灾害全过程配电网弹性评估方法及提升策略

针对极端灾害下配电网的故障特点,提出一种考虑其全过程的配电网弹性评估方法以及针对各阶段的弹性提升策略。首先,提出事故抵御方案、故障抢修与网络重构的故障恢复方案,建立灾害全过程配电网弹性提升策略框架。其次,为能够准确评估灾害全过程中配电网的供电能力,提出考虑时变性的3个弹性评估指标。再次,在事故抵御和故障恢复阶段的弹性提升策略中建立考虑风储及负荷的时变模型,并采用二阶锥松弛技术对所建模型进行转换求解。最后,在改进的PG&E 69节点配电网系统算例中验证了所提方法的有效性。     

基于负荷恢复价值折算的主动配电网电力-通信故障统一修复策略

极端灾害下,先修复电力网络的传统配电网修复策略,难以发挥信息物理融合主动配电网（ADN）的调度自动化功能,导致系统弹性低。针对该问题,提出一种电力-通信故障统一修复策略。首先,定义度量弹性的故障恢复力指标,并基于信息盲区分析通信系统对故障恢复过程的影响;然后,提出基于故障概率的负荷恢复价值折算方法,量化电力和通信故障修复带来的负荷恢复;在此基础上,建立含负荷恢复价值折算值和故障恢复时间的抢修任务分配目标函数,生成统一修复任务分配方案。算例仿真结果表明,与先修复电力网络相比,在极端灾害情况下所提策略可有效提升ADN弹性。     

面向配电网弹性提升的多时间尺度恢复策略协调优化框架

针对小概率、高损失极端灾害事件对配电网安全稳定运行的影响,提出了一种面向配电网弹性提升的多时间尺度恢复策略协调优化框架.首先,针对检修人员调度问题,建立考虑极端灾害下时间不确定性的故障修复模型.其次,在配电网三相不平衡运行条件下,构建结合分布式电源和联络开关进行网络重构的负荷恢复模型.然后,以故障元件修复状态作为耦合变量,基于上述2种不同时间尺度的模型构建协调优化框架,并建立两阶段鲁棒优化模型采用列约束生成方法进行迭代求解.最后,考虑检修人员时间不确定性、多种恢复策略关联性以及求解时间步长等因素构建不同场景,通过算例验证了所提模型及求解方法的有效性.     

面向韧性提升的交直流混合配电网协同恢复方法

交直流混合配电网是未来配电网的重要形态。近年来愈发频繁的极端灾害对交直流混合配电网的安全可靠供电提出了严峻挑战,如何提升交直流混合配电网的韧性水平亟待解决。考虑极端灾害造成的时序故障及其修复过程,提出面向韧性提升的交直流混合配电网协同故障恢复方法,充分协同利用分布式电源、移动式应急电源（mobile emergency generators,MEG）和交直流配电网络动态重构,实现极端灾害下关键负荷的快速恢复。在故障时序发生和修复的过程中,通过远程可控制开关（remote-controlled switch,RCS）实现交直流混合配电网交流部分和直流部分的协同动态重构,从而隔离故障并恢复负荷,同时配合分布式电源、MEG的动态调度形成恢复性孤岛,从而保证关键负荷的快速恢复,提升系统韧性水平。采用二阶锥松弛技术将潮流方程进行凸化松弛,使得优化问题转化为可有效求解的混合整数二阶锥规划模型。采用改进的IEEE 33节点交直流混合配电系统验证了所提方法的有效性,以及考虑MEG实时调度、RCS动态重构和配电网交直流部分协同对于配电网韧性提升的重要性。     

基于预测的含大量光伏电源主动配电网孤网运行两阶段故障恢复策略

为了解决主网故障、配电网陷入孤网时主动配电网如何继续维持可靠经济运行的问题,提出了一种包含负荷管理、网络重构的两阶段故障恢复策略。首先利用分布式光伏/储能单元的P/Q控制和V/f控制协调运行来平衡主动配电网转入孤网运行时的负荷功率,即为负荷管理的第一阶段;基于第一阶段负荷切除后的配电网络,提出基于高效遗传算法的网络重构优化求解模型,实现孤立主动配电网的最优运行,保障配电网的电能质量和经济性,此即是第二阶段的网络重构过程。最后通过典型主动配电网的算例仿真分析,验证了所提故障恢复策略的有效性和优越性。     

考虑微能源网支撑作用的配电网弹性提升策略

针对极端自然灾害下配电网"规模大、时间长"的故障特点,提出了一种微能源网与配电网在地表自然灾害事故处置全过程中协同提升弹性的策略。首先,结合配电网在极端灾害下的系统功能曲线,提出了全过程弹性提升策略的流程框架。其次,在配电网抵御与适应灾害阶段,提出了微能源网处于孤岛状态下的滚动停电管理方案,考虑了用户冷热电负荷的关联性和储能装置剩余容量对下一阶段的影响;再次,在故障恢复阶段,建立了考虑微能源网支撑作用的配电网故障恢复模型,包括制定故障抢修方案的主问题和制定某一抢修方案下各时段孤岛划分、负荷控制及微源出力方案的子问题,主问题与子问题交替迭代,制定最优的故障恢复策略;最后,以改进的PGE69节点配电网进行算例分析,验证了文中方法的有效性。     

考虑SMESS的多阶段配电网弹性提升策略

极端天气会导致主动配电网出现多处故障,给电力系统的安全稳定运行带来了严重挑战。提出一种考虑可分离式移动储能系统（SMESS）的多阶段配电网（DS）弹性提升策略。首先,在主动防御阶段采用主动孤岛划分和储能模块（ESM）定位提高DS在极端事件来临时的抵御能力;其次,在故障渗透阶段对故障区域进行识别,在故障隔离阶段隔离故障阻断故障传播;然后,在负荷恢复阶段利用SMESS的时空特性与分布式电源（DG）协调配合对失电负荷进行供电恢复;最后,将该模型在IEEE33节点系统上进行仿真验证,采用GUROBI求解器对模型进行求解,仿真结果验证了该策略的有效性。     

考虑源网荷储协同优化的配电网韧性提升策略

随着分布式电源的规模化接入,针对极端灾害引起的大规模停电事故难以采用传统的配电网故障恢复策略。首先,提出了极端灾害下考虑源网荷储协调优化提升配电网韧性的策略框架。其次,针对分布式能源出力的不可控性和时变性,建立了光储和风储系统模型(optical storage and wind storage system, OWS)。同时,考虑到负荷的价格需求弹性,建立了极端灾害下的负荷需求响应(load demand response, LDR)模型。再次,以负荷恢复的总价值最大为目标,考虑LDR补偿、故障抢修与网络重构过程中的网损成本,建立了考虑源网荷储协同优化的配电网韧性提升模型。最后,在改进的PG&E 69节点配电网系统算例中验证了所提策略的有效性,结果表明利用多能互补的特性进行源网荷储的协同优化有利于提高配电网的故障恢复能力。     

提升配电网弹性的微网差异化恢复运行方法

在现有电力基础设施条件下,实现弹性提升运行措施的有效性与实用性是提高配电网弹性的关键。微网运行模式灵活多样,可主动参与配电网的弹性提升。根据含微网配电系统灾害或极端扰动后故障区域的不同,提出基于重构及非重构孤岛/并网的微网差异化恢复运行方法。考虑含微网配电系统的结构与运行特点,将系统构建成主网和微网2类小网络模型,提出面向微网非重构孤岛和重构的2个不同弹性度量指标体系。在此基础上,进行弹性指标计算,采用基于Choquet积分的弹性量化方法计算综合弹性值,以进行故障后微网非重构孤岛运行的弹性提升有效性评估,及得到基于重要负荷供电弹性最优的微网重构方案。最后,通过改造的含微网配电系统的仿真算例,验证所提方法的正确性和有效性。     

考虑节点电价机制的主动配电网两阶段动态故障恢复方法

针对含分布式发电并网的主动配电网故障恢复问题,考虑系统节点电价机制提出基于两阶段优化的主动配电网故障恢复方法。该方法第一阶段优化以开关状态集为控制变量,以失电负荷价值最小为目标函数,计及功率平衡约束,网络拓扑辐射状约束等必要约束条件。第二阶段优化首先建立配电网节点电价制定机制以及负荷响应模型,以决定系统节点电价方案的支路容量约束拉格朗日乘子为控制变量,以支路容量越限量最小为目标函数,计及节点电价机制约束等约束条件建立模型。最后通过一个仿真算例表明,考虑节点电价机制的主动配电网故障恢复方案相比于不考虑的情形下故障恢复指标更优,说明所建立的模型能够降低失电负荷量,提升系统在故障恢复期间运行的可靠性。     

面向台风天气下主动配电网韧性提升的改进分级减载策略

为有效提升台风天气下主动配电网的韧性，提出同时考虑分级减载和同级负荷削减的主动配电网韧性提升方法。首先，综合考虑台风天气下强风和暴雨对配电网的影响，通过建立Batts台风风场模型和暴雨压强模型实现了对配电网元件故障率的量化分析，进而采用蒙特卡洛(Monte Carlo)法模拟台风天气下的主动配电网故障场景，并利用系统信息熵进行场景筛选，确定故障规模。其次，提出了同时考虑最大化一级负荷存活量与故障孤岛中同级负荷削减逻辑的主动配电网分级减载策略。然后，提出包括综合鲁棒性、一级负荷损失速度和损失率、总负荷曲线面积缺失比的4个主动配电网韧性评估指标，并通过遗传-粒子群融合算法(hybrid GA and PSO algorithm, GA-PSO)对配电网韧性评估模型进行高效求解。最后，基于Matlab 2020a仿真平台建立某实际配电网和IEEE 118节点测试系统算例，验证了提出的考虑分级减载的台风天气下主动配电网韧性评估方法的正确性和有效性。     

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。     

含分布式电源的配电网故障紧急恢复与抢修协调优化策略

随着分布式电源的规模化接入,传统配电网故障恢复策略逐渐难以适应实际需要.为此,提出一种含分布式电源的配电网故障紧急恢复与抢修协调优化策略.首先,在故障紧急恢复模型中引入典型负荷时变性需求模型,优先恢复需求度高的负荷.以抢修时间最短和社会经济损失最小为综合目标函数得到故障抢修模型.然后,研究故障紧急恢复与抢修协调优化策略,利用主网与孤岛协调控制进行故障恢复,通过改进粒子群算法得到最优抢修顺序.在抢修过程中,考虑负荷及时变性需求变化,调整故障紧急恢复与抢修最优方案,保证配电网可靠、快速恢复正常运行状态.最后,通过算例仿真验证了所提策略的有效性.     

台风灾害下配网两阶段应急抢修恢复优化策略

沿海地区配网出现的事故多为自然灾害所致,其中台风灾害破坏尤为严重。尽管台风属于小概率天气事件,一旦出现影响严重,制定科学有效的应急抢修恢复优化策略有利于提高配网灾后复电速度。提出一种台风灾害下配网两阶段应急抢修恢复优化策略。第一阶段,根据台风灾害下监测的多源异构数据计算配网线路故障概率,在此基础上以故障线路等待抢修造成失负荷量最小为目标,建立配网应急抢修临时调拨中心选址模型。第二阶段,进一步考虑台风灾害后配网故障不确定性,采用蒙特卡洛场景生成与同步回代场景缩减相结合的方法,生成灾后配网故障场景。基于移动分布式电源与抢修人员相协同的思路,利用改进遗传算法求解灾后配网故障抢修恢复优化模型。最后,利用IEEE33节点系统验证所提方法的科学性与有效性。     

基于二阶锥规划考虑主动管理的主动配电网故障恢复

故障恢复是未来智能配电系统实现自愈的关键环节,对满足用户供电需求和减少停电损失有重要作用。针对含分布式电源的主动配电网,提出了考虑主动管理措施的故障恢复方法。考虑分布式电源出力调节和电容器组无功补偿约束,首先,构建了主动配电网孤岛划分模型,利用深度优先搜索结合广度优先搜索的算法进行孤岛的划分。然后,建立了主动配电网故障重构模型,采用二阶锥松弛技术将其转化为混合整数二阶锥规划模型进行快速求解。最后,在改进的IEEE 33节点主动配电网算例上进行了仿真计算,算例结果验证了所述模型和方法的合理性和有效性。     

极端天气下智能配电网的弹性评估

近年来受极端天气的影响,配电网大范围停电事故率不断上升,能够防御自然灾害、减小停电事故影响的弹性配电网引起了人们的重视。为了更好地评估配电网应对极端灾害的弹性,文中提出了一种智能配电网弹性评估方法。首先,建立了极端天气下的故障模型用以量化极端天气对配电网的影响。其次,针对极端天气的随机性,文中通过蒙特卡洛法模拟极端天气场景并采用K-means聚类算法对场景进行缩减,根据脆弱性曲线可以得到配电网各支路的时变故障率。考虑到负荷、可再生能源出力的不确定性,采用拉丁超立方抽样抽取负荷、可再生能源出力和配电网故障场景对配电网进行弹性评估。然后,为了全面准确地反映含分布式电源的配电网弹性,将配电网遭受自然灾害时分为防灾和减灾2个阶段,并基于此构建了包括配电网防御时间、弹性恢复系数、孤岛可持续时间覆盖率和重要负荷平均中断时间在内的弹性评估指标体系。最后,对一包含2条馈线的实际配电系统的弹性进行仿真评估,并考虑了电力线路类型、光伏渗透率和联络线对配电网弹性的影响,验证了所提评估方法的有效性。