配電網(wǎng)多故障分場(chǎng)景動(dòng)態(tài)修復(fù)策略研究

張赤坤 熊杰

摘要：針對(duì)ADN發(fā)生多故障時(shí)的快速恢復(fù)供電問(wèn)題，在ADN分層控制技術(shù)以及“主動(dòng)性”資源的基礎(chǔ)上，建立了基于MAS的ADN多故障分區(qū)、分場(chǎng)景動(dòng)態(tài)修復(fù)模型。同時(shí)，考慮到故障修復(fù)過(guò)程中突發(fā)新故障的情況，通過(guò)多代理系統(tǒng)動(dòng)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(chǎng)景搶修；故障恢復(fù)

1引言

隨著多電源形式的接入以及負(fù)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(duì)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(lái)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钌踔猎斐墒鹿省Ｒ虼耍槍?duì)ADN發(fā)生多故障時(shí)的快速恢復(fù)供電問(wèn)題，在ADN分層控制技術(shù)以及“主動(dòng)性”資源的基礎(chǔ)上，建立了基于MAS 的ADN多故障分區(qū)、分場(chǎng)景動(dòng)態(tài)修復(fù)模型。同時(shí)，考慮到故障修復(fù)過(guò)程中突發(fā)新故障的情況，通過(guò)多代理系統(tǒng)動(dòng)態(tài)更新策略，盡快完成故障修復(fù)工作。

2主動(dòng)負(fù)荷分類(lèi)和故障區(qū)域劃分

2.1主動(dòng)負(fù)荷分類(lèi)

隨著電器智能化及需求響應(yīng)技術(shù)的發(fā)展，用戶(hù)能夠響應(yīng)一定的激勵(lì)機(jī)制，主動(dòng)參與到電網(wǎng)的調(diào)度中，從而實(shí)現(xiàn)了用戶(hù)與電網(wǎng)的互動(dòng)。按照負(fù)荷參與電網(wǎng)調(diào)度的不同程度，將主動(dòng)配電網(wǎng)負(fù)荷分為不可控負(fù)荷、可控負(fù)荷以及可調(diào)負(fù)荷3類(lèi)：

1）不可控負(fù)荷即固定負(fù)荷，這類(lèi)負(fù)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(fù)荷主要為可中斷負(fù)荷，電力公司已經(jīng)與用戶(hù)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(hù)遵循合同中的規(guī)定將這類(lèi)負(fù)荷中斷和削減。

3）可調(diào)負(fù)荷主要為可轉(zhuǎn)移負(fù)荷，是指負(fù)荷使用情況隨實(shí)時(shí)電價(jià)的變化而變化，通過(guò)調(diào)節(jié)某些時(shí)刻的用電需求，從而達(dá)到削減負(fù)荷的目的。

由于可控負(fù)荷和可調(diào)負(fù)荷屬于靈活性資源，即在緊急狀態(tài)分別通過(guò)直接負(fù)荷控制技術(shù)和激勵(lì)機(jī)制能夠改變負(fù)荷的接入功率。因此，將可控負(fù)荷和可調(diào)負(fù)荷統(tǒng)稱(chēng)為主動(dòng)負(fù)荷

2.2故障區(qū)域劃分

為了快速恢復(fù)失電負(fù)荷供電，按照以下原則將主動(dòng)配電網(wǎng)的非故障失電區(qū)域進(jìn)行劃分。某主動(dòng)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(gè)故障點(diǎn)時(shí)，則將該故障點(diǎn)與其所在線路末端之間的區(qū)域作為一個(gè)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(gè)故障點(diǎn)時(shí)，則以故障點(diǎn)到故障點(diǎn)之間的區(qū)域作為一個(gè)子區(qū)

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

3）若兩個(gè)子區(qū)域之間存在聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)時(shí)，則將兩個(gè)子區(qū)域進(jìn)行互聯(lián)，形成一個(gè)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(chǎng)景劃分

為了盡快恢復(fù)失電負(fù)荷供電，并充分利用光伏、儲(chǔ)能、DG、饋線和主動(dòng)負(fù)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(dòng)性以及儲(chǔ)能的容量限制，將光伏和儲(chǔ)能組成光儲(chǔ)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(shí)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(chǔ)系統(tǒng)、饋線和DG統(tǒng)稱(chēng)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(shí)際配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷分布情況下的配電網(wǎng)的最大負(fù)荷供應(yīng)能力。當(dāng)DER接入配電網(wǎng)后，由于光儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)的波動(dòng)性，各時(shí)段的最大供電能力值將不同。因此，參考文獻(xiàn)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(shí)際配電網(wǎng)中DER的最大負(fù)荷供應(yīng)能力，即在滿(mǎn)足支路功率約束和節(jié)點(diǎn)電壓約束的條件下DER所能供給的最大負(fù)荷功率。假設(shè)饋線的供電功率為定值，而光儲(chǔ)系統(tǒng)的供電功率隨單位時(shí)間變化即單位時(shí)間內(nèi)保持不變。

（2）最大可調(diào)節(jié)能力

主動(dòng)配電網(wǎng)最大可調(diào)節(jié)能力是指利用主動(dòng)控制技術(shù)對(duì)非故障失電區(qū)域內(nèi)主動(dòng)負(fù)荷進(jìn)行控制，得到主動(dòng)負(fù)荷的最大可調(diào)節(jié)功率。其中，主動(dòng)負(fù)荷包括可中斷負(fù)荷和可轉(zhuǎn)移負(fù)荷。

（3）最大恢復(fù)能力

主動(dòng)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(guò)形成分布式能源孤島供電以及調(diào)節(jié)主動(dòng)負(fù)荷，能夠恢復(fù)的最大負(fù)荷功率。因此，主動(dòng)配電網(wǎng)最大恢復(fù)能力分為DER 最大供電能力以及主動(dòng)負(fù)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(shí)體，具有一定的智能性，可感知周?chē)h(huán)境的變化并利用自身知識(shí)來(lái)協(xié)調(diào)自己的行為。多代理系統(tǒng)可以認(rèn)為是多個(gè)代理之間按照約定的協(xié)議通過(guò)通信和協(xié)調(diào)來(lái)完成目標(biāo)任務(wù)。每個(gè)代理或者可以獨(dú)自完成某個(gè)問(wèn)題，或者可以解決某個(gè)高級(jí)問(wèn)題的一部分，而且可以隨周?chē)h(huán)境進(jìn)行調(diào)整自己的行為狀態(tài)，并且主動(dòng)地與其他的代理進(jìn)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(duì)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(shí)/數(shù)據(jù)庫(kù)模塊和故障修復(fù)決策模塊。其中，通信模塊負(fù)責(zé)各個(gè)代理交流和溝通的信息傳送；知識(shí)/數(shù)據(jù)庫(kù)模塊用于存儲(chǔ)來(lái)自于與其他代理的交互過(guò)程或者以往處理過(guò)的問(wèn)題的已有知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)；信息整合分析模塊負(fù)責(zé)將有關(guān)故障的全部信息進(jìn)行整合分析；故障修復(fù)決策模塊根據(jù)區(qū)域代理上報(bào)的各子區(qū)域各時(shí)段的最優(yōu)恢復(fù)策略，以綜合經(jīng)濟(jì)損失最少為目標(biāo)函數(shù)，并采用DBCC算法優(yōu)化，得到整個(gè)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(dòng)配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，它負(fù)責(zé)采集DER、主動(dòng)負(fù)荷、饋線、開(kāi)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(fù)責(zé)接收各子區(qū)域代理上報(bào)的各自區(qū)域內(nèi)的各時(shí)段及場(chǎng)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(kāi)關(guān)操作代理、子區(qū)域主動(dòng)負(fù)荷代理以及子區(qū)域DER代理，負(fù)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(gè)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(dòng)負(fù)荷的調(diào)節(jié)功率，在滿(mǎn)足約束條件的情況下，并得到本時(shí)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(chǔ)DER的信息。當(dāng)主動(dòng)配電網(wǎng)故障發(fā)生時(shí)，可以利用光儲(chǔ)系統(tǒng)以及DG可帶失電負(fù)荷孤島運(yùn)行的特點(diǎn)，為失電負(fù)荷供電。

3）子區(qū)域主動(dòng)負(fù)荷代理。子區(qū)域主動(dòng)負(fù)荷代理存儲(chǔ)負(fù)荷動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和節(jié)點(diǎn)屬性信息，檢測(cè)負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)主動(dòng)配電網(wǎng)故障發(fā)生時(shí)，利用主動(dòng)負(fù)荷的可控性，切除可中斷負(fù)荷和轉(zhuǎn)移可調(diào)節(jié)負(fù)荷，優(yōu)先恢復(fù)重要負(fù)荷的供電。

4）子區(qū)域開(kāi)關(guān)操作代理。子區(qū)域開(kāi)關(guān)操作代理由開(kāi)關(guān)操作集構(gòu)成，負(fù)責(zé)隔離故障，以及通過(guò)操作代理閉合或斷開(kāi)分段開(kāi)關(guān)以實(shí)現(xiàn)失電負(fù)荷恢復(fù)供電的功能。

（5）搶修小隊(duì)代理

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

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