考慮潮流越限風(fēng)險(xiǎn)的柔性交流配電網(wǎng)融冰優(yōu)化策略

張 璐，李晨語(yǔ)，蔡永翔，張?bào)慊郏?巍，陳 穎

（1. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院,北京市 100083；2. 貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院,貴州省貴陽(yáng)市 550007；3. 清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系,北京市 100084）

0 引言

近年來(lái),冰雪風(fēng)暴頻發(fā),中國(guó)南方地區(qū)冬天極易出現(xiàn)配電線路覆冰現(xiàn)象,覆冰造成的配電網(wǎng)線路故障給電網(wǎng)和用戶都帶來(lái)了巨大損失。僅2020年12 月,貴州、廣西和福建等地就有幾十條10 kV配電線路因嚴(yán)重覆冰導(dǎo)致倒桿斷線,影響正常供電。因此,亟須研究針對(duì)配電線路的融冰方法保證配電網(wǎng)的安全高效融冰。

熱力融冰耗時(shí)短且操作簡(jiǎn)單,具有較強(qiáng)的實(shí)用性,已成為當(dāng)前主流融冰方式［1-2］。常見(jiàn)的熱力融冰方法有過(guò)負(fù)荷融冰、交流融冰和直流融冰。過(guò)負(fù)荷融冰是通過(guò)增大電流產(chǎn)熱實(shí)現(xiàn)不停電融冰,在具備潮流轉(zhuǎn)移條件的配電網(wǎng)中有較好的應(yīng)用前景［3］；交直流融冰則是在線路停電后利用外加交直流電源通過(guò)短路電流升溫融冰。移動(dòng)融冰裝置（mobile deicing device,MDID）是在車上配置直流電源實(shí)現(xiàn)線路融冰［4］。相比于固定融冰裝置,MDID 調(diào)配更加靈活,但需要額外考慮交通網(wǎng)的影響。

配電網(wǎng)所處環(huán)境多樣、拓?fù)鋸?fù)雜、分支線較多,且停電后會(huì)直接導(dǎo)致用戶失電,輸電網(wǎng)的傳統(tǒng)融冰方式優(yōu)勢(shì)減弱。過(guò)負(fù)荷融冰可實(shí)現(xiàn)不停電融冰,但配電網(wǎng)通常輻射狀運(yùn)行,潮流轉(zhuǎn)移困難,且過(guò)度增大電流易出現(xiàn)潮流越限。以智能軟開(kāi)關(guān)（soft open point,SOP）為代表的柔性互聯(lián)裝置能夠打破配電網(wǎng)潮流轉(zhuǎn)移困難的壁壘,實(shí)現(xiàn)配電線路的功率靈活轉(zhuǎn)供。目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)從電壓無(wú)功控制、饋線負(fù)載平衡、快速供電恢復(fù)等角度對(duì)SOP 進(jìn)行研究［5-9］,文獻(xiàn)［6］利用SOP 功率集中控制進(jìn)行連續(xù)快速調(diào)壓,降低主動(dòng)配電網(wǎng)中的電壓波動(dòng)和網(wǎng)絡(luò)損耗。文獻(xiàn)［8］提出了配電網(wǎng)不同運(yùn)行模式下的SOP控制策略。近年來(lái),基于SOP 的配電網(wǎng)過(guò)負(fù)荷融冰方式逐漸開(kāi)始被關(guān)注［10-11］,其功率轉(zhuǎn)移能力可增強(qiáng)配電網(wǎng)潮流轉(zhuǎn)移的靈活性。同時(shí),國(guó)內(nèi)外學(xué)者也開(kāi)展了相關(guān)理論研究［12-16］,文獻(xiàn)［13］設(shè)計(jì)了一種上下?tīng)恳€形成電流環(huán)的融冰模塊。文獻(xiàn)［16］提出利用移相變壓器改變相角轉(zhuǎn)移潮流的方法實(shí)現(xiàn)不停電融冰。但是,上述文獻(xiàn)均沒(méi)有考慮如何平衡融冰效果和融冰時(shí)過(guò)電流帶來(lái)的潮流越限風(fēng)險(xiǎn)。

盡管SOP 可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)供功率實(shí)現(xiàn)線路的不停電融冰,但是必須在關(guān)注融冰效果的同時(shí)兼顧融冰時(shí)的潮流越限風(fēng)險(xiǎn),以保障負(fù)荷的持續(xù)供電。此外,受限于SOP 位置與配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?SOP 難以實(shí)現(xiàn)分支線路融冰。MDID 位置靈活,可適用于短距離線路融冰,但MDID 的移動(dòng)調(diào)度受到交通狀況和路況限制。文獻(xiàn)［17］提出MDID 在運(yùn)行時(shí)具有比其他車輛更高的優(yōu)先級(jí)。文獻(xiàn)［18］建立了日前-日內(nèi)兩階段魯棒優(yōu)化模型,日前優(yōu)化MDID 的初始位置,實(shí)時(shí)優(yōu)化MDID 路線,增強(qiáng)輸電網(wǎng)抵御冰災(zāi)能力。因此,SOP 與MDID 具有較強(qiáng)的互補(bǔ)性,通過(guò)合理的時(shí)空協(xié)調(diào)配合可有效提升融冰效果。

本文以含SOP 的柔性配電網(wǎng)為研究對(duì)象,在文獻(xiàn)［17-18］MDID 模型的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步考慮了MDID 的交通運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)約束,針對(duì)配電網(wǎng)線路缺乏完備融冰方法的情況,建立了SOP 和MDID 協(xié)調(diào)融冰的雙層優(yōu)化模型,提出配電網(wǎng)多時(shí)段融冰優(yōu)化策略。通過(guò)對(duì)SOP 功率和MDID 調(diào)度路線的優(yōu)化,兼顧配電網(wǎng)融冰效果和潮流越限風(fēng)險(xiǎn)。采用算例仿真驗(yàn)證了所提模型和方法的有效性。

1 融冰綜合風(fēng)險(xiǎn)分析

在融冰過(guò)程中要考慮兩方面風(fēng)險(xiǎn):一方面是融冰過(guò)程中因覆冰增長(zhǎng)、載荷超過(guò)最大可承受能力可能引起的線路斷線風(fēng)險(xiǎn)；另一方面是以融冰為目的的功率轉(zhuǎn)移可能引發(fā)的潮流越限風(fēng)險(xiǎn)。

1.1 覆冰下的配電線路斷線風(fēng)險(xiǎn)分析

覆冰下的配電線路斷線風(fēng)險(xiǎn)由冰風(fēng)暴天氣下覆冰增長(zhǎng)量決定。

1.1.1 覆冰厚度增長(zhǎng)分析

在冰風(fēng)暴天氣下,覆冰增速通常較快,因此,需要分析覆冰增長(zhǎng)量對(duì)融冰優(yōu)化決策的影響。單位時(shí)間覆冰增長(zhǎng)量ΔR的表達(dá)式為［19］:

式中:ρ1為冰的密度；ρ0為凍雨的密度；Sj為區(qū)域j的降水強(qiáng)度；Wj為區(qū)域j的飽和空氣中液態(tài)水含量,Wj=0.067S0.846j；Vj為 區(qū) 域j的 風(fēng) 速；αd為 考 慮 微 地形因素對(duì)覆冰影響的修正系數(shù),風(fēng)口或迎風(fēng)坡等特殊地形會(huì)增強(qiáng)風(fēng)速使覆冰增厚,對(duì)于平原地形αd取1.0,對(duì)于加強(qiáng)風(fēng)速地形αd取1.0～1.3,對(duì)于削弱風(fēng)速地形αd取0.8～1.0。

1.1.2 配電線路斷線風(fēng)險(xiǎn)

當(dāng)線路覆冰厚度增加時(shí),線路的故障概率增加。根據(jù)線路設(shè)計(jì)的覆冰厚度臨界值,通過(guò)簡(jiǎn)化的線性模型［20］計(jì)算覆冰線路l在第T個(gè)時(shí)段的覆冰厚度為Rl(T)的故障概率P(Rl(T))為:

1.2 潮流越限風(fēng)險(xiǎn)分析

SOP 需要通過(guò)轉(zhuǎn)移功率實(shí)現(xiàn)產(chǎn)熱,進(jìn)而滿足融冰需求。因此,容易引起電壓、電流越限問(wèn)題。

在融冰條件下,考慮到融冰時(shí)載流量受到外界溫度等因素影響,電流的極限值取最大允許融冰電流。最大允許融冰電流為在相應(yīng)的環(huán)境溫度下,使線路溫度在規(guī)程規(guī)定安全范圍內(nèi)的最大電流為:

2 SOP 與MDID 融 冰 模 型

2.1 基于SOP 的配電線路融冰模型

SOP 可通過(guò)調(diào)節(jié)兩條交流線路間流過(guò)的功率實(shí)現(xiàn)潮流融冰［21-23］,調(diào)節(jié)過(guò)程中需滿足VSC 的容量約束為:

式中:ASOP為SOP 的損耗系數(shù)；PVSC1和PVSC2分別為SOP 中 換 流 器1 和 換 流 器2 的 有 功 功 率；QVSC1和QVSC2分別為SOP 中換流器1 和換流器2 的無(wú)功功率。

對(duì)于SOP 轉(zhuǎn)移潮流融冰,假設(shè)某一個(gè)融冰時(shí)段內(nèi)溫度、風(fēng)速等因素不變,根據(jù)熱平衡方程,覆冰厚度減少量由融冰電流決定。配電網(wǎng)線路呈輻射狀運(yùn)行,各支路段電流不同。為最大限度保證融冰,選擇線路間含SOP 支路的最小電流表示線路的融冰電流I為:

式中:Rl,t-1為周期t-1 時(shí)線路l的總覆冰厚度；R0為線路的初始覆冰厚度；Rmelt(?)為融冰電流函數(shù)。

常態(tài)下,通過(guò)SOP 進(jìn)行潮流優(yōu)化實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行［22］；覆冰情況下,采用本文過(guò)負(fù)荷融冰方法實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)降低。

2.2 MDID 融冰模型

MDID 是利用直流融冰的原理,在卡車上安裝換流器、移動(dòng)電源、變壓器等設(shè)備進(jìn)行融冰。MDID行駛到覆冰線路所在位置,將覆冰線路三相導(dǎo)線中的兩相并聯(lián),再與剩余一相導(dǎo)線接通直流電源的正負(fù)極進(jìn)行融冰。一般認(rèn)為線路在MDID 融冰后,線路的覆冰厚度為0。整個(gè)過(guò)程包括斷電、融冰、復(fù)電這3 個(gè)步驟,通常需要4 h［17］,具體受覆冰程度、現(xiàn)場(chǎng)條件及環(huán)境的影響。此外,還應(yīng)考慮MDID 到指定線路的交通運(yùn)行時(shí)間。由于MDID 在冰雪天氣的交通道路上運(yùn)行,需要考慮斷路險(xiǎn)路、擁擠程度以及通行距離,以保證高效融冰。

當(dāng)線路使用MDID 融冰時(shí),線路l的覆冰厚度可以表示為:

3 SOP 與MDID 動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)融冰策略模型

通過(guò)SOP 互聯(lián)的配電線路可以利用功率轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)不停電融冰,而未通過(guò)SOP 互聯(lián)的線路則需要通過(guò)MDID 進(jìn)行停電融冰。SOP 功率調(diào)控融冰與MDID 融冰相互影響:一方面,當(dāng)MDID 融冰時(shí)會(huì)斷開(kāi)相應(yīng)線路,改變其他線路潮流分布,進(jìn)而影響SOP 的優(yōu)化結(jié)果；另一方面,基于SOP 功率調(diào)控的融冰方案會(huì)改變覆冰情況,進(jìn)而影響MDID 路線。求解方面,由于不同優(yōu)化變量特點(diǎn)不同且變量數(shù)目較多,若將SOP 功率和MDID 的路線統(tǒng)一混合優(yōu)化,會(huì)產(chǎn)生較多不可行解進(jìn)而導(dǎo)致解空間指數(shù)增長(zhǎng),影響求解效率。因此,本文建立雙層優(yōu)化模型［24-25］。其中,上層生成MDID 路線并將更新后的配電網(wǎng)拓?fù)渑c潮流分布傳遞至下層；下層對(duì)SOP 的有功、無(wú)功功率進(jìn)行優(yōu)化,并將SOP 融冰時(shí)線路斷線風(fēng)險(xiǎn)返回至上層。在此基礎(chǔ)上,上層考慮覆冰時(shí)所有線路斷線風(fēng)險(xiǎn)重新優(yōu)化MDID 路線。最終,通過(guò)上、下層模型迭代得到最優(yōu)融冰方案。

3.1 雙層優(yōu)化模型

3.1.1 上層模型

上層以覆冰下的配電網(wǎng)所有線路斷線風(fēng)險(xiǎn)最小為目標(biāo),考慮道路堵塞等原因?qū)е碌慕煌ňW(wǎng)對(duì)MDID 移動(dòng)時(shí)長(zhǎng)和可行性影響,優(yōu)化MDID 路線。線路的斷線風(fēng)險(xiǎn)可表示為融冰時(shí)所有時(shí)段全部線路的時(shí)變故障率以及故障后果之積,表達(dá)式為:

式中:Cmelt,MDID為MDID 融冰線路的斷線風(fēng)險(xiǎn)；Cmelt,SOP為SOP 融冰線路的斷線風(fēng)險(xiǎn)；Lbra為配電網(wǎng)覆冰支線路總數(shù)；Lmain為配電網(wǎng)與SOP 相連的線路總數(shù)；Tm為融冰時(shí)段總數(shù)；te為一個(gè)融冰周期的時(shí)間。

上層模型的約束條件為MDID 的交通時(shí)長(zhǎng)和啟動(dòng)融冰約束。

1）交通時(shí)長(zhǎng)約束

MDID 的行駛時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成覆冰下的斷線風(fēng)險(xiǎn)增加,表達(dá)式為:

式中:ttrans為MDID 的交通運(yùn)行時(shí)長(zhǎng),在計(jì)算過(guò)程中考慮到道路的擁擠程度。

2）啟動(dòng)融冰約束

當(dāng)線路的覆冰厚度不超過(guò)融冰預(yù)警值0.4 cm時(shí),不對(duì)線路進(jìn)行融冰操作,以免造成融冰次數(shù)冗余［26］,增加配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)損耗。

式中:Ui,max和Ui,min分別為節(jié)點(diǎn)i電壓的最大值和最小值；Imelt,l,T為第T個(gè)時(shí)段線路l的最大載流量；Il,T為第T個(gè)時(shí)段線路l的電流。

下層模型的約束包括電壓、電流約束,潮流平衡約束以及SOP 運(yùn)行約束、轉(zhuǎn)移功率約束。融冰時(shí)停電負(fù)荷的剩余負(fù)荷；PLOADi,T為第T個(gè)時(shí)段節(jié)點(diǎn)i連接線路正常運(yùn)行負(fù)荷的有功功率。

3.2 求解方法

針對(duì)本文所建立的非線性雙層優(yōu)化模型,采用精英保留策略的遺傳算法求解。精英保留策略即保留父代中的優(yōu)良個(gè)體直接進(jìn)入子代［27］,求解流程如圖1 所示。

圖1 求解方法的流程圖Fig.1 Flow chart of solution method

求解步驟如下:

步驟1:設(shè)置初始參數(shù),包括配電系統(tǒng)參數(shù)、覆冰厚度、MDID 初始位置。設(shè)置MDID 路線染色體長(zhǎng)度,交叉概率為0.600,變異概率為0.001,種群數(shù)量為100 個(gè),最大迭代次數(shù)為100 次。

步驟2:初始化種群,隨機(jī)生成滿足約束條件式（17）、式（18）的上層MDID 路線。同時(shí),設(shè)置上層迭代次數(shù)KU為1。

步驟3:首先,對(duì)于上層MDID 的每種路線,將SOP 有功、無(wú)功功率編碼,初始化種群,下層生成滿足約束條件的式（23）至式（28）的所有SOP 初始有功、無(wú)功功率,下層迭代次數(shù)KL設(shè)為1。然后,通過(guò)式（19）、式（20）計(jì)算下層函數(shù)適應(yīng)度值,進(jìn)行選擇、交叉和變異操作,并更新種群,尋找最優(yōu)解。最后,將優(yōu)化結(jié)果返回到上層。

步驟4:計(jì)算上層函數(shù)適應(yīng)度值,如式（14）至式（16）所示,進(jìn)行選擇、交叉和變異操作,并更新種群,尋找最優(yōu)解。確定是否達(dá)到最大允許的迭代次數(shù),如果達(dá)到,則計(jì)算結(jié)束,否則更新上層的數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)到步驟3。

4 算例分析

本文通過(guò)構(gòu)建手拉手IEEE 33 節(jié)點(diǎn)交流配電網(wǎng)模型驗(yàn)證所提方法的有效性。通過(guò)114 節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)模型證明所提方法的適用性。

4.1 算例介紹

本文算例由2 個(gè)IEEE 33 節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)改進(jìn)得到,具體參數(shù)見(jiàn)文獻(xiàn)［28］。主干線路末端通過(guò)SOP互聯(lián),線路間SOP 的容量為3 000 kV·A。2 條線路均有覆冰情況,默認(rèn)同一條支路的所有節(jié)點(diǎn)覆冰情況相同,支路19-22、23-25、52-55、59-66 分別和交通網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)1、11、2、9 對(duì)應(yīng)。系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D2 所示,其對(duì)應(yīng)的交通網(wǎng)如附錄A 圖A1 所示。

圖2 手拉手IEEE 33 節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)拓?fù)浼案脖闆rFig.2 Topology and icing of hand-in-hand IEEE 33-bus distribution network

根據(jù)氣象預(yù)測(cè),假設(shè)10:00—20:00 有冰雪風(fēng)暴發(fā)生；已知10:00 時(shí)的支路1-18、34-51 的覆冰厚度分別為0.40 cm、0.35 cm,支路19-22、23-25、52-55、59-66 的覆冰厚度分別為0.40、0.39、0.35、0.36 cm。從12:00 啟動(dòng)融冰,融冰過(guò)程中考慮到冰層受重力影響,在線路上表面冰層完全融化時(shí)則會(huì)導(dǎo)致冰層脫落。線路的融冰時(shí)間可控制在2 h 以內(nèi),但需要考慮MDID 的交通運(yùn)行時(shí)間以及設(shè)備安裝時(shí)間,因此,以4 h 為一個(gè)融冰時(shí)段,整個(gè)融冰周期分為5 個(gè)時(shí)段。融冰周期內(nèi)假設(shè)負(fù)荷按照一定規(guī)律波動(dòng),以20:00 的負(fù)荷為參照,各時(shí)段負(fù)荷可表示為（0.95,0.90,0.90,0.95,1.00）。不進(jìn)行融冰時(shí),對(duì)線路的覆冰厚度按照時(shí)段變化進(jìn)行預(yù)測(cè),如附錄A 表A1 所示?？梢?jiàn),隨著線路中覆冰增長(zhǎng)極易引起線路故障。

4.2 方案對(duì)比

本文提出4 種方案,在MATLAB 2017b 中進(jìn)行仿真,對(duì)本文所提方法和不考慮MDID 融冰、不考慮交通網(wǎng)擁擠程度,以及運(yùn)用不同的過(guò)負(fù)荷融冰手段進(jìn)行對(duì)比。

方案1:本文所提方法；

方案2:不考慮MDID 融冰,只考慮SOP 融冰；

方案3:不考慮交通網(wǎng)影響,利用SOP 和MDID協(xié)調(diào)融冰；

方案4:基于無(wú)功補(bǔ)償器的過(guò)負(fù)荷融冰方法。

不同方案線路覆冰的厚度情況如圖3 所示,優(yōu)化結(jié)果如附錄A 表A2 所示。

從圖3 可以看出,所提4 種方案支路1-18、34-51融冰方案相同,均為2 條線路不同時(shí)段內(nèi)交替融冰。方案1 和方案4 的融冰方案相同,由附錄A 表A2 可知,方案4 的目標(biāo)函數(shù)值高于方案1,導(dǎo)致配電網(wǎng)的潮流越限風(fēng)險(xiǎn)增加。所提4 種方案的計(jì)算時(shí)間均在70 s 以 內(nèi),僅 對(duì)SOP 優(yōu) 化 時(shí),用 時(shí) 僅 為SOP 與MDID 協(xié)調(diào)優(yōu)化的1/3,利用不同方式融冰和不考慮交通網(wǎng)影響與本文所提方案計(jì)算時(shí)間相近。

圖3 不同方案線路覆冰的厚度Fig.3 Ice-cladding thickness of lines in different schemes

方案1 的具體融冰計(jì)劃如圖4 所示。以時(shí)段1為例,對(duì)支路1-18 融冰,SOP 轉(zhuǎn)移功率如圖4 的SOP 處標(biāo)識(shí)。根據(jù)式（6）和式（11）中SOP 轉(zhuǎn)移功率對(duì)電壓的影響和對(duì)融冰效果分析可知,SOP 的有功功率和無(wú)功功率融冰效果相同,由于線路中r

圖4 不同時(shí)段的融冰計(jì)劃圖Fig.4 Diagram of de-icing plan in different time periods

由于方案2 沒(méi)有與MDID 的協(xié)調(diào)配合,支路19-22、23-25、52-55、59-66 覆冰厚度一直呈上升狀態(tài),導(dǎo)致覆冰斷線風(fēng)險(xiǎn)值達(dá)到142 816.14 kW·h,遠(yuǎn)高于方案1 和方案4 的覆冰斷線風(fēng)險(xiǎn)值（67 049 kW·h）。

在方案3 中,MDID 在行進(jìn)過(guò)程中只考慮了路線最優(yōu)而沒(méi)有考慮交通堵塞。從交通網(wǎng)節(jié)點(diǎn)11 至節(jié)點(diǎn)9 的行進(jìn)過(guò)程中,方案1 選擇的路線為11-12-10-9,方案3 選擇的路線為11-12-9,如附錄A 圖A2所示。方案1 避開(kāi)了節(jié)點(diǎn)12 直達(dá)節(jié)點(diǎn)9 的擁堵路段,雖然總路程有所增加,但減少了MDID 的總通行時(shí)間,覆冰斷線風(fēng)險(xiǎn)值比方案3 減少了1 351 kW·h,方案3 增加的斷線風(fēng)險(xiǎn)源于MDID 通行時(shí)覆冰厚度的增長(zhǎng)。因此,本文所提方案能夠有效縮短MDID的總體運(yùn)行時(shí)間。

在方案4 中,由于只存在無(wú)功補(bǔ)償器,雖然得出的融冰決策和方案1 相同,但是調(diào)節(jié)線路的無(wú)功功率不能兼顧線路融冰和潮流不越限,因此,方案4 的目標(biāo)函數(shù)值高于方案1,增加了融冰過(guò)程中的潮流越限風(fēng)險(xiǎn)。

本文設(shè)置的收斂條件為:完成進(jìn)化迭代次數(shù),則跳出循環(huán),認(rèn)為收斂。由于采用遺傳算對(duì)本文所模型求解,每次計(jì)算迭代收斂情況不一樣,本文選取5 次結(jié)果的平均情況,統(tǒng)計(jì)收斂情況如附錄A 圖A3所示?？梢钥闯?精英保留的遺傳算法能夠提高尋優(yōu)效率和收斂速度、避免算法陷入局部最優(yōu),在60 次左右達(dá)到收斂。

4.3 114 節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)模型

采用5 條線路的114 節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)模型進(jìn)行仿真,配電網(wǎng)線路均為L(zhǎng)GJ-120 型導(dǎo)線,線路中原有5 個(gè)SOP,容量均為3 000 kV·A,5 條線路除節(jié)點(diǎn)17、18處均有覆冰情況。系統(tǒng)拓?fù)淙绺戒汚 圖A4 所示,114 節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)對(duì)應(yīng)的交通網(wǎng)如圖A5 所示。支路24-28、52-53、72-75、97-100、109-112 對(duì)應(yīng)的交通網(wǎng)節(jié)點(diǎn)分別為7、10、13、5、1。

10:00 時(shí),5 條線路的覆冰厚度分別為0.30、0.40、0.31、0.40、0.35 cm。在12:00 時(shí),啟動(dòng)融冰計(jì)劃,氣象數(shù)據(jù)與手拉手IEEE 33 節(jié)點(diǎn)算例相同,進(jìn)一步分析不同時(shí)段內(nèi)的融冰決策如附錄A 圖A6所示。

在114 節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)融冰決策中,總的覆冰下斷線風(fēng)險(xiǎn)為118 203.91 kW·h,SOP 綜合融冰風(fēng)險(xiǎn)為77 021 kW·h。第1 個(gè)時(shí)段中,對(duì)覆冰最為嚴(yán)重且線路重要程度也最高的支路29-51、76-96、101-102 進(jìn)行融冰。此時(shí),5 個(gè)SOP 均參與潮流轉(zhuǎn)移,支路29-51、76-96、101-102 的 最 大 電 流 分 別 達(dá) 到342.50、196.61、196.61 A,小于第1 個(gè)時(shí)段的最大融冰電流限制530.84 A,第4 個(gè)時(shí)段同理。在第2 個(gè)時(shí)段中,支路1-16、54-71 融冰均需要支路29-51 提供功率支撐,但由于支路29-51 的功率有限,因此,為支路54-71 提供的潮流只能確保其覆冰厚度不增加,而支路1-16 可以通過(guò)SOP2 轉(zhuǎn)供功率實(shí)現(xiàn)完全融冰。同理,在第3 和第5 個(gè)時(shí)段中,選擇重要程度高且覆冰最嚴(yán)重的支路54-71、103-106、113-114 進(jìn)行融冰,每個(gè)時(shí)段內(nèi)各個(gè)SOP 的功率如附錄A 圖A7 所示。

在不同時(shí)段內(nèi),通過(guò)多個(gè)SOP 的有功功率和無(wú)功功率的協(xié)調(diào)潮流優(yōu)化調(diào)度對(duì)互聯(lián)線路進(jìn)行融冰,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)熱量在某一條線路的聚集,將風(fēng)險(xiǎn)分?jǐn)偟蕉鄺l線路。因此,能夠增加配電網(wǎng)的總產(chǎn)熱量,保證配電網(wǎng)線路的安全運(yùn)行和高效融冰。

5 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)含SOP 的柔性配電網(wǎng),提出了一種綜合考慮覆冰斷線風(fēng)險(xiǎn)和潮流越限風(fēng)險(xiǎn)的配電網(wǎng)SOP 和MDID 融冰計(jì)劃優(yōu)化方法。所得結(jié)論如下:

1）建立了計(jì)及交通網(wǎng)影響的配電網(wǎng)SOP 和MDID 融冰雙層優(yōu)化調(diào)度模型,充分考慮了SOP 的靈活調(diào)節(jié)能力和MDID 的機(jī)動(dòng)性,能夠根據(jù)冰災(zāi)預(yù)警情況制定配電網(wǎng)多時(shí)段優(yōu)化運(yùn)行計(jì)劃。

2）通過(guò)SOP 與MDID 在融冰策略上的協(xié)調(diào)配合,可顯著提升融冰效率,有效平衡覆冰斷線風(fēng)險(xiǎn)和潮流越限風(fēng)險(xiǎn)的矛盾,保證配電網(wǎng)運(yùn)行安全。

3）與無(wú)功補(bǔ)償器融冰相比,基于SOP 互聯(lián)的配電網(wǎng)線路融冰具有快速、靈活、功率可大范圍轉(zhuǎn)移的特點(diǎn),能夠充分發(fā)揮有功和無(wú)功功率的融冰作用,實(shí)踐中應(yīng)充分利用SOP 的融冰潛力。

4）本文研究重點(diǎn)在于SOP 與MDID 的配合,因此,未考慮采用傳統(tǒng)常開(kāi)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)重構(gòu)的方式,所以未設(shè)置分支線路聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)。下一步將研究考慮SOP、MDID 和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)相配合的配電線路融冰方法。

附錄見(jiàn)本刊網(wǎng)絡(luò)版（http：//www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx），掃英文摘要后二維碼可以閱讀網(wǎng)絡(luò)全文。