计及故障维修与网络重构的灾后配电网综合调度策略

当前,灾后配电网负荷恢复与故障维修多是独立考虑,缺乏有效联动,且没有合理计及包含故障维修时间及新能源出力的不确定性在内的双重因素影响。为此,提出一种灾后配电网维修恢复联合调度策略。首先,提出灾后配电网两阶段求解框架,第一阶段求解故障维修计划及网络重构问题,第二阶段解决移动式储能系统参与下的灾后配电网源荷协同调度问题。其次,构建移动式储能系统与维修人员的调度模型,量化分析移动式储能系统时空转移模型及能量模型,同时基于维修人员的时空转移特性,建立故障维修及网络重构模型。在此基础上,以恢复运行成本最小化为目标,分别采用离散鲁棒与连续鲁棒处理故障维修时间与新能源出力的不确定性,构建灾后配电网综合调度模型。最后,采用改进IEEE 33节点配电网进行仿真测试。结果表明,所提调度策略能够显著降低负荷失电率,减少停电损失。此外,两阶段算法在显著提升求解速度的同时能够保证求解精度,具有可行性和合理性。     

基于无人机应急通信的配电网灾后信息物理协同恢复策略

极端自然灾害的发生使得配电网面临电力故障和通信中断带来的复杂场景,给配电网灾后恢复带来挑战。电力通信系统的恢复对于以配电自动化为基础的配电网恢复具有重要的支撑作用,然而,现有研究并未考虑通信层恢复及其与电力恢复之间的耦合关系,进而无法有效解决在通信设施受损情况下配电网恢复过程中不同任务的协同配合问题。该文通过挖掘信息层应急通信资源的灵活性,综合考虑配电网信息层与物理层的恢复决策,提出了一种基于无人机应急通信的两阶段配电网信息物理协同恢复策略。第一阶段解决无人机基站部署选址问题,第二个阶段求解无人机通信路径规划以及配电网负荷协同恢复优化模型。提出的协同恢复模型被建模为混合整数线性规划模型,求解生成无人机的最优路径、配电网负荷恢复最优顺序,在IEEE测试系统上验证所提方法的有效性。     

考虑用户能量优化调度的配电网灾后故障恢复策略

新型配电系统中,越来越多的大型用户会建立能量管理系统(EMS)对自身用能曲线进行优化。该发展趋势给新型配电系统的弹性提升与灾后故障快速恢复方案制定带来了新的挑战。为此,提出了一个综合考虑EMS逐利特性、维修人员调度以及分布式发电机组运行的配电系统灾后恢复策略双层优化模型。该模型的外层问题建立了一般配电网故障快速恢复模型,并使用时间-空间网络模型对维修人员在空间上的移动过程进行建模。内层问题描述了恢复供电后EMS根据所管理园区情况重新制定负荷曲线的过程。为求解该双层优化问题,使用Karush-Kuhn-Tucher条件将其转变为单层混合整数线性规划问题。最后,在改进IEEE 33节点配电系统上验证了模型有效性,并进行了灵敏度与计算性能分析。     

考虑交通路网应急电源车调度的有源配电网故障均衡恢复

极端灾害事件下配电网发生大面积、长时间停电事故后,含有分布式能源和应急电源车(EPS)的有源配电网可以形成孤岛为失电负荷供电.针对抢修完成前具有同等权重的各关键负荷可持续恢复供电时间不公平带来的用户满意度下降问题,建立了考虑EPS调度的动态孤岛均衡供电恢复双层模型,以关键负荷恢复均衡性最佳和配电网经济效益最大为上、下两层目标函数,实现了停电周期内同等权重负荷的公平、均衡恢复.同时,为减少EPS调度成本和负荷停电损失,基于上述双层模型和Dijkstra算法建立了交通路网模型支撑下的EPS优化调度方法,得到其最佳候选接入节点和最优调度路径.然后通过Big-M等线性化方法将原数学模型转换为混合整数线性规划问题求解,并通过修改的PG&E 69节点配电网及其灾后交通路网算例验证了所提方法在提高故障阶段配电网供电可靠性、均衡性、经济性方面的效果.     

台风灾害下配电网弹性提升的二阶段优化方法

极端气象灾害的日益频发给配电网的稳定运行带来了巨大挑战。为了提高配电网在灾害下的抵御能力和供电稳定性,以台风灾害为例,提出一种台风灾害下配电网弹性提升的二阶段优化方法,通过灾前应急资源的灵活预分配和灾时联络线路与应急发电出力的协同调度实现弹性提升,并转化为混合整数线性规划模型进行快速求解,以满足实时调度的需求。以IEEE 33节点和141节点配电系统为例,针对不同的弹性提升策略进行对比分析,并对所提方法进行灵敏度分析,验证其有效性。实验结果表明,该方法在配电网抵御阶段、降负荷运行阶段和恢复阶段均能有效提升配电网弹性,可为配电网的应急预案设计提供参考。     

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。     

考虑移动应急电源配置的微电网顺序恢复方法

自然灾害引发配电网停电后,利用配网中分布式电源构建微电网实现重要负荷的顺序恢复,是提升配电网弹性的重要手段。现有研究主要利用配网中存在的小型燃机、可再生能源和储能等固定式电源构建微电网,并优化微网中节点的恢复顺序。随着配网中移动应急电源数量的增加,充分利用移动应急电源可以进一步提升配电网弹性。为此,该文提出了考虑移动应急电源优化配置的灾后微电网顺序恢复方法。首先,以重要负荷恢复量最大为优化目标,建立了考虑应急电源配置、区域划分、恢复路径及供电顺序协同优化的配电网灾后顺序恢复模型。由于该模型是非线性规划问题,进一步对模型进行线性化处理,将其转化为混合整数线性规划问题进行快速求解。最后。采用IEEE37节点配电系统,对所提方法的有效性进行了验证。     

多源协同的智能配电网故障恢复次序优化决策方法

当因极端事件导致电力系统发生大规模停电时，可以协同配电网中的分布式电源、储能系统等本地资源恢复网内重要负荷，以提升配电网韧性。为了快速平稳地使系统从停电后状态过渡至恢复状态，需要优化开关投切次序。文章提出了多源协同的智能配电网故障恢复操作次序优化决策方法，将问题建模为混合整数线性规划模型，并利用成熟的商业优化求解器快速求解，确定最优的开关投切操作次序以及每次恢复操作后的系统运行状态。优化模型计及负荷重要度权重，以快速恢复重要负荷为目标，考虑了三相不对称潮流约束、系统运行约束以及恢复过程中的恢复操作约束等。通过改进的IEEE 13节点系统和IEEE 123节点系统验证了所提出的配电网故障恢复次序优化决策方法的有效性。     

应对极端灾害的韧性配电网自动开关优化配置

以台风灾害为例研究了考虑配电网抗灾韧性的自动开关优化配置模型。首先考虑台风风场、配电系统故障状态、系统负荷的不确定性,生成随机场景。其次分析台风灾害期间的配电网故障处理及供电恢复过程中的负荷区域供电状态,将自动开关优化配置问题进行建模,转换为两阶段的混合整数线性规划框架,第一阶段获取以投资运维费用和韧性成本的总费用最小为目标的自动开关配置方案,第二阶段求解以台风期间系统韧性指标最小为目标的负荷区域供电状态。最后,以IEEE 33节点系统为算例进行仿真分析,仿真结果表明所提出的模型应用自动开关配置方案后,具有较好的经济效益和韧性提升效率。     

考虑分布式电源的配电网灾中-灾后两阶段协同韧性恢复决策

频繁的极端自然灾害极易引发配电网大规模故障,基于分布式电源的负荷恢复是提高配电网韧性水平的重要手段。然而,现有研究一般将灾中和灾后阶段进行独立决策,忽略了二者决策的连续性和耦合性,延缓了恢复进程。为此,文中提出一种基于灾中-灾后两阶段协同决策的配电网快速恢复方法,充分考虑灾中-灾后过程中的相互作用,综合分布式电源调度、网络拓扑改变、维修人员调度等在内的恢复措施,保障灾中-灾后阶段连续决策的最优性。首先,考虑灾后供能路径对灾中网络拓扑的需求关系,建立灾中阶段以分布式电源为核心的拓扑调整模型与负荷元胞恢复模型,实现部分重要负荷的供电;其次,考虑灾中决策对灾后恢复的影响,建立灾后阶段故障维修人员调度和负荷快速恢复的联合决策模型,实现所有负荷的有序恢复;然后,以灾中-灾后全阶段失负荷量最小为目标,实现灾中-灾后恢复的协同决策;最后,基于IEEE 123节点配电系统验证了所提模型的有效性。     

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

基于灾后配电网恢复流程,提出一种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。首先,分析多类开关协同动作过程并构建考虑故障隔离阶段和服务恢复阶段协同的基本恢复框架;其次,基于此框架建立计及停电孤岛的新型重构约束、开关动作约束、故障隔离约束、配电网运行约束;然后,以两阶段切负荷成本最小为目标函数建立恢复模型,并将其转化为混合整数线性模型;最后,利用改进的IEEE 33节点系统验证所提模型的可行性,结果表明所提模型的实用性更强,且可以有效提高配电网负荷恢复能力。     

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.     

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。     

基于人工鱼群算法的主动配电网故障定位

为有效解决主动配电网的故障定位问题,提出了一种基于人工鱼群算法的主动配电网故障定位新方法。首先,提出适用于主动配电网的整数规划故障模型,根据馈线终端单元上传的电流越限信息,将复杂的配电网架构等效为由整数表述的故障向量。其次,为解决不同规模的主动配电网故障定位问题,构建新的适应度函数,并利用改进人工鱼群算法根据等效后的故障向量进行迭代寻优定位故障。该方法主要根据配电网中故障电流的方向来定位故障位置,而不需要考虑DG出力的不确定性。最后,通过Matlab仿真验证所提方法,结果表明该算法准确率高、迭代速度快、对畸变信息具有高容错能力。     

考虑双向耦合的电-气综合能源系统时序故障恢复方法

电力系统和天然气网络通过双向耦合可以实现高可靠性运行。为解决电-气综合能源系统在发生故障后的恢复问题,提出了一种时序故障恢复方法。一方面,考虑燃气轮机和电转气设备的双向耦合特性,在恢复过程中通过调度其出力大小实现电力-天然气网络的互补共济;另一方面,考虑到恢复过程中大多设备具有时序特性,如储能电池容量、负荷大小、风光机组出力大小以及网络拓扑的变化,建立了一个多时序的故障恢复混合整数规划模型,并通过分段线性化的手段将模型处理得易于求解,从而得出故障恢复过程中最优的拓扑开关操作序列。最后,通过对13节点配电网和6节点配气网的联合仿真证明了所提方法的有效性。     

考虑分布式新能源动态不确定性的配电网灾后时序负荷恢复方法

现有弹性配电网负荷恢复研究较少考虑到接入的分布式新能源出力不确定性及其动态更新对负荷恢复策略的影响,同时新兴的动态微电网技术能根据不确定因素的预测曲线灵活调整网络拓扑,进一步提升系统弹性。为此,提出了一种考虑分布式新能源动态不确定性的配电网灾后时序负荷恢复方法。建立了基于高斯Copula的不确定因素预测概率分布滚动修正模型,并提出了基于切片采样法的场景生成方法形成分布式新能源出力和负荷的典型场景;在考虑动态微电网划分的基础上,建立了配电网多时段负荷恢复模型;将滚动修正与负荷恢复模型相结合,建立了弹性配电网在线负荷恢复决策框架。所提方法在改进的IEEE 37节点馈线测试系统中得到了验证,算例结果表明其能充分考虑动态变化的不确定性以及灵活的配电网拓扑对负荷恢复策略的影响,从而有效提高系统的恢复能力。     

计及恶劣天气时空相关性的弹性配电网储能电站多层规划方法

针对恶劣天气下配电网应对极端事故的系统弹性提升问题,提出了计及复合自然灾害时空相关性的配电网储能电站多层规划方法。首先建立了恶劣天气下考虑暴雨强度与风速相关性的联合灾害强度概率分布模型,通过对复合灾害强度分布特征与配电网元件运行风险之间的多维时空相关性分析,构建了计及复合自然灾害时空相关性的配电网故障风险模型。其次提出了复合灾害天气下提升配电网运行弹性的储能电站多层规划策略,构建了考虑灾害时空分布特征的储能配置-风险建模-配网调度的储能电站规划模型架构,并基于Benders分解将其转化为三层混合整数非线性规划问题进行高效求解。通过典型配电网的仿真测试和对比分析可知,所提方法能够有效提升恶劣天气下配电网应对故障风险的运行弹性和恢复能力,保障灾害事件下配网重要负荷的可靠供电。     

基于模糊逻辑和风险管理的配电网供电恢复研究

配电网供电恢复的目标是尽可能多地恢复对重要用户的供电;尽可能减少恢复计划中要求操作的开关数。因此,配电网的供电恢复规划问题是一个多目标的、带有约束的、不确定性的非线性问题。以最小化恢复成本的风险为目标,提出了不确定性情况下配电网供电恢复的最优风险管理过程。采用负荷和回报作用模糊模型、热约束模型和混合整数规划模糊模型,更好地模拟了网络负荷量和回报作用的不确定性,并且在供电恢复过程中运用风险管理,为供电恢复提供了更可靠的决策支持。提出的方法已经用实际的配电网数据进行了验证,结果表明,这种方法能够有效地降低供电恢复成本,是供电恢复的强有力的决策支持工具。     

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 k V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。