含智能軟開(kāi)關(guān)的智能配電網(wǎng)分布式供電恢復(fù)方法

孫守晶，叢 偉，邱吉福，陳 明，魏 振，撖奧洋

（1. 電網(wǎng)智能化調(diào)度與控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（山東大學(xué)）,山東省 濟(jì)南市 250061；2. 國(guó)網(wǎng)山東省電力公司青島供電公司,山東省 青島市 266002）

0 引言

供電可靠性是衡量配電網(wǎng)性能和用戶滿意度的重要綜合指標(biāo)之一。配電網(wǎng)規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,一旦發(fā)生故障可能會(huì)導(dǎo)致較大范圍的停電,極大影響供電可靠性［1］。因此,實(shí)現(xiàn)對(duì)非故障停電區(qū)域的快速供電恢復(fù)是提高配電網(wǎng)供電可靠性的重要手段。

傳統(tǒng)的供電恢復(fù)一般采用集中式的優(yōu)化算法,基于全局信息獲得最優(yōu)供電恢復(fù)方案需要大量的信息交互和計(jì)算。配電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大、結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜,導(dǎo)致優(yōu)化問(wèn)題的求解規(guī)?？焖倥蛎洠?］。此外,電力電子技術(shù)的快速發(fā)展改變了配電網(wǎng)運(yùn)行特點(diǎn),新型電力電子裝置如智能軟開(kāi)關(guān)（soft open point,SOP）取代聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)（tie switch,TS）可以控制功率流向和電壓水平［3］,在增加配電網(wǎng)運(yùn)行靈活性的同時(shí)使配電網(wǎng)的運(yùn)行控制更加復(fù)雜［4-6］。但以SOP 為代表的電力電子裝置具有良好的可控性［7-8］,給供電恢復(fù)策略提供了更多可能［9］。因此,研究一種適合配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)行特點(diǎn)、快速性好且適應(yīng)性強(qiáng)的供電恢復(fù)方法具有重要意義。

配電網(wǎng)供電恢復(fù)方法的研究可分為如下2 類(lèi)。

第1 類(lèi)是集中式優(yōu)化方法的供電恢復(fù)策略,包括數(shù)學(xué)優(yōu)化方法［10-13］（如錐優(yōu)化方法［14-16］、啟發(fā)式方法［17］等）、人工智能算法（如遺傳算法、粒子群算法［18］和蟻群算法［19］等）以及混合算法［20-21］。文獻(xiàn)［13］考慮需求側(cè)響應(yīng)和SOP 的配電網(wǎng)重構(gòu)進(jìn)行供電恢復(fù)；文獻(xiàn)［14-15］將供電恢復(fù)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為二階錐模型進(jìn)行求解,得到供電恢復(fù)策略后確定SOP 的運(yùn)行模式和參數(shù)；文獻(xiàn)［20］建立了含SOP 的配電網(wǎng)故障恢復(fù)模型,并使用混沌蟻群算法聯(lián)立優(yōu)化算法進(jìn)行求解；文獻(xiàn)［21］將SOP 的配電網(wǎng)故障恢復(fù)問(wèn)題建模為多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題,采用混合雙層優(yōu)化方法求解。上述文獻(xiàn)對(duì)含SOP 的配電網(wǎng)供電恢復(fù)研究提供了有價(jià)值的參考,但需要進(jìn)一步考慮SOP 本身運(yùn)行特性,并根據(jù)待恢復(fù)負(fù)荷進(jìn)行靈活調(diào)整。

第2 類(lèi)供電恢復(fù)方法主要基于多代理技術(shù)。文獻(xiàn)［22-24］提出了多代理供電恢復(fù)系統(tǒng)；文獻(xiàn)［25-26］提出了分層協(xié)調(diào)的供電恢復(fù)模式。多代理技術(shù)需要事先確定代理節(jié)點(diǎn)［23］,對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓倪m應(yīng)能力不足,且還需要考慮各層代理節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)調(diào)［26］,問(wèn)題的求解難度受配電網(wǎng)規(guī)模影響明顯。

文獻(xiàn)［27］提出一種分布式供電恢復(fù)方法,對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)大和拓?fù)渥兓憩F(xiàn)出良好的適應(yīng)性,但沒(méi)有考慮SOP 的接入。此外,SOP 本身的可靠性以及在配電網(wǎng)中安裝部署的經(jīng)濟(jì)性也是研究重點(diǎn),已有文獻(xiàn)對(duì)此開(kāi)展研究［28］。

本文提出一種含SOP 的配電網(wǎng)分布式供電恢復(fù)方法。采用逐步戴維南等值計(jì)算方法進(jìn)行供電恢復(fù)電氣量約束條件的計(jì)算,無(wú)需全局信息量就能得到供電恢復(fù)結(jié)果,并根據(jù)SOP 不同的控制方式提出了滿足分布式供電恢復(fù)要求的輸出調(diào)整策略。在保證計(jì)算速度的前提下可實(shí)現(xiàn)參數(shù)的多次調(diào)整,充分發(fā)揮SOP 靈活可控的特點(diǎn)和對(duì)供電恢復(fù)的支撐作用。通過(guò)IEEE 33 節(jié)點(diǎn)和IEEE 69 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)驗(yàn)證了所提方法的有效性。

1 分布式供電恢復(fù)方法

配電網(wǎng)分布式供電恢復(fù)方法利用局部拓?fù)湫畔⒑碗姎饬啃畔?實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)非故障停電區(qū)的恢復(fù)供電,主要分以下2 步完成。

第1 步,基于智能終端單元（smart terminal unit,STU）的局部拓?fù)湫畔?采用深度優(yōu)先的正向接力搜索和反向確認(rèn)的方式確定非故障停電區(qū)域和可恢復(fù)供電的電源。

第2 步,以可恢復(fù)供電的電源節(jié)點(diǎn)為起始點(diǎn),采用分布并行的方式,對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行逐步戴維南等值簡(jiǎn)化,并按以下約束條件計(jì)算。

節(jié)點(diǎn)電壓約束為:

式中:Si為節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)負(fù)荷；CS為恢復(fù)節(jié)點(diǎn)i時(shí)的電源剩余可用容量；Si,d為待恢復(fù)節(jié)點(diǎn)i與電源之間所有支路功率余量的最小值。

如果節(jié)點(diǎn)滿足約束式（1）和式（2）,將該節(jié)點(diǎn)納入戴維南等值電路并計(jì)算下一個(gè)待恢復(fù)負(fù)荷,直至不滿足電氣量約束條件或者全部負(fù)荷恢復(fù)完畢才停止計(jì)算。每恢復(fù)一個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)都需要進(jìn)行功率和電壓約束條件計(jì)算,以避免出現(xiàn)系統(tǒng)電壓越限或潮流不平衡問(wèn)題。若配電網(wǎng)中出現(xiàn)分支,則采用如下策略:若分支含有SOP,優(yōu)先采用該分支進(jìn)行供電恢復(fù)；若分支含有多路電源,選擇剩余容量大的分支進(jìn)行供電恢復(fù)；若分支為普通負(fù)荷,選擇負(fù)荷大的分支優(yōu)先進(jìn)行恢復(fù)。

分布式供電恢復(fù)流程如圖1 所示。供電恢復(fù)計(jì)算從電源開(kāi)始,每恢復(fù)一個(gè)節(jié)點(diǎn),將其納入戴維南等效電路,更新戴維南等值電路的電勢(shì)、等值阻抗參數(shù),然后進(jìn)行下一節(jié)點(diǎn)的約束條件計(jì)算。當(dāng)計(jì)算到某節(jié)點(diǎn)不滿足電氣量約束條件時(shí),該節(jié)點(diǎn)將電氣量信息返回至SOP,SOP 依據(jù)返回信息和控制方式進(jìn)行輸出調(diào)整。最后,沿原恢復(fù)路徑更新電氣量計(jì)算結(jié)果,直至負(fù)荷全部恢復(fù)或超出SOP 的容量約束而停止。

圖1 分布式供電恢復(fù)方法流程圖Fig.1 Flow chart of distributed power restoration method

逐步戴維南等值是分布式供電恢復(fù)的關(guān)鍵。若不考慮負(fù)荷優(yōu)先級(jí),按照配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)系從供電電源節(jié)點(diǎn)開(kāi)始,順序進(jìn)行戴維南等值和電氣量參數(shù)計(jì)算即可,該過(guò)程如附錄A 圖A1 和圖A2 所示。如果考慮負(fù)荷優(yōu)先級(jí),相當(dāng)于改變了配電網(wǎng)戴維南等值的順序,即對(duì)優(yōu)先級(jí)高的負(fù)荷先進(jìn)行戴維南等值和電氣量計(jì)算,再對(duì)優(yōu)先級(jí)低的負(fù)荷進(jìn)行戴維南等值計(jì)算,改變的只是戴維南等值的次序,不改變戴維南等值的原則和電氣量的計(jì)算方法。考慮負(fù)荷優(yōu)先級(jí)的戴維南等值過(guò)程如附錄A 圖A3 所示。

在集中式供電恢復(fù)方法中,SOP 每次調(diào)整都需要重新進(jìn)行全局拓?fù)浜碗姎饬考s束條件的優(yōu)化求解。與集中式方法相比,分布式方法中SOP 的每次調(diào)整輸出只影響供電恢復(fù)路徑上的有限個(gè)節(jié)點(diǎn),且迭代計(jì)算簡(jiǎn)捷,可充分發(fā)揮SOP 對(duì)供電恢復(fù)的支撐作用。

2 SOP 在分布式供電恢復(fù)中的控制

2.1 SOP 的數(shù)學(xué)模型與運(yùn)行約束

SOP常用結(jié)構(gòu)為背靠背電壓源型變流器（back to back voltage source converter,B2B VSC）,如附錄B圖B1所示。SOP 三相靜止坐標(biāo)系和同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的運(yùn)行方程如附錄B 中式（B1）和式（B2）所示。忽略電壓源型變流器（voltage source converter,VSC）的開(kāi)關(guān)損耗,以SOP 的i側(cè)VSC 為例,其輸出功率方程為:

式中:PSOP,i和QSOP,i分別為SOP 的i側(cè)VSC 傳輸?shù)?/p>

由式（5）可知,以功率輸出方向?yàn)檎较?SOP兩側(cè)VSC 基于容量約束的運(yùn)行范圍為圓形,如附錄B 圖B2 所示。

2.2 SOP 在分布式供電恢復(fù)的控制方式

在分布式供電恢復(fù)中,根據(jù)SOP 和TS 的位置和恢復(fù)供電進(jìn)程設(shè)置不同的控制方式。如果停電區(qū)內(nèi)同時(shí)存在TS 與SOP,TS 作為主電源優(yōu)先進(jìn)行供電恢復(fù),SOP 作為輔助電源提供功率支撐,停電側(cè)VSC 采用有功功率-無(wú)功功率（PQ）控制,在逐步戴維南等值計(jì)算方法中可等效為負(fù)的負(fù)荷。若SOP是停電區(qū)域內(nèi)唯一的電源節(jié)點(diǎn),此時(shí)停電側(cè)VSC 采用電壓-頻率（Vf）控制,SOP 戴維南等值電壓為參考設(shè)定電壓。

無(wú)論SOP 停電側(cè)VSC 采用何種控制方式,另一側(cè)VSC 均采用直流電壓-無(wú)功功率（UdcQ）控制,維持SOP 兩側(cè)VSC 直流電壓的穩(wěn)定,保持SOP 兩側(cè)有功功率穩(wěn)定傳輸,并適當(dāng)調(diào)節(jié)端口無(wú)功功率,維持SOP 功率平衡。

SOP 的各種控制方式均由內(nèi)外環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)［29］。其中內(nèi)環(huán)采用電流控制模式,如附錄B 圖B3所示。外環(huán)控制器根據(jù)控制目標(biāo)的不同分為PQ控制、UdcQ控制和Vf控制。PQ控制采用穩(wěn)態(tài)逆模型來(lái)提高系統(tǒng)響應(yīng)速度和控制精度,控制結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)附錄B 圖B4。SOP 采用Vf控制方式時(shí),配電網(wǎng)運(yùn)行頻率與系統(tǒng)頻率一致,SOP 只需維持停電側(cè)VSC 端口電壓幅值穩(wěn)定,控制結(jié)構(gòu)圖如附錄B 圖B5 所示。UdcQ控制方式如附錄B 圖B6 所示。

2.3 SOP 的輸出調(diào)整策略與迭代計(jì)算

SOP 采用PQ控制方式時(shí),供電恢復(fù)范圍主要取決于功率約束。當(dāng)出現(xiàn)功率不滿足約束條件時(shí),

式（7）使電源節(jié)點(diǎn)功率因數(shù)與負(fù)載功率因數(shù)一致,以恢復(fù)更多負(fù)荷。

SOP 采用Vf控制策略,當(dāng)計(jì)算至節(jié)點(diǎn)i不滿足電壓幅值約束時(shí),SOP 根據(jù)式（8）進(jìn)行電壓幅值調(diào)整,得到新的參考電壓設(shè)定值U˙′ref為:

3 算例分析

3.1 IEEE 33 節(jié)點(diǎn)算例分析

在IEEE 33 節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)中加入SOP 和DG,結(jié)構(gòu)如附錄C 圖C1 所示。負(fù)荷節(jié)點(diǎn)等值為黑色實(shí)心點(diǎn),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)與支路末節(jié)點(diǎn)編號(hào)相同。聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)TS34 和TS33 分別替換為SOP34 和SOP35。SOP 最大容量與原位置處TS 的容量相同。在節(jié)點(diǎn)13、15、19 和23 處接入DG,具體參數(shù)如附錄C 表C1所示。 節(jié)點(diǎn)電壓允許的波動(dòng)區(qū)間標(biāo)幺值為[0.95,1.05],線路最大傳輸容量為2 030 kV·A,取基準(zhǔn)電壓為12.66 kV,基準(zhǔn)功率為12.66 MV·A。設(shè)開(kāi)關(guān)4 和5 斷開(kāi),停電區(qū)域內(nèi)的各DG 均斷開(kāi)與主網(wǎng)的連接,停電負(fù)荷總量為（1 995+j1 500）kV·A。

以節(jié)點(diǎn)5 為根節(jié)點(diǎn),觸發(fā)相鄰節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)非故障停電區(qū)的接力搜索,分別搜索到節(jié)點(diǎn)33 和34 對(duì)應(yīng)的SOP,節(jié)點(diǎn)35 對(duì)應(yīng)TS,節(jié)點(diǎn)36 和37 對(duì)應(yīng)與饋線無(wú)連接TS,節(jié)點(diǎn)38、39 和41 對(duì)應(yīng)DG。上述末端節(jié)點(diǎn)將各自的信息返回至根節(jié)點(diǎn),獲得停電區(qū)內(nèi)可供電電源節(jié)點(diǎn)數(shù)量和類(lèi)型等信息,然后由根節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)各電源節(jié)點(diǎn)開(kāi)始并行供電恢復(fù)計(jì)算。

根據(jù)已知系統(tǒng)參數(shù),節(jié)點(diǎn)33、34 和35 處TS 的戴維南等值參數(shù)如附錄C 表C2 所示。STU5 發(fā)送“優(yōu)先供電恢復(fù)計(jì)算”指令至STU35,節(jié)點(diǎn)33 和34的SOP 等待恢復(fù)結(jié)果。STU35 將等值參數(shù)發(fā)送至STU7,由STU7 計(jì)算本地恢復(fù)供電后的戴維南等值電壓（標(biāo)幺值）為0.990 2-j0.000 7,電源的可用容量為（358+j120.54）kV·A,符合約束條件,該節(jié)點(diǎn)負(fù)荷可恢復(fù)。

節(jié)點(diǎn)7 為分支點(diǎn),按本文原則優(yōu)先恢復(fù)包含SOP 的下游分支,此時(shí),SOP34 為PQ控制,Pref和Qref初值為節(jié)點(diǎn)34 處TS 電源節(jié)點(diǎn)容量,運(yùn)行在如圖2 所示的狀態(tài)1 處,可恢復(fù)節(jié)點(diǎn)8—節(jié)點(diǎn)14 的負(fù)荷,并允許節(jié)點(diǎn)38 處的DG 并網(wǎng),節(jié)點(diǎn)15 負(fù)荷不可恢復(fù)。圖2 中S6、S7、S13至S17、S38、S39分別為節(jié)點(diǎn)6、7、13 至17、38 和39 的負(fù)荷,P1和Q1分別為狀態(tài)1 的有功功率和無(wú)功功率,P2和Q2分別為狀態(tài)2 的有功功率和無(wú)功功率。SSOP34為SOP34 的功率。

圖2 PQ 控制模式下SOP34 功率調(diào)整過(guò)程Fig.2 Power adjustment process of SOP34 in PQ control mode

由圖2 可知,將節(jié)點(diǎn)15 的負(fù)荷信息返回至STU34,依據(jù)式（6）和式（7）,根據(jù)節(jié)點(diǎn)7—節(jié)點(diǎn)15和節(jié)點(diǎn)38 總負(fù)荷功率因數(shù)（圖2 中的紅色直線）調(diào)整SOP34 的輸出,運(yùn)行點(diǎn)由狀態(tài)1 移至狀態(tài)2 處,可以繼續(xù)恢復(fù)節(jié)點(diǎn)7—節(jié)點(diǎn)17、38 和39 處的負(fù)荷。此后繼續(xù)對(duì)節(jié)點(diǎn)6 進(jìn)行供電恢復(fù)計(jì)算,節(jié)點(diǎn)6 的負(fù)荷超出SOP 的功率調(diào)整范圍,該部分供電恢復(fù)范圍確定,共恢復(fù)負(fù)荷875 kW。

停電區(qū)域內(nèi)還包含SOP33,因此節(jié)點(diǎn)5 觸發(fā)SOP33 采用Vf控制方式進(jìn)行供電恢復(fù)計(jì)算,Vref初值設(shè)為節(jié)點(diǎn)33 處TS 的戴維南等值電壓。SOP 恢復(fù)分支點(diǎn)28 后,可恢復(fù)上游節(jié)點(diǎn)25—節(jié)點(diǎn)27 和5 處的負(fù)荷,計(jì)算得節(jié)點(diǎn)5 的電壓標(biāo)幺值U˙5=0.946 4+j0.001 0,不滿足電壓幅值約束。SOP33 根據(jù)式（8）—式（11）計(jì)算得ΔU˙SOP的標(biāo)幺值為0.021 6+j0.006,SOP33 調(diào)整后電壓參考設(shè)定值（標(biāo)幺值）U˙′ref=0.991-j0.008,調(diào)整后上游節(jié)點(diǎn)25—節(jié)點(diǎn)27和節(jié)點(diǎn)5—節(jié)點(diǎn)6 負(fù)荷可恢復(fù),如圖3 所示。該部分供電范圍確定,共恢復(fù)負(fù)荷560 kW。

圖3 Vf 控制模式下SOP33 電壓調(diào)整過(guò)程Fig.3 Voltage adjustment process of SOP33 in Vf control mode

采用逐步戴維南等值計(jì)算方法（以下簡(jiǎn)稱本文方法）得到的各節(jié)點(diǎn)電氣量計(jì)算結(jié)果與潮流計(jì)算方法得到的計(jì)算結(jié)果對(duì)比如附錄C 表C3 所示?？梢钥闯霰疚姆椒ㄓ?jì)算結(jié)果與潮流計(jì)算結(jié)果接近,大部分節(jié)點(diǎn)電壓誤差均在2%以內(nèi),由于節(jié)點(diǎn)6 處于恢復(fù)路徑末端,因此電壓計(jì)算誤差略大,表明本文方法的結(jié)果具有較好的準(zhǔn)確度。

為驗(yàn)證本文所提方法的有效性,采用以下4 種方案進(jìn)行對(duì)比分析。方案1:文獻(xiàn)［15］中僅含TS 的錐優(yōu)化供電恢復(fù)方法。方案2:文獻(xiàn)［15］中含SOP的錐優(yōu)化供電恢復(fù)方法。方案3:僅含TS 的分布式供電恢復(fù)方法。方案4:本文含SOP 的分布式供電恢復(fù)方法。4 種方案的供電恢復(fù)結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表1。

由表1 可知,相較于方案1 和方案2,方案3 和方案4 可提高供電恢復(fù)負(fù)荷總量,擴(kuò)大供電恢復(fù)范圍。文獻(xiàn)［15］中的錐優(yōu)化方法采用CPLEX 求解器的求解時(shí)間為2.65 s,本文分布式供電方法中單個(gè)STU的計(jì)算時(shí)間為0.047 4 s,且不需要全局電氣量的配合。一般情況下,在不超過(guò)10 km 的典型線路中,本文方法的供電恢復(fù)時(shí)間不超過(guò)為2.2 s。此外,本文分布式方法參與計(jì)算的節(jié)點(diǎn)數(shù)量只有23 個(gè),與集中式錐優(yōu)化方法相比,避免了全部節(jié)點(diǎn)信息的交互計(jì)算,減少了全網(wǎng)信息傳遞和復(fù)雜參數(shù)計(jì)算的時(shí)間。隨著配電網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸?fù)雜程度提高,分布式供電恢復(fù)方法的優(yōu)越性會(huì)進(jìn)一步顯現(xiàn)。

表1 4 種供電恢復(fù)方案的結(jié)果對(duì)比Table 1 Result comparison of four types of power restoration schemes

3.2 IEEE 69 節(jié)點(diǎn)算例分析

為驗(yàn)證本文方法在更大規(guī)模配電網(wǎng)中的性能,采用IEEE 69 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)做進(jìn)一步仿真,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如附錄C 圖C2 所示。SOP71 和SOP73 分別代替聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)TS71 和TS73,運(yùn)行容量見(jiàn)附錄C 表C4。在節(jié)點(diǎn)24、31、40、46、55、60 和64 處分別接入DG,具體參數(shù)如附錄C 表C4 所示。節(jié)點(diǎn)電壓允許波動(dòng)區(qū)間標(biāo)幺值、線路最大傳輸容量、基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)功率取值同3.1 節(jié)算例。假設(shè)開(kāi)關(guān)6 和開(kāi)關(guān)7 斷開(kāi),在節(jié)點(diǎn)7 下游形成非故障停電區(qū),停電負(fù)荷總量為（2 977.85+j1 464.73）kV·A。

以節(jié)點(diǎn)7 為根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始非故障停電區(qū)的搜索,直至搜索到節(jié)點(diǎn)69 對(duì)應(yīng)的TS,節(jié)點(diǎn)71、73 對(duì)應(yīng)的SOP,末端節(jié)點(diǎn)26、53、57 以及節(jié)點(diǎn)55、75、77、78 對(duì)應(yīng)的DG。

根據(jù)已知參數(shù),節(jié)點(diǎn)69、71 和73 處的戴維南等值參數(shù)如附錄C 表C5 所示。

STU7 發(fā)送“ 優(yōu)先供電恢復(fù)計(jì)算”指令至STU69,在節(jié)點(diǎn)71 和73 處的SOP 等待恢復(fù)結(jié)果。節(jié)點(diǎn)10 恢復(fù)后,優(yōu)先恢復(fù)存在于SOP 的下游分支,此時(shí)SOP71 采用PQ控制方式,供電恢復(fù)及調(diào)整過(guò)程見(jiàn)附錄C 圖C3,恢復(fù)至節(jié)點(diǎn)44 時(shí)超出SOP 功率調(diào)整范圍,計(jì)算停止。SOP73 采用Vf控制方式進(jìn)行供電恢復(fù)計(jì)算,各個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓恢復(fù)過(guò)程見(jiàn)附錄C 圖C4,恢復(fù)節(jié)點(diǎn)53 后SOP73 超出功率約束而計(jì)算停止。

整個(gè)非故障停電區(qū)的恢復(fù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)附錄C表C6,形成的供電恢復(fù)方案如附錄C 圖C5 所示。

對(duì)比以下2 種分布式供電恢復(fù)方法的結(jié)果:

方法1:參考文獻(xiàn)［26］中僅含TS 的分布式供電恢復(fù)方法得到供電恢復(fù)結(jié)果,見(jiàn)附錄C 圖C6；方法2:含SOP 的分布式供電恢復(fù)方法。2 種分布式供電恢復(fù)方法的結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 2 種分布式供電恢復(fù)方法的結(jié)果對(duì)比Table 2 Result comparison of two distributed power restoration methods

對(duì)比2 種方法可看出,相較于方法1,SOP 接入配電網(wǎng)具有更好的供電恢復(fù)效果。方法2 中,SOP71 采用PQ控制,經(jīng)過(guò)調(diào)整輸出與負(fù)荷特性一致的功率支持,提高電源容量對(duì)恢復(fù)負(fù)荷的適應(yīng)性；SOP73 采用Vf控制方式抬高系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)電壓,擴(kuò)大了供電恢復(fù)范圍。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出了含SOP 的智能配電網(wǎng)分布式供電恢復(fù)方法,通過(guò)逐步戴維南等值計(jì)算方法,將微分方程簡(jiǎn)化為代數(shù)方程進(jìn)行電氣量約束條件計(jì)算。將SOP 納入配電網(wǎng)供電恢復(fù)中,根據(jù)分布式供電恢復(fù)方法中電氣量計(jì)算特點(diǎn)以及SOP 快速、靈活切換控制方式的特點(diǎn)提出了SOP 多種控制方式下電氣量的調(diào)整策略。

SOP 不同的控制方式為非故障停電區(qū)供電恢復(fù)提供功率和電壓支撐:SOP 采用PQ控制方式使電源功率得到最大程度利用,提高電源容量對(duì)待恢復(fù)負(fù)荷的適應(yīng)性；SOP 采用Vf控制方式抬高系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)電壓,提高了供電恢復(fù)能力。算例結(jié)果也驗(yàn)證了所提方法對(duì)配電網(wǎng)故障恢復(fù)具有良好效果。因此,在含SOP 的配電網(wǎng)中分布式供電恢復(fù)方法與SOP 相輔相成,實(shí)現(xiàn)非故障停電區(qū)域最大范圍的快速供電。

配電網(wǎng)的供電恢復(fù)是動(dòng)態(tài)過(guò)程,保證一定時(shí)間內(nèi)供電恢復(fù)策略的有效性對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行非常重要。本文采用逐步戴維南等值計(jì)算方法可以較好應(yīng)對(duì)供電恢復(fù)動(dòng)態(tài)過(guò)程,充分考慮SOP 輸出特性,采用電氣量迭代修正方法能夠快速修正各節(jié)點(diǎn)的電氣量,能夠很好應(yīng)對(duì)供電恢復(fù)的動(dòng)態(tài)過(guò)程,從而保證在一定時(shí)間內(nèi)供電恢復(fù)策略的有效性。

本文在處理含DG 的配電網(wǎng)供電恢復(fù)過(guò)程中,對(duì)DG 的接入做了一定的簡(jiǎn)化處理,在下一步工作中需要考慮不同綜合能源系統(tǒng)特性的多樣性以及運(yùn)行控制的差異性對(duì)供電恢復(fù)過(guò)程的影響。此外,本文對(duì)SOP 本身運(yùn)行的可靠性以及安裝部署經(jīng)濟(jì)性沒(méi)有進(jìn)行深入討論,下一步工作中需要進(jìn)一步探討SOP 在推廣應(yīng)用中的問(wèn)題。

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