优化变量,考虑有限能量约束、运行约束和拓扑约束等,将多源协同的配电网多时段负荷恢复问题建模并松弛为混合整数二阶锥规划模型,并利用商业优化软件求解,得到最优恢复策略。最后,通过改进IEEE 13节点和IEEE 123节点配电系统标准算例和仿真验证了所提方法的有效性和优越性。     

基于多时段IL用户优化调度的配电网TSC均衡提升策略

可中断负荷的管理作为配电网的一种调度手段,研究其对配电网供电能力的影响具有重要意义。目前研究仅涉及在加入用户分级后配电网的供电能力是否有所提升以及能够提升多少,尚不能有效地管理利用负荷以及实现可中断负荷在提升供电能力方面的电力资源的有效分配。以单位时段配电网供电能力值为优化变量,以计及可中断负荷后配电网TSC的曲线形状与日负荷曲线形状相似度最高和配电网各时段的供电能力最大为优化目标,建立可中断用户调度优化模型。针对模型采用遗传算法求得Pareto最优解集,并采用基于DM层次分析法进行决策,选出最满意的调度方案。通过算例验证了所提模型和算法的有效性。     

直流配网线路供电能力分析

随着用电负荷密度逐步增大及大量分布式电源的接入,目前配电网面临着供电能力不足的问题。直流配电网供电容量、线路损耗、各类电源与负荷接入适应性等方面与交流配电网络均有差别。通过对交流供电线路供电能力的分析,推导出直流供电线路在不同约束条件下的供电能力的计算模型,并在假设的不同电压等级及典型负荷分布形式下,分别对常用导线进行了负荷矩与供电距离的比较。由分析可知在计算供电线路供电能力时电压约束和线路损耗约束在交、直流系统中所起作用不同,提出交、直流配电网络线路供电能力计算选取依据,为今后的研究提供参考。     

考虑动态交通网络的综合能源配电网灾后紧急响应策略

为减少电力系统因突发自然灾害事件导致配电网大面积停电损失,提出一种考虑动态交通网络的综合能源配电网灾后紧急响应策略。首先,通过调整燃气轮机出力和基于分布式电源个数的多微网划分方法的网络重构对配电网负荷进行恢复,最大化快速恢复配电网中负荷;其次,根据网络重构后配电网结构和负荷恢复情况,采用移动应急电源基于动态交通网络模型的最短路径算法进行选择移动路径,进一步恢复负荷供电;最后,采用改造后的IEEE33节点配电网系统进行仿真分析,基于多种灾害场景验证所提方法的正确性和有效性。     

考虑微网源荷不确定性的旋转备用容量优化

电力市场环境下,为应对微网源荷波动和可控机组随机故障,提升其供电可靠性,提出了一种考虑微网源荷不确定性的旋转备用容量优化方法。计及日前预测误差,采用序列理论对源荷随机概率性序列以及可控机组随机故障序列进行离散化处理,生成微网综合不确定性离散分布模型;在此基础上,以微网运行成本、备用成本和停电损失的总成本最小为目标函数,建立旋转备用容量优化模型,并结合蒙特卡罗与粒子群算法对该模型进行求解,获得各时段的旋转备用优化配置容量。以某地微网系统为例,仿真验证了所提方法的有效性和合理性。     

三亚市区配网可靠性目标分解方法研究

根据南方电网公司“供电企业提高供电可靠性综合工作方案及工作标准”中的要求,结合三亚市区配电网供电可靠性的定量评估和分析,对未来几年各年度三亚供电局各部门以及预安排停电各类型、每一条配电线路的故障和检修时间预控值等的供电可靠性指标按预控目标层层分解,将有效减少各个环节中重复停电、过分停电和不必要停电等现象,是实现供电可靠性目标“创先”顺利完成的有力保障。     

含智能软开关的配电网重要负荷恢复方法

针对含多个智能软开关(SOP)的有源配电网大面积停电场景下的重要负荷恢复问题,文中提出了两步式负荷恢复方法.首先,求解混合整数二阶锥规划(MISOCP)确定各时段最优恢复策略.然后,根据第2步所提出的恢复操作规则确定相邻时段间运行状态转化的开关操作次序和SOP的控制模式.其中,MISOCP以最大化加权负荷供电时间为目标,考虑了配电网、SOP与电源的运行约束等.恢复操作规则以尽可能快速优先恢复重要负荷供电为目标,根据第1步最优恢复策略与SOP在系统中的作用进行开关操作和SOP控制模式切换.算例测试采用改进的手拉手配电网进行对比验证,结果验证了所提两步式负荷恢复方法的有效性和优越性.