含分布式电源的配电网多故障抢修与恢复协调优化策略

针对含分布式电源(DG)的配电网发生多故障时的快速故障抢修和供电恢复问题,根据动态规划原理,建立了含DG的配电网多故障分阶段、分层的抢修与恢复协调优化模型。在紧急抢修与恢复阶段,以负荷恢复价值最大和综合经济损失最小分别作为内、外层优化目标;在抢修与恢复网架阶段,以网损最小和抢修时间最短分别作为内、外层优化目标,得到最优抢修顺序和供电恢复方案。针对内、外层模型的不同特点,分别采用了改进蚁群算法和离散化处理的细菌群体趋药性(DBCC)算法进行模型求解。同时,在抢修与恢复过程中,利用DG孤岛、可控负荷联盟及应急发电车的动态调度优先恢复重要负荷的供电,并采用馈线等效法及故障等效法来简化求解流程。以改进的IEEE 69节点系统为例,验证了所述策略的可行性和有效性。     

采用模糊理论的覆冰灾害风险评估

为评估覆冰灾害对电网可能的风险,建立一个基于气象信息的电网冰灾风险评估模型。首先利用模糊理论建立基于气象信息的线路覆冰厚度预测模型,给出模糊推理系统各项参数具体的确定过程。其次分析风力载荷,冰力载荷对线路失效率影响,讨论融冰装置的投入情况与线路覆冰厚度关系,同时确定冰灾对线路修复时间的影响。最后给定风险指标,综合上述内容建立电网冰灾风险评估模型。算例仿真结果表明,覆冰厚度预测值与实际值的误差小于4 mm,覆冰厚度预测模型可行且有效;冰灾风险评估模型综合考虑了多因素对电网冰灾风险的影响,论证融冰机等措施的实行能极好降低冰灾风险,并通过分析风险损失费用,确定最优初始融冰厚度。     

电网冰冻灾害分析及防御对策

介绍2008年初广东电网冰灾受损、抢修复电及覆冰调查情况,分析空前冰灾对电网建设和运行维护的启示,并从加固改造现有运行线路、提高新建线路及电网建设标准、加强电网电源规划及协调发展、覆冰观测和融冰技术研究应用、应急供电系统的研究和建设等方面提出加强广东电网抗冰御灾能力的对策,指出电网冰冻灾害防御应从规划和设计、基建和技改、运行管理和科技应用等方面着力。     

湖南2008年冰灾引起的倒塔原因分析

为分析湖南2008年冰灾引起的倒塔原因,现场调查了2008年湖南冰灾期间≥220kV输电线路的受损情况,发现倒塔线路覆冰厚度主要集中在20～60mm,同时微地形和微气象造成覆冰加重和覆冰的不均匀性,档距、塔形等对线路倒塔也存在影响。分析倒杆断线的形式认为覆冰太厚超过设计值、垂直荷载压垮和不平衡张力拉垮是造成线路倒塔的原因,提出了湖南输电线路抗冰按20mm设计建设最小骨干网架、采用短路融冰等的具体建议,以供杆塔的防冰工作参考。     

高压输电线路电热融冰技术

高压输电线路冰灾严重威胁电网的安全运行,覆冰线路的电热融冰是复杂的多物理场非线性过程,从理论上揭示覆冰导线的融冰机理,分析多种计算条件下LGJ-70/10和LGJ-400/65型导线雨凇覆冰的融冰时间,提出电热融冰技术领域中关系到融冰效率、线路安全以及节能所需考虑的最短融冰时间的重要参数,总结了覆冰厚度、覆冰温度、导线温度、环境温度以及对流载荷对最短融冰时间的影响,为高压输电线路的融冰技术应用和发展提供可靠的分析依据。     

电网大面积冰灾分析及对策探讨

为提高电网抵御自然灾害的能力,分析了2008年1月中旬至2月上旬我国南方地区电网发生大面积冰灾的特点及原因。认为持续的雨雪冰冻天气带来的绝缘子严重覆冰、覆冰产生的过荷载、不均匀覆冰等,导致了电网发生倒塔断线、冰闪跳闸、导线舞动、设备损坏、电网解列、大面积停电等冰灾事故。结合电网遭受破坏后出现的问题,提出了应从冰区划分、路径选择、线路设计及改造、冰闪防治、应急运行方式、融冰技术等方面采取对策和措施,以防止和减少严重覆冰对电网造成的破坏和影响。并针对此次电网大面积冰灾的特点提出了今后的研究重点,包括冰情监测及预警、杆塔破坏特性、线路设计参数及标准、绝缘子冰闪特性、防冰材料、除冰手段、融冰装置等。建议从多个环节开展全方位研究。     

电网冰灾案例及抗冰融冰技术综述

介绍了近年来世界范围主要冰灾案例。综述有关电网应对冰灾影响的文献资料,认为开展电网冰灾综合防治体系,主要包括以下3个层面：一是在覆冰严重的重要线路推广使用覆冰监测预警系统,分析电网安全风险,提高电网防冰抗冰的灾害预防能力。二是适当提高潜在的重冰地区输电线路的设计标准,针对不同的区域,除应用成熟的“过电流融冰＂和＂直流电流融冰法＂等方法外,开展基于新技术、新材料的抗冰防冰措施研究,因地制宜采用抗冰融冰技术。三是建立完善的电网恢复决策支持系统,当输电系统遭遇冰灾时,能有效地整合资源,修复电网,迅速地恢复电力供应。     

配电网导线覆冰与融冰特性试验研究

研究导线的覆冰与融冰特性是提高冰区线路抗冰能力的关键,目前研究以主网导线为主,配电网线路抗冰缺乏有效的理论指导。通过在人工模拟气候室开展LGJ-95、LGJ-120、LGJ-150导线不带电流覆冰、带电量覆冰试验和融冰试验,得到了导线覆冰与融冰特性。研究结果表明,导线截面会影响导线覆冰厚度;导线临界覆冰电流与环境温度、风速、导线型号有关;风速和温度对导线融冰时间影响较大,两者的影响权重基本一致,提出了适合三种型号导线融冰电流范围。研究结果可为配电网线路抗冰提供理论指导。     

基于分步筛选法的电网融冰计划决策

针对直流融冰期间系统运行可靠性降低、安全风险增大的问题,提出一种基于分步筛选法的融冰计划决策方法。该方法引入风险评估理论,采用兼顾输电线路保护动作与覆冰断线的综合故障概率模型;建立以断线融冰时负荷切除期望最小、断线后系统运行风险最低为目标,以融冰条件为约束的融冰策略决策模型;根据分步筛选法得到最优融冰策略。通过对IEEE30系统的仿真表明,该方法提出的决策模型能有效减小因融冰带来的负荷损失,降低融冰期间系统的运行风险,为电力部门制定融冰计划提供一定的参考。     

220kV站街变直流融冰装置试验及其应用

直流融冰是解决架空导线覆冰是最直接、最有效、最可靠的融冰方式之一,但由于直流融冰装置只在线路覆冰期间投入运行,大部分时间都处于冷备用状态。为保证直流融冰装置在线路覆冰期间能正常运行,须定期对直流融冰装置进行检查及低压整流试验,通过试验检查晶闸管、二次系统设备的工作状况,使直流融冰装置在覆冰季前进入热备用状态,保证输电线路在冰灾期间的安全稳定运行。     

考虑电网安全风险的融冰序列决策

基于可靠度理论和风险理论,综合考虑冰风荷载影响,提出冰灾天气下的覆冰线路故障概率模型,并与衡量事故后果的综合严重度指标相结合,构建覆冰风险指标反映覆冰线路故障对系统运行安全水平的影响;根据气象监测信息提出线路覆冰增长预测模型,构建系统覆冰度指标衡量电网全局覆冰水平;兼顾电网安全运行水平和系统覆冰发展趋势,综合覆冰风险指标和系统覆冰度指标构建融冰决策指标,提出融冰序列决策方案的制定方法。IEEE 30节点系统仿真结果验证了所提方法的合理性与可行性。     

基于便携式直流融冰装置的配电网防冰灾研究

配电网线路支线多、分布广,目前以人工除冰为主,除冰效率低,发生大面积冰灾时仍然难以应对。文章首先基于便携式直流融冰装置原理及应用,介绍了一种有效的配电网冰灾防治方法,装置体积小、重量轻,可实现4人抬动,融冰灵活方便;其次仿真计算了不同线型导线融冰时的融冰电流和融冰距离,装置每次可对1~2个档距的配电网线路进行融冰;最后根据配电网线路特点研制了快速接线线夹,节省了配电网线路融冰接线时间。便携式直流融冰装置能够对交通不便或环境条件恶劣的配电网线路开展融冰,显著提高了配电网线路抵抗大面积冰灾的能力。     

我国南方地区电网大范围覆冰灾害的特点分析与防治措施

根据2008年初我国电网发生冰灾的事故统计及现场调研情况,文章从气象、地理及电网设施故障等方面总结了造成此次电网覆冰灾害的特点,并进行了原因分析。分析认为绝缘子严重覆冰后爬距大幅减小以及冰中存在的污秽导致了线路频繁冰闪,线路实际覆冰厚度显著超过设计值,荷载过大引发了倒塔和断线,不均匀覆冰导致了导线舞动以及变电设备损坏。结合电网遭受破坏所反映出的问题,提出应从冰区划分、路径选择、线路设计及改造、冰闪防治、应急运行方式、防冰融冰技术等方面采取防治措施或开展相应研究,以提高电网在极端气候条件下的安全运行水平。     

南方电网直流融冰技术的研究与应用

极端寒冷气候条件引起的输电线路覆冰会导致输电线路严重受损,造成电网部分或全网停运。融冰技术和覆冰预警系统的研究与应用对于电网抗击冰灾具有重大的意义。文章介绍了由南方电网技术研究中心实施的融冰技术研究的几个方面,包括融冰关键参数试验、直流融冰装置样机的研制、覆冰监测预警系统研发等。详细介绍了60MW、25MW和500kW直流融冰装置样机设计、工厂测试和变电站现场测试。研究成果表明,在直流融冰技术在关键技术上取得了一批具有自主知识产权的原创性成果,并建立了国内第一个完整的直流融冰集成技术体系;覆冰监测预警系统研发实现了线路灾害（覆冰）预警系统的系统功能规范化、终端功能集成化,通信规约统一化和应用支撑平台一体化。     

架空线路覆冰闪络跳闸特性分析与风险建模

极端冰灾天气下线路覆冰闪络跳闸是激发大电网脆弱性、导致大面积停电的重要因素。覆冰闪络跳闸等现象的风险评估是建立冰灾防御体系的基础。基于电网层面,进行了冰灾天气下线路覆冰闪络跳闸的风险状态识别与风险建模。根据覆冰闪络跳闸特性分析,界定了输电网绝缘系统的脆弱点,即覆冰期绝缘系统冰凌桥接、融冰期冰凌断流等临界点。进一步建立了覆冰闪络状态的划分原则与风险等级,并对预测冰况进行了模糊模式识别和风险评级,为运行人员提供了动态风险信息。针对数据的小样本、多输入等特点,采用统计学习理论结构风险最小化方法,构建了最小二乘支持向量机（least squares support vector machine,LSSVM）冰闪跳闸风险评估模型,依据贝叶斯（Bayesian）证据推理优化模型参数。通过与误差反向传播人工神经网络（artificial neural networkwith error back propagation,BP-ANN）算法对比,验证了该模型的有效性。最后通过脆弱性指标分析了网架结构破坏的严重性与电网绝缘系统的脆弱性。     

兼具SVG无功补偿功能的集约型直流融冰装置

正我国南方地区冰雪灾害频发,输电线路覆冰后容易引起断线倒杆,严重威胁到电网的安全稳定运行和供电可靠性。为了应对冰雪灾害对电网设施的影响,各种抗冰融冰技术得到了越来越多的关注。特别是2008年我国南方地区特大冰灾以来,国内多家单位研制了多种型号的直流融冰装置,每年冬季都会对大量覆冰线路实施融冰,有效防止了倒塔断线事故。根据设备功能的不同,这些融冰装置主要可分为2     

2008年南方大冰灾后送电线路覆冰设计初探

我国大部分易覆冰地区缺乏覆冰观测资料,线路工程覆冰设计主要依据现场调查及短期观测资料,设计取值难度较大。2008年南方大冰灾中的实测资料为覆冰设计提供了直接依据,但若简单以本次冰灾的覆冰厚度折算成标准冰厚作为设计覆冰,而不考虑实际运行情况,往往会使设计覆冰取值偏于保守,造成资源浪费。本文以多乐变至曲靖Ⅱ回500kV送电线路为例进行了分析论证。     

基于可达性分析的主动配电网多故障分区修复策略

随着分布式能源渗透率的提高,电力系统中的设备及器件的种类和数量愈加繁多。多故障发生时,从全网搜索开关的状态进行失电负荷恢复工作耗时过长,不能满足多故障修复快速性的要求,因此,研究一种快速的分区协调修复策略显得尤为重要。基于图论中可达性分析方法,建立主动配电网多故障动态分区修复模型。多故障发生后,首先对主动配电网进行子区域划分,根据各个子区域特点及失电负荷恢复率指标,将失电子区域分为不同的场景,利用分布式电源(DG)或移动应急电源车对失电负荷进行恢复,得到不同时段不同场景恢复策略;针对各个时段各个分区修复策略之间可能存在交叉的问题,根据多代理系统的自治性、协调性,将离散细菌群体趋药性(DBCC)算法嵌入多代理系统中,对各个子区域恢复策略进行协调优化,实现多故障抢修和恢复的协调优化。同时考虑到多故障修复过程中通信不利的情况,95598系统和抢修小队自身的知识库相结合为修复中心提供实时数据,抢修小队依据95598系统和自身知识更新自己所负责区域故障点的抢修顺序,尽快完成多故障修复工作。最后,以IEEE 69节点为例,验证所提策略的有效性和可行性。     

基于最优效用的配电网多故障抢修任务分配策略

配电网多故障抢修不只是优化故障抢修顺序的问题,多小队协同抢修时,故障任务的合理分配才是抢修工作顺利、高效完成的前提。本文同时考虑抢修小队初始位置不同及负荷本身故障,定义了抢修小队偏好、抢修小队能力向量和故障任务需求向量,然后基于属性向量建立了可解决小队协作问题的效用函数模型,形成效用函数矩阵;最后结合轮盘赌选择方法得到基于最优效用的故障任务分配方案集。采用属性向量的形式量化抢修信息,可以随时改变属性向量维数,解决抢修资源以及现场故障需求的不确定性问题,实现故障任务的动态分配。仿真结果给出了10种任务分配方案,并用改进的细菌群体趋药性(BCC)算法优化得到最优方案及最佳抢修顺序,验证了所提方法的有效性和正确性。     

地震灾害下提升恢复力的配电网优化恢复策略

为提升配电网在地震灾害下的恢复力,本文首先根据震源位置、地震级别计算不同位置处杆塔的损失概率,进而由杆塔损失概率计算得到线路段上杆塔损失场景的概率,并利用轮盘赌算法确定线路段上杆塔损失场景;然后建立负荷恢复率、应急电源支撑力两个指标对配电网的恢复能力进行评估;其次构建地震灾害下配电网的恢复力提升优化模型,并利用粒子群算法求解,得到地震灾害下电网最优抢修策略和应急发电车最优调度策略,最终使重要度高的区域配电网能快速修复并重新并入电网,同时实现区域内更多负荷的持续供电;最后以某地区实际45节点配电网作为算例进行了验证,结果表明所提模型能有效提升配电网的恢复能力。