本文在處理包含DG的供電恢復(fù)過程中，對(duì)DG控制策略做了一定的簡(jiǎn)化處理，在下一步的研究工作中需要充分考慮DG控制策略差異性對(duì)供電恢復(fù)過程的影響，尤其需要考慮DG具備一定無功輸出能力時(shí)對(duì)電壓約束條件的影響。

　　本文以分散安裝在配電網(wǎng)各開關(guān)處的智能終端(STU)為中心，采用對(duì)等通信方式與其它終端交互網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹㈤_關(guān)屬性、電氣量等信息，在局部信息的支撐下，采用電網(wǎng)逐步戴維南等值方法對(duì)電氣量進(jìn)行簡(jiǎn)化求解，并與相鄰終端協(xié)作完成非故障停電區(qū)和實(shí)際可恢復(fù)供電區(qū)的分布式搜索判斷。該方法無需全局拓?fù)湫畔⒑碗姎饬啃畔ⅲ苊饬舜罅啃畔⑾蛞粋€(gè)或少數(shù)幾個(gè)節(jié)點(diǎn)的集中傳輸，將計(jì)算任務(wù)分散到多個(gè)STU中協(xié)同完成，每個(gè)STU的計(jì)算量可控，對(duì)于存在多個(gè)非故停電區(qū)的情況可并行處理。

　?。▉碓矗何⑿殴娞?hào) 電力系統(tǒng)自動(dòng)化 ID：AEPS-1977 作者：叢偉，盛亞如，咸國(guó)富，程云祥，尹豐釗，張麗強(qiáng)）

　　1研究背景及意義

　　電網(wǎng)是連接發(fā)、輸電網(wǎng)和用戶的重要環(huán)節(jié)，其供電可靠性至關(guān)重要。故障是影響配電網(wǎng)供電可靠性的重要因素，配電網(wǎng)故障后，必須盡快恢復(fù)非故障停電區(qū)的供電。配電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及分布式電源(DG)的接入增加了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式的復(fù)雜性，對(duì)配電網(wǎng)供電恢復(fù)的快速性和適應(yīng)性帶來了新的挑戰(zhàn)。

　　當(dāng)前對(duì)配電網(wǎng)供電恢復(fù)方法的研究重點(diǎn)是如何確定適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)函數(shù)和約束條件，如何對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行快速、高效的求解。該類方法一般采用集中式結(jié)構(gòu)，需要獲取配電網(wǎng)局部甚至全網(wǎng)的拓?fù)湫畔?、開關(guān)量信息和電氣量信息，依靠主站強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算能力求解供電恢復(fù)策略，然后下發(fā)開關(guān)操作遙控命令至配電終端設(shè)備執(zhí)行。集中式優(yōu)化方法需要進(jìn)行主從式大范圍的信息交互，對(duì)信息完好性、集中式主機(jī)的依賴性較大，可能出現(xiàn)算法不收斂的情況。此外，遙控操作需要進(jìn)行多次往返校核，會(huì)對(duì)集中式供電恢復(fù)策略的執(zhí)行可靠性帶來不利影響。

　　本文以分散安裝在配電網(wǎng)各開關(guān)處的智能終端(STU)為中心，采用對(duì)等通信方式與其它終端交互網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹㈤_關(guān)屬性、電氣量等信息，在局部信息的支撐下，采用電網(wǎng)逐步戴維南等值方法對(duì)電氣量進(jìn)行簡(jiǎn)化求解，并與相鄰終端協(xié)作完成非故障停電區(qū)和實(shí)際可恢復(fù)供電區(qū)的分布式搜索判斷。該方法無需全局拓?fù)湫畔⒑碗姎饬啃畔?，避免了大量信息向一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)節(jié)點(diǎn)的集中傳輸，將計(jì)算任務(wù)分散到多個(gè)STU中協(xié)同完成，每個(gè)STU的計(jì)算量可控，對(duì)于存在多個(gè)非故停電區(qū)的情況可并行處理。

　　2分布式供電恢復(fù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

　　分布式供電恢復(fù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示，以配電網(wǎng)為基礎(chǔ)，包含通信網(wǎng)絡(luò)和各STU。通信網(wǎng)絡(luò)與配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相互獨(dú)立，由STU將其聯(lián)系在一起。通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)將各STU連接起來并提供對(duì)等通信和信息交換的通道。配電網(wǎng)絡(luò)為STU提供完成供電恢復(fù)所需的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼半姎饬啃畔ⅲ?duì)STU的指令進(jìn)行響應(yīng)。

　　圖1 分布式供電恢復(fù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能示意圖

　　STU作為分布式供電恢復(fù)系統(tǒng)的核心，收集并存儲(chǔ)終端安裝處的局部拓?fù)?、電氣量信息，并以?duì)等式通信的方式與相鄰終端交互所需信息，然后在這些局部信息的支撐下進(jìn)行目標(biāo)函數(shù)和約束條件的求解，并與相鄰終端協(xié)作完成對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的拓?fù)渌阉骱凸╇娀謴?fù)控制。

　　每個(gè)STU都能與其它終端進(jìn)行對(duì)等通信交互所需信息，具體可分為數(shù)據(jù)信息和指令信息兩種，數(shù)據(jù)信息用來支撐目標(biāo)函數(shù)約束條件的求解和拓?fù)渌阉?，指令信息用來控制供電恢?fù)過程。為防止因終端故障影響恢復(fù)過程，各STU可通過與相鄰終端通信獲得下級(jí)相鄰終端的拓?fù)湫畔⒆鳛閭溆谩?/p>

　　3分布式供電恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渌阉鞣椒斑^程

　　設(shè)在供電恢復(fù)開始之前已經(jīng)完成故障檢測(cè)和隔離等過程，且停電區(qū)域內(nèi)各處分布式電源和微網(wǎng)已經(jīng)斷開相應(yīng)開關(guān)，切斷與主網(wǎng)的連接。本文的分布式供電恢復(fù)主要分為三個(gè)過程，第一步搜索非故障停電區(qū)域并尋找可恢復(fù)電源點(diǎn);第二步以具備供電恢復(fù)能力的聯(lián)絡(luò)開關(guān)為起始點(diǎn)，配合網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化等值和約束條件的計(jì)算，逆向接力搜索確定實(shí)際可恢復(fù)供電區(qū)域;第三步以停電區(qū)域內(nèi)的可獨(dú)立孤島運(yùn)行的分布式電源處的STU為搜索起始點(diǎn)，確定最大可能的孤島供電區(qū)域。

　　3.1 非故障停電區(qū)的搜索方法

　　非故障停電區(qū)的接力搜索流程如下。

　　1)由根節(jié)點(diǎn)開始依次向下游相鄰子節(jié)點(diǎn)發(fā)送停電區(qū)搜索指令。

　　2)相關(guān)節(jié)點(diǎn)接收指令后，判斷是否滿足搜索停止條件，若不滿足則將指令向下游相鄰子節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，以此類推，直至滿足搜索停止條件。

　　3)搜索停止條件為STU對(duì)應(yīng)的開關(guān)為末端分支開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)、處于分閘狀態(tài)且不可操作的開關(guān)。

　　搜索停止后需進(jìn)行信息的返回確認(rèn)過程如下。

　　1)信息返回確認(rèn)從停止搜索的各節(jié)點(diǎn)即停電區(qū)域內(nèi)各葉子節(jié)點(diǎn)開始，向父節(jié)點(diǎn)依次傳遞有無可用來進(jìn)行供電恢復(fù)的電源點(diǎn)信息。

　　2)中間節(jié)點(diǎn)接收所有子節(jié)點(diǎn)信息并進(jìn)行判斷，然后將后代有無電源點(diǎn)信息向父節(jié)點(diǎn)發(fā)送，依次類推。另外，信息返回至分支點(diǎn)時(shí)，需在分支點(diǎn)處對(duì)各分支是否具備供電恢復(fù)條件進(jìn)行標(biāo)記。

　　3)確認(rèn)信息返回根節(jié)點(diǎn)后，由根節(jié)點(diǎn)進(jìn)行區(qū)域類型判斷，若后代無電源點(diǎn)說明此區(qū)域不具備恢復(fù)條件，不再繼續(xù)進(jìn)行供電恢復(fù)操作，否則進(jìn)行第二步，確定實(shí)際可恢復(fù)供電的范圍。

　　3.2 實(shí)際可恢復(fù)供電區(qū)域的判斷方法

　　由根節(jié)點(diǎn)將“開始供電恢復(fù)搜索”指令發(fā)送至各可恢復(fù)供電的電源點(diǎn)，從各電源點(diǎn)開始依次向上游搜索判斷實(shí)際的供電恢復(fù)區(qū)域，流程如下。

　　1)各電源對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)接收到來自根節(jié)點(diǎn)的供電恢復(fù)開始指令后，以此為起始點(diǎn)，將供電恢復(fù)指令和網(wǎng)絡(luò)等值參數(shù)向上級(jí)父節(jié)點(diǎn)發(fā)送。

　　2)上級(jí)父節(jié)點(diǎn)收到信息后，基于本地電氣量信息和來自子節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)等值參數(shù)進(jìn)行約束條件驗(yàn)證，約束條件滿足則重新生成等值參數(shù)并繼續(xù)向上級(jí)父節(jié)點(diǎn)發(fā)送相關(guān)信息，約束條件不滿足則停止供電恢復(fù)。

　　3)出現(xiàn)約束條件不滿足的情況停止搜索，此時(shí)即確定了實(shí)際可恢復(fù)供電范圍，若一直搜索到根節(jié)點(diǎn)約束條件依舊滿足，則說明整個(gè)停電區(qū)均可恢復(fù)供電。

　　3.3 分布式電源孤島搜索

　　配電網(wǎng)發(fā)生故障后，故障隔離區(qū)域內(nèi)的分布式電源將會(huì)斷開并網(wǎng)開關(guān)與主網(wǎng)脫離。由于部分DG具有一定的供電容量，因此在完成主網(wǎng)的供電恢復(fù)后，還需要對(duì)可獨(dú)立孤島運(yùn)行、在供電恢復(fù)范圍以外的DG進(jìn)行供電恢復(fù)控制，形成能夠穩(wěn)定運(yùn)行的孤島，以充分發(fā)揮DG對(duì)局部負(fù)荷連續(xù)供電的支撐能力。

　　由停電區(qū)根節(jié)點(diǎn)發(fā)送“DG孤島搜索”指令至各具備孤島運(yùn)行能力的DG，對(duì)應(yīng)DG處的STU收到指令后，以自身為起始點(diǎn)，采用與第二步搜索原則相似的方式進(jìn)行搜索。當(dāng)約束條件不滿足時(shí)則停止搜索，形成由DG供電的孤島。若具備同期并網(wǎng)的能力，則在滿足并網(wǎng)條件時(shí)并網(wǎng);否則保持孤島運(yùn)行狀態(tài)，直到具備并網(wǎng)條件。

　　4仿真算例

　　算例采用美國(guó)PG&E 69節(jié)點(diǎn)的配電系統(tǒng)，如圖2所示。圖中黑色實(shí)心點(diǎn)代表支路負(fù)荷，開關(guān)等值為支路，實(shí)線和虛線分別表示開關(guān)閉合和斷開。分段開關(guān)編號(hào)與支路末節(jié)點(diǎn)編號(hào)相同，聯(lián)絡(luò)開關(guān)編號(hào)為69~73，由于STU安裝在各開關(guān)處，其編號(hào)與對(duì)應(yīng)開關(guān)編號(hào)相同。

　　假設(shè)節(jié)點(diǎn)6和節(jié)點(diǎn)27處發(fā)生故障，開關(guān)6，7，27和28斷開。利用本文所提出的分布式供電恢復(fù)的三個(gè)步驟進(jìn)行供電恢復(fù)，最終形成的供電恢復(fù)方案如圖2所示，斷開分段開關(guān)43，11和29，閉合聯(lián)絡(luò)開關(guān)69，71和73及非故障停電區(qū)的DG并網(wǎng)開關(guān)。

　　圖2 接入DG后PG&E 69節(jié)點(diǎn)配網(wǎng)系統(tǒng)

　　本文提出的分布式方法對(duì)上述多故障情況可并行處理，將計(jì)算任務(wù)分布到停電區(qū)內(nèi)的各智能終端，無需獲取、管理大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?，無需進(jìn)行主從式大規(guī)模電氣量和開關(guān)量信息的傳輸，僅進(jìn)行本地計(jì)算，計(jì)算量小且計(jì)算方法簡(jiǎn)單，每個(gè)STU平均仿真計(jì)算時(shí)長(zhǎng)為0.0136s，具有較好的計(jì)算快速性，考慮到STU可以并行計(jì)算，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，分布式供電恢復(fù)方法適應(yīng)性好、靈活性高、計(jì)算速度快的優(yōu)點(diǎn)將會(huì)更加明顯。

　　5總結(jié)與展望

　　本文提出的分布式供電恢復(fù)方法具有以下特點(diǎn)。

　　1)將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?、電氣量等信息分散存?chǔ)在各STU，無需集中式的管理主機(jī)，適合配電網(wǎng)點(diǎn)多面廣的結(jié)構(gòu)，具有較好的適應(yīng)性和靈活性。

　　2)通過相鄰終端間對(duì)等式的“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”通信方式代替集中式方法中“點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)”的通信方式進(jìn)行分布式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渌阉?，減少了通信壓力。

　　3)分布式供電恢復(fù)方法將計(jì)算功能分配至各STU完成，不需進(jìn)行集中式的潮流計(jì)算，約束條件的求解以電網(wǎng)逐步戴維南等值為基礎(chǔ)，計(jì)算量小，速度快，不會(huì)出現(xiàn)結(jié)果不收斂的情況。

　　4)各STU均具備獨(dú)立引導(dǎo)供電恢復(fù)的能力，對(duì)于故障導(dǎo)致多個(gè)停電區(qū)的情況可并行處理，提高了供電恢復(fù)速度。

　　本文在處理包含DG的供電恢復(fù)過程中，對(duì)DG控制策略做了一定的簡(jiǎn)化處理，在下一步的研究工作中需要充分考慮DG控制策略差異性對(duì)供電恢復(fù)過程的影響，尤其需要考慮DG具備一定無功輸出能力時(shí)對(duì)電壓約束條件的影響。