考虑重构和微电网分区的分布式电源优化配置

电力安全是现代社会有序发展的重要保障。极端自然灾害和人为攻击会导致电力系统的严重破坏,而分布式电源（DG）和微电网是电力系统故障后负荷恢复的关键电源。本文提出了一种分布式电源鲁棒配置模型,用于提高配电系统的弹性。该模型采用三层“防御-攻击-防御”框架对分布式电源的位置和容量进行优化:在第一层中,由防御者制定分布式电源配置决策,在第二层中,针对给定的规划决策,攻击者考虑第三层中的潮流调整与拓扑重构措施,制定最严重的攻击策略对第一层的规划决策进行评估。与传统的弹性分布式电源配置方法相比,该模型考虑了攻击后的拓扑重构和微电网的形成,进一步发挥了分布式电源在负荷恢复方面的作用,同时,采用嵌套列约束生成算法对鲁棒优化问题进行求解。通过算例验证了该模型在提高弹性方面的效果,并展示了联络开关配置对负荷恢复的影响。     

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。     

考虑MEG事故前优化配置的配电网两阶段重构韧性提升方法

作为配电网中的关键灵活性资源,远程可控制开关（RCS）和移动式应急电源（MEG）对于配电网韧性水平的提升具有重要作用。然而,目前的相关研究主要关注的是故障线路被精确隔离后的负荷恢复过程,并未考虑故障隔离期间配电网所受的影响。为此,提出了考虑MEG事故前优化配置的配电网两阶段重构韧性提升方法,通过在事故前配置MEG并形成多个MEG孤岛,提升配电网的抵御能力,并在事故后,通过RCS的快速动作和已配置的MEG快速恢复负荷。最后,采用了IEEE33节点配电网络验证了所提方法的有效性。     

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.     

考虑元件故障位置不确定性的维修队预调度与灾后派遣方法

极端自然灾害对配电网的影响具有强随机性,给配电网灾后快速恢复带来巨大挑战。为此,提出了一种考虑元件故障位置不确定性的两阶段配电网负荷恢复方法。在灾前决策阶段,综合考虑系统的交通状况和灾后恢复过程,制定与元件抢修配合的预调度方案。为了应对元件故障位置的不确定性,将预调度过程构建为3层鲁棒优化模型,并针对3层混合整数线性规划模型求解困难的问题,设计了嵌套列和约束生成算法,实现模型的精确求解。在灾后恢复阶段,计及分布式发电机和储能等资源和网络重构,构建混合整数线性规划模型,对重要负荷进行快速恢复。所提方法在改进的IEEE 33节点配电系统中得到了验证,算例结果表明其充分考虑了故障位置的不确定性,可以显著提升灾后恢复的效率,降低配电网负荷损失。     

极端气象灾害下考虑MESS主动调控的配电网故障恢复策略

针对极端灾害天气下配电网的故障恢复问题,计及极端灾害的时空演变特性,提出了一种利用移动储能(mobile energy storage system, MESS)的灵活性主动参与抑制合环冲击电流,辅助配电网故障恢复的策略。首先,建立了暴风雨等不同气象灾害条件下配电线路的故障率统计模型。其次,将复杂交通网与配电网进行耦合,建立了以最小化MESS调度时空成本的上层预布局模型。然后,分析了MESS出力对冲击电流的影响,以抑制合环冲击电流、最大化负荷恢复率和最小化MESS调度成本为目标,构建了MESS参与网络重构的下层调度模型。最后,在改进的IEEE 123节点系统中进行测试,验证了MESS对配网故障恢复安全性的提升效果。结果表明,采用MESS主动参与调控能够有效应对移动的极端气象灾害引发的配电网动态故障恢复问题,并抑制合解环过程中电流的波动,提升网络重构方案的可行性和增强配电网的韧性。     

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。     

考虑光伏及负荷时变性的配电网故障恢复

针对配电网故障恢复持续时间较长、故障恢复未考虑光伏和负荷功率随时间变化的问题,基于时变性对含光储系统的孤岛划分和配电网故障恢复进行研究。将故障时段内配电网恢复重要负荷总电量最大为上层目标函数,光储系统恢复孤岛内的重要负荷总电量最大为下层目标函数,建立了配电网故障恢复二层规划模型,上下层模型之间的关联实现了配电网故障恢复与孤岛划分整体寻优。分别采用蚁群算法和遗传算法对上下层模型进行求解。仿真结果表明:光伏出力和负荷时变性对配电网故障恢复具有重要影响,配电网进行故障恢复应该结合故障发生后的实际光伏出力和负荷需求进行合理操作;将主网和光储系统进行协调配合能够最大限度恢复失电区域的供电。     

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。     

面向弹性提升的主动配电网重构与元件修复协同方法

极端事件会导致主动配电网出现多处故障且故障元件修复时间长,传统的故障恢复方法会使得系统的弹性低。针对主动配电网的故障恢复阶段,提出了一种面向弹性提升的重构与故障元件修复协同方法。首先,结合计及负荷重要程度的主动配电网弹性指标,分析出故障恢复阶段弹性提升的主要措施;在此基础上,提出重构与故障元件修复协同策略框架,给出交替协同中线路状态变量和节点负荷供电状态变量的更新与关联。其次,建立全过程故障元件修复和重构的目标函数。针对主动配电网含多分布式电源特点带来的故障元件上下游关系难以判别问题,提出基于消线解故障环法和圈源等效法的判别方法。最后,算例结果表明,所提方法能有效地提升主动配电网的弹性。     

考虑极端场景的输电-通信网络协同鲁棒扩展规划方法

为了在满足经济性前提下,尽可能降低极端场景下电力和通信网络故障耦合引起的大面积停电风险,考虑双网结构融合和功能耦合特征,提出了信息物理协同双层(主层、子层)鲁棒扩展规划模型。首先,以投资经济性和极端场景下失负荷损失成本最小为目标,建立双网线路和通信业务路由协同优化的主层模型;其次,在子层模型中,计及线路结构耦合引起的共因失效模式,构建了电力/通信线路多重故障集,并考虑通信失效对电力系统应急调度的影响,基于max-min准则建立最恶劣极端场景最小失负荷损失成本计算模型;随后,采用列和约束生成算法实现两层模型解耦求解;最后,基于IEEE 14 节点信息物理系统进行仿真分析,结果表明,提出的协同规划模型能以经济合理的投资优化双网结构,降低通信系统故障级联影响,提高耦合系统面对极端场景的抵抗力。     

考虑极端场景的输电-通信网络协同鲁棒扩展规划方法

为了在满足经济性前提下,尽可能降低极端场景下电力和通信网络故障耦合引起的大面积停电风险,考虑双网结构融合和功能耦合特征,提出了信息物理协同双层(主层、子层)鲁棒扩展规划模型。首先,以投资经济性和极端场景下失负荷损失成本最小为目标,建立双网线路和通信业务路由协同优化的主层模型;其次,在子层模型中,计及线路结构耦合引起的共因失效模式,构建了电力/通信线路多重故障集,并考虑通信失效对电力系统应急调度的影响,基于max-min准则建立最恶劣极端场景最小失负荷损失成本计算模型;随后,采用列和约束生成算法实现两层模型解耦求解;最后,基于IEEE 14 节点信息物理系统进行仿真分析,结果表明,提出的协同规划模型能以经济合理的投资优化双网结构,降低通信系统故障级联影响,提高耦合系统面对极端场景的抵抗力。     

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。     

基于变异粒子群算法的主动配电网故障恢复策略

为提高主动配电网故障恢复的快速性和可靠性,提出一种基于变异粒子群算法的恢复策略.光储系统与负荷特性模型的构建是研究策略的基础,利用光储模型保证负荷可靠恢复,在构建负荷特性模型时考虑负荷时变性、需求时变性及负荷可控性的特点.在建立的光储系统与负荷特性模型基础上研究故障恢复策略,首先对配电网进行动态孤岛划分,利用光储系统对孤岛内负荷进行可靠恢复,保证用户侧需求度高的负荷优先恢复,然后以总失电负荷最少、网损最小及开关动作次数最少为综合目标函数,运用变异粒子群算法得到孤岛与主网配合的配电网综合恢复策略,提高了主动配电网可靠性.最后,采用IEEE 33节点系统进行算例分析,结果验证了模型与恢复策略的优越性.     

考虑N-K故障下系统频率稳定性的储能电站优化规划

风电、光伏等新能源通过逆变器并入电网,不具有惯量支撑能力,因此大规模新能源接入电网会降低系统的惯量水平。在N-K故障下,系统可能因惯量水平过低而频率失稳,导致电源脱网,给系统造成严重经济损失。针对此问题,提出一种考虑N-K故障下系统频率稳定性的储能电站优化规划方法。首先,分析系统惯量与系统频率变化的关系,给出系统惯量需求约束。其次,充分考虑储能电站在系统中调频、调峰及潮流调度等应用场景,以储能电站建设成本及极端故障下切负荷成本最小为目标函数,构建储能电站定容选址优化模型。最后,以IEEE 39节点系统为仿真算例。仿真结果表明,基于所提方法的定容选址规划方案能够有效提升系统频率稳定性,缓解系统在极端故障下的大面积停电问题。     

配电网接线模式研究

在配电网变电站优化布点及网架优化有关理论基础上，进行了配电网规划中接红模式的相关研究，提出了配电网我中配电站布点及其网架和联络线设计的优化模型，着重介绍了高压配电网中的树状接线模式和联络线优化设计方面的研究及其相应程序与基于GS的配电网规划软件包的接口，实现了不同负荷水平变电站布点和网架结构的优化，以及不同变电站故障方式下的联络线的优化，从而配合了整个配电网规划软件包的功以现现，研究是基于高压配电网的，但其所用的算法和方法也适用于其他电压等级的配电网络。     

计及可靠性约束的配电网故障指示器优化布点方法

近年来,故障指示器凭借其接入灵活性和经济性被广泛应用于配电网故障定位中。然而全覆盖式地故障指示器安装配置方案投资成本高,规划方案不精益。文中提出一种基于故障信息变量的配电网可靠性评估模型;进一步给出一种基于混合整数线性规划的可靠性约束的配电网故障指示器优化布点方法,将可靠性指标作为约束放入优化模型中,在满足可靠性要求的前提下降低故障指示器的投资维护成本。基于IEEE 53节点系统的算例仿真结果表明,所提方法兼顾了故障指示器布点的可靠性与经济性,可以精确获得不同可靠性要求下的布点方案。     

基于动态孤岛混合整数线性规划模型的主动配电网可靠性分析

为了得到配电网最优孤岛划分的准确方案,准确评估分布式电源（distributed generation,DG）接入对提升配电网可靠性的有益效果,文章提出了基于混合整数线性规划（mixed integer linear programming,MILP）的多时段动态孤岛划分模型,并基于序贯蒙特卡洛模拟提出了考虑故障状态下动态孤岛的可靠性评估流程。动态孤岛划分模型考虑了分布式电源和负荷的波动性,并建立了分布式电源和和负荷的功率时序模型。通过建立支路功率与节点状态的线性逻辑约束保证故障期间孤岛的辐射状拓扑结构,以改进的RBTS-BUS6系统为例,对含分布式光储的主动配电网（active distribution network,ADN）进行可靠性分析,结果表明文章所提出的电力孤岛模型能最大范围地恢复供电,并有效提高配电网的可靠性水平。