配電網(wǎng)多故障分場景動態(tài)修復(fù)策略研究

張赤坤 熊杰

摘要：針對ADN發(fā)生多故障時的快速恢復(fù)供電問題，在ADN分層控制技術(shù)以及“主動性”資源的基礎(chǔ)上，建立了基于MAS的ADN多故障分區(qū)、分場景動態(tài)修復(fù)模型。同時，考慮到故障修復(fù)過程中突發(fā)新故障的情況，通過多代理系統(tǒng)動態(tài)更新策略，盡快完成故障修復(fù)工作。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；多場景搶修；故障恢復(fù)

1引言

隨著多電源形式的接入以及負荷的控制更加靈活，當(dāng)前配電網(wǎng)的功能結(jié)構(gòu)和恢復(fù)模式制約了對這些資源的調(diào)度和使用，在這種情況下，ADN 技術(shù)得到了越來越廣泛的研究。然而，配電網(wǎng)一旦發(fā)生故障將影響人們?nèi)粘Ｉ钌踔猎斐墒鹿?。因此，針對ADN發(fā)生多故障時的快速恢復(fù)供電問題，在ADN分層控制技術(shù)以及“主動性”資源的基礎(chǔ)上，建立了基于MAS 的ADN多故障分區(qū)、分場景動態(tài)修復(fù)模型。同時，考慮到故障修復(fù)過程中突發(fā)新故障的情況，通過多代理系統(tǒng)動態(tài)更新策略，盡快完成故障修復(fù)工作。

2主動負荷分類和故障區(qū)域劃分

2.1主動負荷分類

隨著電器智能化及需求響應(yīng)技術(shù)的發(fā)展，用戶能夠響應(yīng)一定的激勵機制，主動參與到電網(wǎng)的調(diào)度中，從而實現(xiàn)了用戶與電網(wǎng)的互動。按照負荷參與電網(wǎng)調(diào)度的不同程度，將主動配電網(wǎng)負荷分為不可控負荷、可控負荷以及可調(diào)負荷3類：

1）不可控負荷即固定負荷，這類負荷用電需求較為固定，一般情況下不可以中斷供電，

2）可控負荷主要為可中斷負荷，電力公司已經(jīng)與用戶簽訂了合同，在電力系處于統(tǒng)峰值以及緊急狀態(tài)情況下，用戶遵循合同中的規(guī)定將這類負荷中斷和削減。

3）可調(diào)負荷主要為可轉(zhuǎn)移負荷，是指負荷使用情況隨實時電價的變化而變化，通過調(diào)節(jié)某些時刻的用電需求，從而達到削減負荷的目的。

由于可控負荷和可調(diào)負荷屬于靈活性資源，即在緊急狀態(tài)分別通過直接負荷控制技術(shù)和激勵機制能夠改變負荷的接入功率。因此，將可控負荷和可調(diào)負荷統(tǒng)稱為主動負荷

2.2故障區(qū)域劃分

為了快速恢復(fù)失電負荷供電，按照以下原則將主動配電網(wǎng)的非故障失電區(qū)域進行劃分。某主動配電網(wǎng)的非故障失電區(qū)域劃分結(jié)果如圖1 所示。

1）若其支路只存在一個故障點時，則將該故障點與其所在線路末端之間的區(qū)域作為一個子區(qū)域，如圖1中子區(qū)域1和子區(qū)域4所示。

2）若同一支路存在多個故障點時，則以故障點到故障點之間的區(qū)域作為一個子區(qū)

域，如圖1中子區(qū)域2所示；而對于距離線路末端最近的故障點，則將該故障點與其所在線路末端之間的區(qū)域作為一個子區(qū)域，如圖1中子區(qū)域3所示。

3）若兩個子區(qū)域之間存在聯(lián)絡(luò)開關(guān)時，則將兩個子區(qū)域進行互聯(lián)，形成一個子區(qū)域，如圖1中將子區(qū)域3和4互聯(lián)形成子區(qū)域5所示。

3場景劃分

為了盡快恢復(fù)失電負荷供電，并充分利用光伏、儲能、DG、饋線和主動負荷等靈活性資源，定義了最大供電能力指標(biāo)、最大可調(diào)節(jié)能力指標(biāo)以及最大恢復(fù)能力指標(biāo)。其中，考慮到光伏出力的波動性以及儲能的容量限制，將光伏和儲能組成光儲聯(lián)合系統(tǒng)處理；饋線是指與配電網(wǎng)相連，并且在故障時可以為配電網(wǎng)提供功率的備用或相鄰線路。為了后文的敘述方便，將光儲系統(tǒng)、饋線和DG統(tǒng)稱為分布式能源。

（1）最大供電能力

通常配電網(wǎng)的最大供電能力是基于當(dāng)前實際配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和負荷分布情況下的配電網(wǎng)的最大負荷供應(yīng)能力。當(dāng)DER接入配電網(wǎng)后，由于光儲聯(lián)合系統(tǒng)的波動性，各時段的最大供電能力值將不同。因此，參考文獻中的配電網(wǎng)最大供電功率指標(biāo)，定義了ADN的最大供電能力指標(biāo)。它指實際配電網(wǎng)中DER的最大負荷供應(yīng)能力，即在滿足支路功率約束和節(jié)點電壓約束的條件下DER所能供給的最大負荷功率。假設(shè)饋線的供電功率為定值，而光儲系統(tǒng)的供電功率隨單位時間變化即單位時間內(nèi)保持不變。

（2）最大可調(diào)節(jié)能力

主動配電網(wǎng)最大可調(diào)節(jié)能力是指利用主動控制技術(shù)對非故障失電區(qū)域內(nèi)主動負荷進行控制，得到主動負荷的最大可調(diào)節(jié)功率。其中，主動負荷包括可中斷負荷和可轉(zhuǎn)移負荷。

（3）最大恢復(fù)能力

主動配電網(wǎng)最大恢復(fù)能力是指非故障失電區(qū)域內(nèi)通過形成分布式能源孤島供電以及調(diào)節(jié)主動負荷，能夠恢復(fù)的最大負荷功率。因此，主動配電網(wǎng)最大恢復(fù)能力分為DER 最大供電能力以及主動負荷的最大可調(diào)節(jié)能力兩部分。

4ADN多故障搶修與恢復(fù)的多代理架構(gòu)

代理是一種具有自主能力和溝通能力的實體，具有一定的智能性，可感知周圍環(huán)境的變化并利用自身知識來協(xié)調(diào)自己的行為。多代理系統(tǒng)可以認為是多個代理之間按照約定的協(xié)議通過通信和協(xié)調(diào)來完成目標(biāo)任務(wù)。每個代理或者可以獨自完成某個問題，或者可以解決某個高級問題的一部分，而且可以隨周圍環(huán)境進行調(diào)整自己的行為狀態(tài)，并且主動地與其他的代理進行通信與協(xié)作，以提高整體系統(tǒng)性能。將多代理設(shè)置為控制中心代理、信息采集代理、區(qū)域代理、子區(qū)域代理、搶修小隊代理，多代理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

（1）控制中心代理

控制中心代理是多代理系統(tǒng)的核心。控制中心代理包括通信模塊、信息整合分析模塊、知識/數(shù)據(jù)庫模塊和故障修復(fù)決策模塊。其中，通信模塊負責(zé)各個代理交流和溝通的信息傳送；知識/數(shù)據(jù)庫模塊用于存儲來自于與其他代理的交互過程或者以往處理過的問題的已有知識、經(jīng)驗和數(shù)據(jù)；信息整合分析模塊負責(zé)將有關(guān)故障的全部信息進行整合分析；故障修復(fù)決策模塊根據(jù)區(qū)域代理上報的各子區(qū)域各時段的最優(yōu)恢復(fù)策略，以綜合經(jīng)濟損失最少為目標(biāo)函數(shù)，并采用DBCC算法優(yōu)化，得到整個故障修復(fù)周期的最優(yōu)修復(fù)策略。

（2）信息采集代理

信息采集代理是多代理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。當(dāng)主動配電網(wǎng)發(fā)生故障時，它負責(zé)采集DER、主動負荷、饋線、開關(guān)以及故障信息，并將信息上傳給控制中心代理。

（3）區(qū)域代理

負責(zé)接收各子區(qū)域代理上報的各自區(qū)域內(nèi)的各時段及場景的恢復(fù)策略，并將結(jié)果返回控制中心代理。

（4）子區(qū)域代理

子區(qū)域代理包含子區(qū)域任務(wù)代理、子區(qū)域開關(guān)操作代理、子區(qū)域主動負荷代理以及子區(qū)域DER代理，負責(zé)接收控制中心代理下發(fā)的任務(wù)以及返回各子區(qū)域任務(wù)代理制定的恢復(fù)策略。各個子區(qū)域代理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

1）子區(qū)域任務(wù)代理。子區(qū)域任務(wù)代理用于確定DER的出力和主動負荷的調(diào)節(jié)功率，在滿足約束條件的情況下，并得到本時段最優(yōu)恢復(fù)策略。

2）子區(qū)域DER代理。子區(qū)域DER代理用于存儲DER的信息。當(dāng)主動配電網(wǎng)故障發(fā)生時，可以利用光儲系統(tǒng)以及DG可帶失電負荷孤島運行的特點，為失電負荷供電。

3）子區(qū)域主動負荷代理。子區(qū)域主動負荷代理存儲負荷動態(tài)數(shù)據(jù)和節(jié)點屬性信息，檢測負荷運行狀態(tài)。當(dāng)主動配電網(wǎng)故障發(fā)生時，利用主動負荷的可控性，切除可中斷負荷和轉(zhuǎn)移可調(diào)節(jié)負荷，優(yōu)先恢復(fù)重要負荷的供電。

4）子區(qū)域開關(guān)操作代理。子區(qū)域開關(guān)操作代理由開關(guān)操作集構(gòu)成，負責(zé)隔離故障，以及通過操作代理閉合或斷開分段開關(guān)以實現(xiàn)失電負荷恢復(fù)供電的功能。

（5）搶修小隊代理

搶修小隊代理用于存儲小隊信息。當(dāng)接到控制中心下發(fā)的任務(wù)時，負責(zé)搶修故障點或者在負荷完全恢復(fù)情況下，按主觀意愿搶修未恢復(fù)的故障點，從而保證失電負荷恢復(fù)供電。

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