潘杰，劉勇村，葉云峰，儀登富

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智能配電網(wǎng)自愈控制方法綜述＊

潘杰1，劉勇村2，葉云峰2，儀登富2

（1.深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518116；2.廣州長川科技有限公司，廣東 廣州 510730）

主要對智能配電網(wǎng)自愈控制方法進行了綜述，重點討論了智能配電網(wǎng)自愈控制方法，包括傳統(tǒng)控制方法、基于智能算法的控制方法以及混合算法的控制方法，并對未來智能配電網(wǎng)的研究趨勢進行了展望。

智能配電網(wǎng)；自愈控制；線路故障；母線

自愈式智能配電網(wǎng)的重要特征和建成的重要標志。配電網(wǎng)自愈是指對電網(wǎng)的運行狀態(tài)進行不間斷的在線自我評估，并采用一定的控制手段及時發(fā)現(xiàn)、快速診斷和消除故障隱患；在故障發(fā)生時，在沒有或少量認為干預(yù)的情況下，能夠快速定位、隔離故障，恢復(fù)非故障失電區(qū)域供電，避免大規(guī)模停電事故。電網(wǎng)自愈控制以不間斷供電為控制原則，電網(wǎng)的自愈控制一般有四種結(jié)果：避免故障發(fā)生、故障發(fā)生后不失去負荷、故障發(fā)生后失去部分不重要負荷、故障無法恢復(fù)。

因此，電網(wǎng)自愈的控制目標是：盡量避免系統(tǒng)發(fā)生故障，面對系統(tǒng)進行運行優(yōu)化和預(yù)防控制，對各種不正常運行狀態(tài)及時進行糾正；一旦不可避免地發(fā)生故障，通過緊急恢復(fù)控制，及時切除故障線路，對非故障失電區(qū)域盡快恢復(fù)供電，并且盡量恢復(fù)所有負荷的供電；如果無法全部恢復(fù)，則必須恢復(fù)重要負荷的供電。

1 配電網(wǎng)故障自愈模型

配電網(wǎng)的故障自愈是一個多目標、多時段、多組合、多約束的非線性優(yōu)化問題，因此，配電網(wǎng)故障自愈的目標函數(shù)一般遵循開關(guān)操作次數(shù)最少、線路損耗最小、失電負荷最小為目標。其目標函數(shù)一般為：

min=min（11+22+33）. （1）

其中：

式（2）中：min1為最小失電負荷；i為負荷的權(quán)重系數(shù)；為所有未恢復(fù)供電的母線數(shù)；i為未恢復(fù)供電母線所接的負荷。

則：

式（3）中：min2為系統(tǒng)網(wǎng)損最??；為支路總數(shù)；j為開關(guān)的狀態(tài)變量，0和1分別為開合；j為支路的電阻；j，j，|j|為支路的有功功率、無功功率和節(jié)點電壓幅值。

式（4）中：為分段開關(guān)的數(shù)量；i為分段開關(guān)的狀態(tài)，1為保持閉合狀態(tài)，0為由閉合狀態(tài)變?yōu)榇蜷_狀態(tài)；為聯(lián)絡(luò)開關(guān)的數(shù)量；j為聯(lián)絡(luò)開關(guān)的狀態(tài)，1為由打開變?yōu)殚]合狀態(tài)，0為保持打開狀態(tài)；i，j分別為各個開關(guān)操作代價的權(quán)重系數(shù)。

約束條件：

1+2+3=1.

=.

j≤jmax.

ij≤ijmax.

jmin≤j≤jmax.

t≤tmax. （5）

式（5）中：為節(jié)點-支路關(guān)聯(lián)矩陣；為饋線潮流矢量；為負荷需求矢量；j為第條支路上流過的功率計算值；jmax為第條支路上允許的傳輸功率最大值；jmin和jmax分別為節(jié)點電壓有效值的上下限；t為負荷的容量；tmax為變壓器所允許的最大容量。

2 傳統(tǒng)故障自愈方法

2.1 基于狀態(tài)量比較的自愈控制方法

該方法定義了與電網(wǎng)電壓、電流、功率、頻率相關(guān)的系統(tǒng)狀態(tài)函數(shù)（，，，，），然后將電網(wǎng)運行狀態(tài)劃分為不同狀態(tài)，比如緊急狀態(tài)、異常狀態(tài)等并對其設(shè)閥值；根據(jù)狀態(tài)函數(shù)計算的狀態(tài)值與閥值比較，得出電網(wǎng)運行狀態(tài)并進行相應(yīng)的恢復(fù)操作[1]，該方法在事故預(yù)防上，可以起到很好的效果。

2.2 基于多Agent的電網(wǎng)分層自愈控制方法

通過Agent的特性[2]，將其應(yīng)用到電力系統(tǒng)的自愈控制系統(tǒng)中，建立基于多Agent的電網(wǎng)自愈控制系統(tǒng)。該方法將整個電網(wǎng)自愈控制系統(tǒng)分成控制層、應(yīng)用層和系統(tǒng)層，對電網(wǎng)運行中的不同狀態(tài)融合在不同代理層中，但其效率與配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)有很大關(guān)聯(lián)。

文獻[3]分析了基于多Agent各種自愈框架結(jié)構(gòu)的特點及不足，提出了不同于傳統(tǒng)配電網(wǎng)“2-3-6”控制結(jié)構(gòu)的新的“2-3-10”控制框架結(jié)構(gòu)，并通過IEEE39節(jié)點配電網(wǎng)系統(tǒng)驗證了方法的有效性。

3 基于智能算法的故障自愈控制方法

3.1 模擬退火算法

文獻[4]驗證了模擬退火算法作為故障自愈控制方法的有效性，并提出與啟發(fā)式算法結(jié)合來提高算法效率，但文獻[3]并未對結(jié)合算法的有效性進行驗證。

3.2 粒子群算法

文獻[5]采用基于濃度的改進粒子群算法解決配電網(wǎng)自愈控制優(yōu)化問題，并進行matlab仿真驗證，該改進算法具有較好的收斂性，但是該算法不能完全擺脫粒子群算法固有的陷入局部最優(yōu)解的情況。

4 基于混合算法的自愈控制方法

文獻[6]提出了基于圖論的配電網(wǎng)故障自愈控制方法解決含分布式電源和聯(lián)絡(luò)開關(guān)的配電網(wǎng)絡(luò)，利用圖論理論對不可行解的調(diào)整機制，實現(xiàn)了對不可行解的修正；用離散粒子群算法對目標函數(shù)進行優(yōu)化，通過matlab對33節(jié)點配電網(wǎng)系統(tǒng)進行仿真驗證了該方法的有效性。

文獻[7]通過將Huffman算法與蟻群算法結(jié)合的混合算法，解決蟻群算法在求取故障自愈優(yōu)化過程中過早陷入局部最優(yōu)的情況，文獻[7]利用Huffman樹的快速延伸能力，來提高蟻群算法的全局搜索能力。

5 研究展望

目前，對智能配電網(wǎng)故障自愈的控制方法很多，但對智能配電網(wǎng)自愈指標鮮有研究，單純的優(yōu)化自愈控制方法已不能作為智能配電網(wǎng)自愈能力的評價標準。因此，未來智能配電網(wǎng)自愈能力評估體系的評價標準將是包含非故障停電恢復(fù)率、故障切除時間、非故障失電區(qū)域恢復(fù)供電時間、故障恢復(fù)難度等多方面融合下的評估體系。

［1］馬其燕，秦立軍.智能配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)［J］.現(xiàn)代電力，2010，27（02）：39-44.

［2］盛萬關(guān)，楊旭升.多Agent系統(tǒng)及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用［M］.北京：中國電力出版社，2007.

［3］邵彬.基于Mult-Agent System的智能配電網(wǎng)自愈控制研究［D］.成都：西南交通大學(xué)，2015.

［4］李大鵬.含分布式電源的智能配電網(wǎng)的故障自愈技術(shù)研究［D］.天津：天津大學(xué)，2011.

［5］吳靜子，魏登峰.基于改進粒子群算法的配電網(wǎng)故障自愈算法［J］.2014，29（03），206-222.

［6］馮志.基于圖論的智能配電網(wǎng)故障自愈技術(shù)的研究［D］.杭州：浙江工業(yè)大學(xué)，2015.

潘杰（1988—），男，研究方向為配電線路。

劉勇村。

深圳供電局有限公司科技應(yīng)用推廣項目“10 kV緊湊型空氣絕緣固定式高壓開關(guān)柜試點應(yīng)用研究”

2095－6835（2019）01－0062－02

TM76

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.01.062

〔編輯：張思楠〕