彭寒梅，劉子威，譚 貌，王維首，蘇永新

面向彈性提升的主動配電網(wǎng)重構(gòu)與元件修復協(xié)同方法

彭寒梅1,2，劉子威1，譚 貌1,2，王維首1，蘇永新1,2

(1.湘潭大學自動化與電子信息學院，湖南 湘潭 411105；2.多能協(xié)同控制技術(shù)湖南省工程研究中心(湘潭大學)，湖南 湘潭 411105)

極端事件會導致主動配電網(wǎng)出現(xiàn)多處故障且故障元件修復時間長，傳統(tǒng)的故障恢復方法會使得系統(tǒng)的彈性低。針對主動配電網(wǎng)的故障恢復階段，提出了一種面向彈性提升的重構(gòu)與故障元件修復協(xié)同方法。首先，結(jié)合計及負荷重要程度的主動配電網(wǎng)彈性指標，分析出故障恢復階段彈性提升的主要措施；在此基礎(chǔ)上，提出重構(gòu)與故障元件修復協(xié)同策略框架，給出交替協(xié)同中線路狀態(tài)變量和節(jié)點負荷供電狀態(tài)變量的更新與關(guān)聯(lián)。其次，建立全過程故障元件修復和重構(gòu)的目標函數(shù)。針對主動配電網(wǎng)含多分布式電源特點帶來的故障元件上下游關(guān)系難以判別問題，提出基于消線解故障環(huán)法和圈源等效法的判別方法。最后，算例結(jié)果表明，所提方法能有效地提升主動配電網(wǎng)的彈性。

主動配電網(wǎng)；彈性提升；元件修復；重構(gòu)；協(xié)同方法

0 引言

近年來，包括臺風、冰雪、地震等極端自然災(zāi)害及惡意人為網(wǎng)絡(luò)攻擊在內(nèi)的極端事件頻發(fā)，導致電力系統(tǒng)發(fā)生大規(guī)模停電事故，造成了巨大的經(jīng)濟損失。電網(wǎng)的彈性定義為系統(tǒng)抵制各種危害、承受初始故障后果以及快速恢復到正常運行狀態(tài)的能力[1-2]，強調(diào)的是應(yīng)對極端事件的能力[3-4]。配電網(wǎng)位于電力系統(tǒng)末端，相較于輸電網(wǎng)更為脆弱；不同于網(wǎng)狀拓撲的輸電網(wǎng)，配電網(wǎng)大多具有徑向樹狀網(wǎng)絡(luò)拓撲和固有的電力資源密度特性，這些使得配電網(wǎng)對強烈干擾更敏感。已證明，配電系統(tǒng)是電力基礎(chǔ)設(shè)施中最脆弱的部分[5-7]，且配電網(wǎng)直接面向用電用戶，是保障社會經(jīng)濟發(fā)展和人民生活的基礎(chǔ)設(shè)施。因此，構(gòu)建極端擾動后實現(xiàn)快速恢復的彈性配電網(wǎng)成為配電網(wǎng)建設(shè)的迫切需要。

2008年國際大電網(wǎng)會議C6.11項目組提出主動配電網(wǎng)的概念，其最顯著的特征是具有一定可調(diào)控的分布式資源[8-10]。極端事件發(fā)生前后，彈性電網(wǎng)的故障響應(yīng)過程分為3個階段：故障前預防階段；故障抵御、響應(yīng)與適應(yīng)階段；故障恢復階段，即運營者組織電網(wǎng)修復并使電網(wǎng)逐漸恢復到正常運行水平的階段?；謴土κ菑椥噪娋W(wǎng)具有的主要特征[11-13]。在發(fā)生極端事件后：傳統(tǒng)的被動式配電網(wǎng)會因系統(tǒng)元件損壞而導致電力負荷長時間停電，且接入的分布式電源(Distributed Generator, DG)會退出運行；主動配電網(wǎng)對接入的DG采用主動管理和主動控制技術(shù)，使得非故障的非間歇性DG可向負荷供電，從而提升系統(tǒng)的彈性；因此，如何通過主動控制來增強恢復能力是主動配電網(wǎng)彈性提升研究的重要內(nèi)容。

近年來，國內(nèi)外對配電網(wǎng)的彈性評估[14-15]及彈性提升[16-17]已經(jīng)開展了一定的研究。文獻[14]建立了極端冰雪災(zāi)害下的配電網(wǎng)彈性評估指標。文獻[15]分析了影響配電網(wǎng)彈性的關(guān)鍵因素，提出了一種采用圖論和Choquet積分量化配電網(wǎng)彈性的方法。文獻[16]提出了基于遠動開關(guān)的魯棒優(yōu)化配置模型，以提升配電網(wǎng)的彈性。文獻[17]提出了基于兩階段隨機混合整數(shù)線性模型的配電網(wǎng)彈性規(guī)劃。電力系統(tǒng)彈性提升的方法與措施分為基礎(chǔ)設(shè)施措施和運行措施。文獻[16-17]研究了面向彈性提升的配電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃與加強。基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃措施適用于長遠性的彈性提升方法，此外在極端惡劣條件下不能保證規(guī)劃加固的所有組件完好，因此，在現(xiàn)有配電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施條件下有效的恢復運行措施是配電網(wǎng)彈性提升的關(guān)鍵。

目前，對配電網(wǎng)故障恢復方法的研究已有一定的成果，但大多是從拓撲重構(gòu)和元件修復單方面考慮或者分開考慮進行的[18-21]，且沒有針對極端事件造成的多故障及其彈性提升。文獻[18]提出了一種同時包含重構(gòu)與孤島劃分的故障恢復方法，以提高故障恢復的水平。文獻[19]采用遺傳算法與二階錐松弛技術(shù)對供電恢復中的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)進行雙層規(guī)劃，解決嚴重故障情況下配電網(wǎng)供電能力不足的問題。文獻[20-21]論述了極端自然災(zāi)害后配電網(wǎng)的優(yōu)化搶修策略。彈性電網(wǎng)故障響應(yīng)過程的故障恢復階段又可分為 3個階段：準備階段、網(wǎng)架重構(gòu)階段和故障元件修復階段。極端事件破壞性強，會導致多故障且故障元件修復時間長，傳統(tǒng)的先網(wǎng)架重構(gòu)再進行故障元件修復的方法沒有考慮兩者之間的全過程協(xié)同，導致部分失電負荷需等所有故障元件全部修復后才能恢復供電，使得失電負荷的停電時間長，系統(tǒng)的彈性低。

本文針對極端事件下主動配電網(wǎng)的故障恢復階段，提出一種面向彈性提升的重構(gòu)與故障元件修復協(xié)同方法：首先，結(jié)合考慮負荷重要程度的主動配電網(wǎng)彈性指標，分析出故障恢復階段彈性提升的主要措施；在此基礎(chǔ)上，提出重構(gòu)與故障元件修復協(xié)同策略框架，其通過線路狀態(tài)變量和節(jié)點負荷供電狀態(tài)變量的更新與關(guān)聯(lián)，將重構(gòu)操作與故障元件修復交替協(xié)同進行，完成故障恢復階段；然后，建立全過程故障元件修復模型和重構(gòu)統(tǒng)一目標函數(shù)，針對主動配電網(wǎng)含多個DG特點帶來的故障元件上下游關(guān)系難以判別問題，提出基于消線解故障環(huán)法和圈源等效法的判別方法，以有效地判別出故障元件上下游關(guān)系；最后，算例結(jié)果驗證了所提方法的可行性和有效性。

1 主動配電網(wǎng)故障恢復策略框架

1.1 彈性指標與故障恢復階段

式中，T為極端事件發(fā)生到恢復正常狀態(tài)的時間。圖1中T等于，故障恢復階段所需時間為。

1.2 重構(gòu)與故障元件修復協(xié)同策略框架

極端事件會造成主動配電網(wǎng)多個元件故障且損壞性強，導致負荷損失量大，且一些元件的損壞需要花費大量時間來修復才能重新投入使用，故障恢復時間長，導致系統(tǒng)彈性低。而主動配電網(wǎng)含多個DG，且能對DG進行主動控制，有利于孤島的實施；此外，修復個別故障元件后的網(wǎng)架重構(gòu)能快速恢復部分非故障區(qū)域的負荷供電，由此，本文面向主動配電網(wǎng)的彈性提升，提出故障恢復階段的重構(gòu)與故障元件修復協(xié)同策略，其框架如圖2所示，其中重構(gòu)包括兩種形式：利用聯(lián)絡(luò)開關(guān)進行負荷轉(zhuǎn)供的網(wǎng)架重構(gòu)及利用非故障的非間歇性DG形成孤島供電。極端事件下主動配電網(wǎng)故障恢復過程經(jīng)準備階段進入重構(gòu)與故障元件修復協(xié)同階段，具體如下所述。

1) 首先進行重構(gòu)，實現(xiàn)對非故障區(qū)的負荷快速恢復；并在重構(gòu)后的拓撲狀態(tài)下進行故障元件修復。

圖2 重構(gòu)與故障元件修復協(xié)同策略框架

3) 如此循環(huán)協(xié)同進行，直到完成故障恢復階段。

重構(gòu)與故障元件修復協(xié)同策略中，重構(gòu)與故障元件修復的關(guān)聯(lián)變量為線路狀態(tài)變量和節(jié)點負荷供電狀態(tài)變量，如式(3)和式(4)所示。

式中，為節(jié)點負荷供電狀態(tài)變量。

每完成一次重構(gòu)，和中的元素更新一次。

每完成一次故障元件修復，中的元素更新一次，如式(6)所示。

重構(gòu)是基于上一次故障元件修復后的更新值，故障元件修復是基于重構(gòu)后的和的更新值，如圖2所示。

2 全過程故障元件修復方法

重構(gòu)與故障元件修復協(xié)同策略包括故障元件修復方法和重構(gòu)方法。傳統(tǒng)的故障元件修復方案主要有按照負荷重要程度順序搶修方式和隨機搶修方式，未考慮負荷量恢復的優(yōu)化。目前已有較多提出以削減負荷總價值最小為目標的故障元件修復優(yōu)化措施，但目標函數(shù)未考慮修復全過程中可進行的重構(gòu)及其帶來更多的非故障區(qū)負荷恢復。本文提出一種全過程故障元件修復方法，考慮在修復過程中可進行重構(gòu)，以修復全過程的負荷損失價值最小為目標，求解面向彈性最高的故障元件修復順序。

2.1 目標函數(shù)

1) 修復資源約束

考慮故障元件和搶修隊伍的數(shù)量，其約束為

式(8)表示每個故障元件必須分配且只能分配給一個搶修隊伍進行修復，且一個搶修隊伍不能同時進行兩個或多個故障元件的修復，若分配多個任務(wù)，只能進行先后修復操作。

2) 上下游故障元件修復順序約束

配電網(wǎng)多數(shù)為輻射狀拓撲結(jié)構(gòu)，不考慮聯(lián)絡(luò)開關(guān)操作，當上游元件故障時修復下游故障元件后不能帶來負荷恢復，由此上游故障元件的修復應(yīng)先于下游故障元件修復，該約束的實現(xiàn)需判斷故障元件的上下游關(guān)系。但重構(gòu)中需要操作聯(lián)絡(luò)開關(guān)，且主動配電網(wǎng)中含非間歇性DG，使得系統(tǒng)具有多個電源，導致故障元件的上下游關(guān)系難以判別。

2.2 上下游故障元件判別方法

情況1：故障元件修復過程可進行有效的重構(gòu)，由于前一次重構(gòu)可能存在聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合的情況，有可能導致出現(xiàn)包含故障元件在內(nèi)的故障環(huán)結(jié)構(gòu)。情況2：在前一次重構(gòu)拓撲狀態(tài)下，當故障元件的下游含非故障的非間歇性DG時，且DG的發(fā)電功率容量大于形成的孤島內(nèi)負荷功率。出現(xiàn)上述情況時難以判別故障元件的上下游關(guān)系，針對此問題，本文提出了一種基于消線解故障環(huán)法和圈源等效法的判別方法，具體如下所述。

1) 首先判別是否出現(xiàn)情況1，如果出現(xiàn)，則提出消線解故障環(huán)法進行解環(huán)。

2) 在此基礎(chǔ)上，再判別是否出現(xiàn)情況2，如果出現(xiàn)，提出圈源等效法進行上下游故障元件的判別。

步驟1：搜索非故障非間歇性DG的帶載輻射范圍。將之前DG形成的孤島看作為1個電源節(jié)點，分別向其各分支方向進行搜索，每經(jīng)過1個負荷節(jié)點，消耗一定的功率，直到不能恢復某個負荷節(jié)點，則搜索結(jié)束；再對搜索到的各分支負荷節(jié)點集合進行并集運算，形成此DG的帶載輻射范圍，稱之為“圈”。

步驟2：圈外的故障元件上下游判斷，圈外的負荷必須通過主電源恢復供電，將圈等效為1個負荷節(jié)點，從主電源出發(fā)判斷圈外負荷故障元件的上下游關(guān)系。

步驟3：圈內(nèi)的故障元件上下游判斷，在主電源和非間歇性DG所在節(jié)點之間的最后一條故障線路修復之前，考慮DG可能形成的所有孤島狀態(tài)，對每一種孤島狀態(tài)單獨分析，可判斷出上下游關(guān)系。

圖3為主動配電網(wǎng)某前一次重構(gòu)后的拓撲狀態(tài)，存在8條故障線路：2-8、8-9、9-10、11-12、12-13、4-5、5-6、14-15，非間歇性DG形成孤島給節(jié)點10、11上的負荷供電，且DG的發(fā)電功率容量大于節(jié)點10、11的負荷功率。采用圈源等效法，首先搜索出DG孤島的帶載輻射范圍(節(jié)點8、9、10、11)，并形成圈，則：(1) 圈外可判斷上下游順序依次為故障線路2-8、11-12、12-13(記為上下游關(guān)系約束①)，故障線路4-5為故障線路5-6的上游(記為上下游關(guān)系約束②)；(2) 在DG并網(wǎng)之前，圈內(nèi)有3種可能的孤島狀態(tài)，若最后的孤島狀態(tài)為DG僅給節(jié)點10、11上的負荷供電，則可判斷出上下游順序依次為故障線路2-8、8-9、9-10、11-12(記為上下游關(guān)系約束③)，若最后的孤島狀態(tài)為DG僅給節(jié)點9、10、11上的負荷供電，則可判斷出上下游順序依次為故障線路2-8、8-9、11-12(記為上下游關(guān)系約束④)，若最后的孤島狀態(tài)為DG僅給節(jié)點8、9、10、11上的負荷供電，則故障線路9-10為故障線路8-9的上游(記為關(guān)系約束⑤)，則一共有3組上下游關(guān)系約束(①②③、①②④、①②⑤)；(3) 在8！種可能的故障元件上下游關(guān)系中排除不滿足其中任何一組的關(guān)系約束，得到最后的故障元件上下游關(guān)系。

圖3 圈源等效法示例

2.3 全過程故障元件修復流程

結(jié)合建立的全過程故障元件修復目標函數(shù)及提出的消線解環(huán)法和圈源等效法判斷故障元件上下游關(guān)系，全過程故障元件修復方法的流程如圖4所示，具體步驟如下所述。

步驟1：判斷重構(gòu)后的拓撲是否存在情況1，若存在轉(zhuǎn)到步驟2；若否，轉(zhuǎn)到步驟3。

步驟2：采用提出的消線解故障環(huán)法得到所有不含故障環(huán)的拓撲。

步驟3：判別是否存在情況2，若存在則轉(zhuǎn)到步驟4；若否，直接判別故障元件上下游關(guān)系，轉(zhuǎn)到步驟5。

步驟4：采用提出的圈源等效法判斷故障元件上下游關(guān)系。

步驟5：求解全過程故障元件修復目標函數(shù)，得到故障元件的最優(yōu)修復順序，流程結(jié)束。

圖4 全過程故障元件修復方法流程

3 統(tǒng)一重構(gòu)方法

極端事件下主動配電網(wǎng)的第1次網(wǎng)架重構(gòu)能快速恢復全部或部分非故障區(qū)域的負荷供電，后續(xù)每進行1次故障元件修復后重新進行有效的重構(gòu)(包括網(wǎng)架重構(gòu)和孤島生成)。本文提出的統(tǒng)一重構(gòu)方法首先進行輻射狀約束處理，再建立重構(gòu)統(tǒng)一目標函數(shù)，最后求解出最優(yōu)重構(gòu)方式。

3.1 輻射狀約束處理

主動配電網(wǎng)中非間歇性DG的接入，使得其含有多個電源節(jié)點，導致求解重構(gòu)方式的優(yōu)化過程中會出現(xiàn)大量環(huán)狀拓撲結(jié)構(gòu)。針對此問題，先進行輻射狀拓撲約束處理，判斷所有可能生成的拓撲是否會形成環(huán)，利用Yen算法計算電源節(jié)點到負荷節(jié)點之間的供電路徑[22]，如果1個負荷節(jié)點有2條及以上由同一電源節(jié)點供電的路徑，則會出現(xiàn)環(huán)，找到出現(xiàn)環(huán)的負荷節(jié)點到電源節(jié)點路徑中的聯(lián)絡(luò)開關(guān)，將此聯(lián)絡(luò)開關(guān)在此次拓撲生成中只能斷開，即若之前此聯(lián)絡(luò)開關(guān)處于閉合狀態(tài)，則此次拓撲生成中必須被操作，反之，不能被操作。

3.2 重構(gòu)的統(tǒng)一目標函數(shù)

重構(gòu)是基于前一次故障元件修復后的拓撲，統(tǒng)一目標函數(shù)以不可恢復負荷量最小為目標，即

約束條件主要有潮流約束和負荷恢復約束。潮流約束描述為

已恢復供電的負荷不允許再次斷電，設(shè)置負荷恢復約束為

4 算例分析

圖5 33節(jié)點主動配電網(wǎng)算例拓撲圖

表1 負荷參數(shù)

極端事件發(fā)生后主動配電網(wǎng)發(fā)生多處故障，且搶修隊伍資源有限，故障元件修復存在先后關(guān)系，則故障恢復階段的恢復運行措施是彈性提升的關(guān)鍵。設(shè)主動配電網(wǎng)算例系統(tǒng)某次極端事件后對應(yīng)的故障位置為節(jié)點3-6、10-14、19-20、23-24、26-30，共有13條故障線路；設(shè)配有一支搶修隊伍，故障線路的搶修時間均為1 h，故障線路修復完成后即刻投運。

4.1 協(xié)同策略下主動配電網(wǎng)的故障恢復過程結(jié)果

算例故障下采用本文提出的重構(gòu)與故障元件修復協(xié)同策略進行故障恢復，得到的恢復過程結(jié)果如下所述。

1) 第一次重構(gòu)后的系統(tǒng)拓撲狀態(tài)結(jié)果如圖6所示，包括主電源供電區(qū)域和DG1、DG3、DG4形成的孤島1—孤島3。由于DG2是間歇性DG，在上游發(fā)生故障后不能形成孤島供電。

圖6 第一次重構(gòu)后的系統(tǒng)拓撲狀態(tài)

2) 第一次重構(gòu)后，由于線路25-29上的聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合導致出現(xiàn)1個故障環(huán)：3-4-5-6-26-27-28-29- 25-24-23-3，故障環(huán)中有7條故障線路，采用本文所提的全過程故障元件修復方法，得到故障元件最優(yōu)修復順序，如表2所示。由表2可知：(1) 由于故障環(huán)的存在，采用消線解故障環(huán)法及求解全過程故障元件修復目標函數(shù)，得到了7種不含故障環(huán)拓撲下對應(yīng)的7種故障元件最優(yōu)修復順序；(2) 消線路26-27和27-28解故障環(huán)下的最小負荷損失價值相同，故障元件最優(yōu)修復順序僅最后2個順序不一樣，這是因為先修復故障線路26-27或先修復故障線路27-28，都是恢復節(jié)點27上的負荷。由此，得到的此故障場景下的全過程故障元件最優(yōu)修復順序為：5-6、28-29、3-4、4-5、10-11、11-12、12-13、13-14、23-24、29-30、19-20、27-28(或26-27)、26-27(或27-28)。

3) 按得到的故障元件最優(yōu)修復順序進行全過程故障元件修復，每修復1個故障元件后，檢測并進行有效重構(gòu)。(1) 修復故障線路4-5后檢測到存在有效重構(gòu)，采用提出的統(tǒng)一重構(gòu)方法求得此時的最優(yōu)重構(gòu)操作，即其他開關(guān)不動作，閉合聯(lián)絡(luò)開關(guān)8-20，可恢復節(jié)點20上的負荷。(2) 修復故障線路13-14后，檢測到有效重構(gòu)，求得最優(yōu)重構(gòu)操作為：其他開關(guān)不動作，閉合聯(lián)絡(luò)開關(guān)18-33，可恢復節(jié)點30、31、32、33上的負荷。(3) 修復故障線路29-30、19-20、26-27(或27-28)后，相應(yīng)斷開聯(lián)絡(luò)開關(guān)18-33、8-20、25-29。

表2 得到的故障元件最優(yōu)修復順序

上述結(jié)果及其分析驗證了本文提出的重構(gòu)與故障元件修復協(xié)同策略的正確性。

4.2 不同故障恢復策略下主動配電網(wǎng)的彈性比較

圖7 不同故障恢復策略下的系統(tǒng)功能函數(shù)變化

上述結(jié)果及其分析驗證了本文提出的重構(gòu)與故障元件修復協(xié)同策略的有效性。

4.3 故障恢復階段的彈性提升措施

3種不同故障恢復策略下的算例表明了有效的故障恢復策略可提升主動配電網(wǎng)的彈性，此外，故障恢復階段的彈性提升措施還可包括以下措施。

1) 非間歇性DG提升主動配電網(wǎng)的彈性

設(shè)置4個場景，場景1：算例系統(tǒng)；場景2：算例系統(tǒng)中不含DG；場景3：算例系統(tǒng)中所有DG均為間歇性DG；場景4：算例系統(tǒng)中間歇性DG2改為非間歇性DG，能提供314 kW有功功率，其他DG不變。設(shè)配電網(wǎng)所連主網(wǎng)供電充足，采用本文方法分別對4個場景進行故障恢復，得到表3所示的結(jié)果。

由表3可知，場景2和場景3下的負荷損失價值相同，場景2下的負荷損失價值最大，場景4下的負荷損失價值最小，則場景2下系統(tǒng)的彈性最低，場景4下最高。這是因為：在故障恢復過程中，非間歇性DG可形成孤島運行，快速地恢復部分負荷的供電，能有效地減小負荷損失價值，從而減小ADN，提升了系統(tǒng)的彈性；而間歇性DG即使在非故障下，由于出力具有隨機性不能形成孤島運行，無法帶來負荷的恢復。

表3 不同DG設(shè)置下配電網(wǎng)的故障恢復

2) 優(yōu)先對關(guān)鍵負荷的恢復

表4 考慮/不考慮vi差異性下主動配電網(wǎng)的故障恢復

5 結(jié)論

本文針對主動配電網(wǎng)的故障恢復階段，提出一種面向彈性提升的重構(gòu)與故障元件修復協(xié)同方法，建立了全過程故障元件修復和重構(gòu)的統(tǒng)一目標函數(shù)，提出基于消線解故障環(huán)法和圈源等效法的故障元件上下游關(guān)系判別方法。

1) 提出的極端事件下主動配電網(wǎng)故障恢復方法，將重構(gòu)與故障元件修復交替協(xié)同進行，其重構(gòu)包括網(wǎng)架重構(gòu)和孤島供電。該方法考慮了主動配電網(wǎng)含多非間歇性DG利于孤島供電的特性，也考慮了修復個別故障元件后的重構(gòu)能快速恢復非故障區(qū)域的負荷，使得部分失電負荷無需等所有故障元件全部修復之后才恢復供電，加快了系統(tǒng)功能的恢復，具有較好的工程實用性。

2) 提出的全過程故障元件修復和統(tǒng)一重構(gòu)目標函數(shù)，考慮了修復過程中可進行重構(gòu)，分別以面向彈性最高的修復全過程負荷損失價值最小和不可恢復負荷量最小為目標，有效地提升了主動配電網(wǎng)的彈性。

3) 提出的基于消線解環(huán)法和圈源等效法的故障元件上下游關(guān)系判別方法，可有效且簡便地判別出上下游關(guān)系，解決了主動配電網(wǎng)含多非間歇性DG特性帶來的多故障元件上下游關(guān)系難以判別的問題。

考慮主動配電網(wǎng)通信系統(tǒng)故障影響的電力系統(tǒng)重構(gòu)與故障元件修復協(xié)同將是下一步研究的重點。

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Collaborative method for an active distribution network reconfiguration and component repair for resilience improvement

PENG Hanmei1, 2, LIU Ziwei1, TAN Mao1, 2, WANG Weishou1, SU Yongxin1, 2

(1. College of Automation and Electronic Information, Xiangtan University, Xiangtan 411105, China; 2. Hunan Engineering Research Center of Multi-energy Cooperative Control Technology (Xiangtan University), Xiangtan 411105, China)

Extreme events will cause multiple failures in an active distribution network and involve a long repair time for faulty components. Traditional failure recovery methods will make the system less resilient. Considering the fault recovery stage of an active distribution network, we propose a collaborative method of reconfiguration and faulty component repair oriented to resilience improvement. First, combined with a resilience index of the active distribution network that takes into account the importance of the load, the main measures of resilience improvement in the fault recovery stage are analyzed. Then a framework for collaborative strategies for reconfiguration and faulty component repair is proposed, and the update and correlation of line state and node load power supply state variables in alternate coordination are given. Then, the objective functions of faulty component repair in the whole process and reconfiguration are established. There is a problem that it is difficult to distinguish the upstream and downstream relationship of faulty components. This is because of the characteristics of active distribution network with multiple distributed power sources. To tackle this problem, a distinguishing method based on the method of eliminating the fault loop and circling sourceequivalent method is proposed. Finally, example results show that the proposed method can effectively improve the resilience of the active distribution network.

active distribution network; resilience improvement; component repair; reconfiguration; collaborative method

10.19783/j.cnki.pspc.211517

國家自然科學基金項目資助(61873222)；湖南省自然科學基金項目資助(2020JJ4580)

This work is supported bythe National Natural Science Foundation of China (No.61873222).

2021-11-10；

2022-02-25

彭寒梅(1979—)，女，通信作者，博士，副教授，研究方向為智能電網(wǎng)彈性分析及提升和綜合能源系統(tǒng)潮流計算；E-mail: penghanmei8@163.com

劉子威 (1997—)，男，碩士研究生，主要研究方向為主動配電網(wǎng)的彈性評估及提升；

譚 貌(1981—)，男，博士，教授，研究方向為綜合能源系統(tǒng)及其優(yōu)化。

(編輯 姜新麗)