基于故障可观性指标的配电网FTU最优配置模型研究

在配电网中,自动化馈线终端设备安装分散、数量较多,对其位置与数量进行优化配置有利于缩短配电网故障时的故障定位、隔离与修复时间,从而提高配电网的供电可靠性。提出一种基于配电网故障可观测性的FTU混合配置方法。该方法在未经自动化改造的配电网结构基础上,对在开关处配置"二遥"FTU、"三遥"FTU或不进行FTU配置进行了优化分析。首先给出了配电网故障可观测率的定义,在此基础上提出一种以供电可靠性与经济性为约束条件,以故障可观测率最大为目标的配电网FTU优化配置模型。针对模型的特点,采用遗传算法进行求解,得到了配电网FTU混合配置的最优方案。通过在RBTS-BUS4配电网算例上进行测试,验证了所提方法的合理性与有效性。     

配电网开关的最优配置模型

在配电网合适的位置配置不同类型的开关可以提高故障区段定位效率,缩短故障隔离时间及供电恢复时间。首先引入一系列布尔型表达式来描述配电网中相应位置的开关存在性;然后从配电网运行特性出发,引入了配电网故障区段定位准确率的概念;并根据不同的故障类型确定负荷相应的停电时间;在此基础上,构建了以用户停电损失与开关配置全生命周期费用之和最小为目标,以供电可靠性指标为约束的配电网开关的最优配置模型。最后通过仿真算例验证了所提模型的有效性。     

配电网故障可观测的实现及馈线终端单元配置方法

定义了配电网的树形结构,确定了树形结构的存储方法及实现故障可观测的流程。建立了馈线终端单元(feeder terminal unit,FTU)优化配置模型,明确了FTU配置数目、布点位置对故障可观测的影响,并通过遗传算法求解FTU优化配置方案。配电网故障可观测及合理配置FTU可降低故障定位及隔离给用户带来的停电风险,IEEE 33节点仿真算例验证了文中模型及方法的有效性。     

面向经济性与可靠性的FTU优化配置研究

馈线开关监控终端是重要的配电自动化终端设备,数量众多、安装分散,对数量和位置进行优化配置有利于提高配电自动化系统的可靠性、经济性。对此,提出了一种数量规划与位置优化分步进行的FTU配置方法:首先从经济性、可靠性两方面出发,基于非线性整数规划的方法进行FTU的数量优化配置,并借助遗传算法进行求解;其次考虑馈线开关附近的不同负荷类型及数量,兼顾不同类型FTU的功能特性,进行FTU的位置优化配置,从而达成配电自动化系统中FTU配置的最优方案。实际算例验证了方法的可行性。     

不同网络结构及可靠性要求环境下FTU的最优配置

为了解决配电网馈线自动化中不同网络结构、不同供电可靠性需求下配电终端的优化配置问题,对配网供电可靠性与馈线自动化终端配置的敏感性进行了分析。采用故障模式与后果分析法,提出了基于配网可靠性发展目标的配电终端优化配置方法。在综合考虑技术性、经济性、可拓展性的基础上,分析了无配电终端、全"二遥"终端配置和"二遥"、"三遥"终端混合配置三种模式下,配电网典型结构的线路故障停电时间和配电网平均供电可用率;得到了配电网平均供电可用率和配电终端优化配置的通用计算方法。算例验证了研究方法的合理性和实用性。     

配电系统开关优化配置的混合整数线性规划模型

配电系统中的开关设备可以有效提高系统的运行可靠性,而开关的种类以及安装的位置对配电系统运行可靠性的影响有所不同。在此背景下,研究了计及可靠性的配电系统中开关优化配置策略。首先介绍了在不同预想故障条件下用户停电时间的计算方法。之后构建了以开关投资费用、运行维修费用和用户停电损失费用之和最小,以可靠性指标在给定阈值内为约束条件的开关优化配置模型。通过对用户停电损失函数线性化处理,将所提出的模型转换为混合整数线性模型,并通过高效商业求解器进行求解。最后,对IEEE RBTS-Bus 4系统和某实际中压配电系统进行测试分析,算例结果说明了所提出的模型与求解方法的基本特征。     

计及效率提升的弹性配电网中可移动式储能优化配置方法

在弹性配电网的灾后恢复供电过程中,可移动式储能(mobile energy storage systems,MESSs)作为应急电源在恢复重要负荷供电时可发挥显著作用,如何合理配置MESS使得灾害发生后能够快速恢复对重要负荷节点进行供电具有重要意义。本文提出了一种计及效率提升的弹性配电网中MESS的优化配置方法。首先,考虑配电网中各节点停电风险和区域允许最短时限,给出该区域最优选址点个数及位置;其次,根据MESS的最短移动距离、最短移动时间和MESS的利用效率,建立负荷分层的MESS优化配置模型,以及以最小化灾后综合费用最小为目标函数。本文所提模型通过划分负荷的重要等级实现了优先为重要负荷恢复供电,提高了MESS的利用效率,最后通过算例分析验证所提配置模型的正确性和有效性。     

中压馈线分段策略的实用优化模型和方法

对馈线进行合理分段是提高馈线供电可靠性的简单有效的重要措施,涉及分段策略(含分段数及其开关或终端类型选择)的优化。基于用户均匀分布假设,推导了断路器与负荷开关混合配置下的馈线系统平均停电时间(system average interruption duration index,SAIDI)估算公式,完善了架空馈线SAIDI与分段数的通用简化公式;基于涉及可靠性和经济性的目标和约束给出了2种馈线分段策略的实用优化模型,并针对架空馈线和电缆馈线的不同特点提出了相应的简化求解方法;最后通过典型算例计算得到了不同供电区域、不同线路长度的分段优化策略,表明了所提模型方法的有效和实用。     

基于非线性混合整数规划的配电终端布点优化研究

提出一种考虑供电可靠性和经济成本的配电自动化终端布点优化方法,在架空馈线安装故障指示器、电压时间型终端和电压电流型终端,在电缆馈线安装故障指示器、二遥终端和三遥终端,对配网进行配电自动化改造以提高供电可靠性,可靠性指标取为用户年平均故障停电时间,故障影响模式根据配电终端类型确定。用Java语言编程实现,从XML文件读取配网数据,使用JGraphT图形库存储配网拓扑信息,建立非线性混合整数规划模型,使用建模系统Gams求解模型,为便于工程实施,分阶段输出优化结果。采用某市的配电终端布点规划作为算例,验证了方法的可行性。     

配电自动化终端配置的双层优化模型

针对现有配电终端配置模型的优化目标中多个指标量纲差异大且寻优效率低的问题,提出了一种配电终端配置双层优化方法。首先对配电终端类型和含配电终端的配电系统可靠性计算进行了分析。其次,建立了配电终端配置双层优化模型。上层优化模型以配电终端配置费用最小为目标,求解配电终端的安装位置。下层优化模型以系统停电损失费用最小为目标,求解配电终端的安装类型。然后,给出了双层优化模型求解方法,上层优化模型应用易实现的二进制粒子群算法求解,下层优化模型采用预设参数较少且寻优效率高的萤火虫算法求解。最后,通过IEEE RBTS BUS2算例系统验证了所提双层优化模型和求解方法的合理性和有效性。     

基于整数线性规划模型的配电网故障指示器优化配置研究

为了提高配电网的供电可靠性,提出了基于整数线性规划模型的故障指示器优化配置方法。该方法以配电网小电流接地运行方式为背景,建立多分支配电线路上任意故障点所需巡线时间的数学模型,以故障指示器投资运维成本最少为目标,进而减少配电网的停电时间。该方法通过合理配置故障指示器在配电线路上的位置,确保任意故障点被精确定位的时间不大于系统允许带故障运行时间,最大限度地保证用户供电可靠性。最后,针对江苏某实际10 kV配电系统进行算例分析。测试结果表明,所提模型能够实现不同故障点在系统允许带故障运行时间内的精确定位,并有效降低故障指示器的投资运维成本。     

有源配电网FTU优化布置研究

为了加强对有源配电网的运行监测和管理,提出了一种分布式电源接入情形下的有源配电网馈线终端单元(FTU)的优化布置算法。首先,结合有源配电网的特征,从状态估计方法的角度分析了有源配电网的可观测性原理。将节点负荷功率作为伪量测值,通过优化FTU布置可以提高网络的可观测性,达到有源配电网完全可观测性要求,并且在优化布置时考虑了FTU分布对有源配电网停电损失的影响。建立了有源配电网的FTU优化布置数学模型,并且采用遗传算法求解所建立的0-1整数规划模型。最后通过33节点和60节点有源配电网仿真算例表明所提优化布置算法可以保证网络的完全可观和供电可靠要求,并且布置方案在网络结构变化时仍然适用。     

考虑敏感负荷需求和直流故障恢复能力的交直流混合配电网开关配置

通过合理配置隔离开关和断路器可以提升交直流混合配电网的可靠性.提出一种综合考虑敏感负荷可靠性需求和直流故障恢复能力的交直流混合配电网开关优化配置方法.针对敏感负荷的可靠性需求,建立兼顾经济性、停电次数与停电时间的开关优化配置模型;根据交直流混合配电网中不同类型元件故障导致负荷点停运时间的差异,同时考虑电压源换流器控制模型切换以及直流线路中负荷极间切换的故障恢复方式,对最小割集法进行改进,增加元件划分类型并建立接线切换域,实现计及交直流混合配电网恢复能力的可靠性指标的准确计算.算例结果验证了所提方法的合理性与有效性.     

配电网故障定位、隔离和供电恢复系统工程实践

配电网自动化系统中一种基于主站端软件集中进行故障处理的设计方案 ,是通过现场的功能试验装置FTU将检测的故障信息上传给主站 ,主站通过接收到的故障指示信息和配电网的实时拓扑信息 ,在配网模型的基础上按照故障识别算法确定故障区域 ,下达操作指令给相关的FTU跳闸以隔离故障。然后 ,主站通过供电恢复决策计算 ,确定恢复方案 ,对非故障停电区域恢复供电 ,完成负荷转供。     

配电网故障定位、隔离和供电恢复系统工程实践

章描述了配网自动化系统中一种基于主站端软件集中进行故障处理的设计方案，通过现场的FTU将检测的故障信息上传给主站，主站通过接收到的故障指示信息和配电网的实时拓扑信息，在配网模型的基础上按照故障识别算法确定故障区域，下达操作指令给相关的FTU跳闸以隔离故障。然后，主站通过供电恢复决策计算，确定恢复方案，对非故障停电区域恢复供电，完成负荷转供。     

基于可靠性的变电站直流系统DC/DC模块配置技术

变电站直流系统中增加隔离型DC/DC模块具有减小接地故障影响范围等优点,但模块自身也存在故障失效问题。首先对两类典型DC/DC模块配置方案进行了对比分析;在此基础上,考虑各类直流负荷停电影响因素,建立了基于隔离分区的直流负荷停电频率模型与停电时间模型;并以主分屏两级供电直流系统为例,研究了不同DC/DC模块配置对直流系统可靠性的影响,旨在通过可靠性指标的定量计算为DC/DC模块的优化配置提供参考。     

基于免疫算法的配电网开关优化配置模型

给出了开关优化的数学模型及基于免疫算法的求解方法。分析了开关投资和运行维修费用、停电损失的计算方法，基于等年值法建立开关优化配置模型。该模型是一含约束、不可微、非连续的组合优化模型。基于免疫算法给出了模型的求解算法。通过模型计算确定开关的最优配置数量和位置，并得到系统的可靠性、投资费用和停电损失等。计算实例表明：提出的模型和算法有较强的工程实用性，免疫算法具有较好的全局收敛性和较快的收敛速度。     

考虑可靠性和经济性的中压配电网分段开关优化配置研究方法

中压配电网中,科学配置分段开关可以显著提高供电可靠性减小停电损失。综合考虑配电网供电可靠性和经济性,以停电损失最小为目标,提出了分段开关的最优配置技术。首先,分析拓扑结构与分段开关关联性,建立中压配电网拓扑结构优化分析模型;然后,基于全寿命周期成本理论,提出考虑供电可靠性的分段开关最优配置模型,通过分析开关上游、中游和下游网络的平均停电持续时间和停电损失费用,提出考虑可靠性和经济性的综合迭代求解策略;最后,基于二进制粒子群算法,提出分段开关配置数目和位置的迭代求解方法。仿真算例验证了方法的有效性以及优势所在,为电网规划人员在配电网优化设计中提供实用参考。     

10 kV馈线自动化解决方案探讨

10 kV架空线路覆盖广阔,跳闸率高。传统馈线方式导致故障隔离时间长、出线开关动作频繁、不能缩短停电区域,而是通过反复重合停电排除故障。提出的10 kV馈线自动化方案通过增设断路器和负荷开关将主干线分为几段,并配置智能控制器（FTU）,通过配合减少了出线断路器的跳闸,在发生故障的架空线路中能自动隔离故障区域,缩短故障查找的时间,迅速恢复非故障区域的正常供电。该方案能显著降低馈线出线开关的跳闸次数,提高重合闸成功率,有效地提升配网架空线路运行水平。     

配电网多功能接口模拟断路器的研制

随着智能配电网的建设,FTU的调试与消缺工作逐渐增多,对配电网自动化的日常运维带来了严重的负担,对此,研制出了1套多功能接口模拟断路器进行工作流程优化,并通过标准化和现场测试进行效果检验。检验结果表明该装置能够大幅提高FTU相关工作效率,优化FTU相关作业流程;减少高处作业时间,保证作业人员安全;减少作业停电时间和停电范围,保证了供电可靠性。