本文在處理包含DG的供電恢復(fù)過(guò)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(guò)程的影響,，尤其需要考慮DG具備一定無(wú)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(kāi)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)?、開(kāi)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(wú)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,。

　　（來(lái)源：微信公眾號(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(lái)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(kāi)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(kāi)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(lái)不利影響。

　　本文以分散安裝在配電網(wǎng)各開(kāi)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)?、開(kāi)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(wú)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(lái)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)洹㈦姎饬啃畔?，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(lái)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?lái)控制供電恢復(fù)過(guò)程。為防止因終端故障影響恢復(fù)過(guò)程,，各STU可通過(guò)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^(guò)程

　　設(shè)在供電恢復(fù)開(kāi)始之前已經(jīng)完成故障檢測(cè)和隔離等過(guò)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(kāi)相應(yīng)開(kāi)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(guò)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(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)為末端分支開(kāi)關(guān),、聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)、處于分閘狀態(tài)且不可操作的開(kāi)關(guān),。

　　搜索停止后需進(jìn)行信息的返回確認(rèn)過(guò)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(kāi)始，向父節(jié)點(diǎn)依次傳遞有無(wú)可用來(lái)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(wú)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(wú)電源點(diǎn)說(shuō)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(kāi)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(kāi)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(lái)自根節(jié)點(diǎn)的供電恢復(fù)開(kāi)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(lái)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(shuō)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(kāi)并網(wǎng)開(kāi)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(kāi)關(guān)等值為支路,，實(shí)線和虛線分別表示開(kāi)關(guān)閉合和斷開(kāi),。分段開(kāi)關(guān)編號(hào)與支路末節(jié)點(diǎn)編號(hào)相同，聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)編號(hào)為69~73,，由于STU安裝在各開(kāi)關(guān)處,，其編號(hào)與對(duì)應(yīng)開(kāi)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(kāi)關(guān)6,，7，27和28斷開(kāi),。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(kāi)分段開(kāi)關(guān)43,，11和29,，閉合聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)69,，71和73及非故障停電區(qū)的DG并網(wǎng)開(kāi)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(wú)需獲取,、管理大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔ⅲ瑹o(wú)需進(jìn)行主從式大規(guī)模電氣量和開(kāi)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)洹㈦姎饬康刃畔⒎稚⒋鎯?chǔ)在各STU,，無(wú)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(guò)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(guò)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(guò)程的影響,，尤其需要考慮DG具備一定無(wú)功輸出能力時(shí)對(duì)電壓約束條件的影響。