智能配電網自愈控制方法綜述＊

潘杰，劉勇村，葉云峰，儀登富

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智能配電網自愈控制方法綜述＊

潘杰1，劉勇村2，葉云峰2，儀登富2

（1.深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518116；2.廣州長川科技有限公司，廣東 廣州 510730）

主要對智能配電網自愈控制方法進行了綜述，重點討論了智能配電網自愈控制方法，包括傳統控制方法、基于智能算法的控制方法以及混合算法的控制方法，并對未來智能配電網的研究趨勢進行了展望。

智能配電網；自愈控制；線路故障；母線

自愈式智能配電網的重要特征和建成的重要標志。配電網自愈是指對電網的運行狀態進行不間斷的在線自我評估，并采用一定的控制手段及時發現、快速診斷和消除故障隱患；在故障發生時，在沒有或少量認為干預的情況下，能夠快速定位、隔離故障，恢復非故障失電區域供電，避免大規模停電事故。電網自愈控制以不間斷供電為控制原則，電網的自愈控制一般有四種結果：避免故障發生、故障發生后不失去負荷、故障發生后失去部分不重要負荷、故障無法恢復。

因此，電網自愈的控制目標是：盡量避免系統發生故障，面對系統進行運行優化和預防控制，對各種不正常運行狀態及時進行糾正；一旦不可避免地發生故障，通過緊急恢復控制，及時切除故障線路，對非故障失電區域盡快恢復供電，并且盡量恢復所有負荷的供電；如果無法全部恢復，則必須恢復重要負荷的供電。

1 配電網故障自愈模型

配電網的故障自愈是一個多目標、多時段、多組合、多約束的非線性優化問題，因此，配電網故障自愈的目標函數一般遵循開關操作次數最少、線路損耗最小、失電負荷最小為目標。其目標函數一般為：

min=min（11+22+33）. （1）

其中：

式（2）中：min1為最小失電負荷；i為負荷的權重系數；為所有未恢復供電的母線數；i為未恢復供電母線所接的負荷。

則：

式（3）中：min2為系統網損最小；為支路總數；j為開關的狀態變量，0和1分別為開合；j為支路的電阻；j，j，|j|為支路的有功功率、無功功率和節點電壓幅值。

式（4）中：為分段開關的數量；i為分段開關的狀態，1為保持閉合狀態，0為由閉合狀態變為打開狀態；為聯絡開關的數量；j為聯絡開關的狀態，1為由打開變為閉合狀態，0為保持打開狀態；i，j分別為各個開關操作代價的權重系數。

約束條件：

1+2+3=1.

=.

j≤jmax.

ij≤ijmax.

jmin≤j≤jmax.

t≤tmax. （5）

式（5）中：為節點-支路關聯矩陣；為饋線潮流矢量；為負荷需求矢量；j為第條支路上流過的功率計算值；jmax為第條支路上允許的傳輸功率最大值；jmin和jmax分別為節點電壓有效值的上下限；t為負荷的容量；tmax為變壓器所允許的最大容量。

2 傳統故障自愈方法

2.1 基于狀態量比較的自愈控制方法

該方法定義了與電網電壓、電流、功率、頻率相關的系統狀態函數（，，，，），然后將電網運行狀態劃分為不同狀態，比如緊急狀態、異常狀態等并對其設閥值；根據狀態函數計算的狀態值與閥值比較，得出電網運行狀態并進行相應的恢復操作[1]，該方法在事故預防上，可以起到很好的效果。

2.2 基于多Agent的電網分層自愈控制方法

通過Agent的特性[2]，將其應用到電力系統的自愈控制系統中，建立基于多Agent的電網自愈控制系統。該方法將整個電網自愈控制系統分成控制層、應用層和系統層，對電網運行中的不同狀態融合在不同代理層中，但其效率與配電網結構有很大關聯。

文獻[3]分析了基于多Agent各種自愈框架結構的特點及不足，提出了不同于傳統配電網“2-3-6”控制結構的新的“2-3-10”控制框架結構，并通過IEEE39節點配電網系統驗證了方法的有效性。

3 基于智能算法的故障自愈控制方法

3.1 模擬退火算法

文獻[4]驗證了模擬退火算法作為故障自愈控制方法的有效性，并提出與啟發式算法結合來提高算法效率，但文獻[3]并未對結合算法的有效性進行驗證。

3.2 粒子群算法

文獻[5]采用基于濃度的改進粒子群算法解決配電網自愈控制優化問題，并進行matlab仿真驗證，該改進算法具有較好的收斂性，但是該算法不能完全擺脫粒子群算法固有的陷入局部最優解的情況。

4 基于混合算法的自愈控制方法

文獻[6]提出了基于圖論的配電網故障自愈控制方法解決含分布式電源和聯絡開關的配電網絡，利用圖論理論對不可行解的調整機制，實現了對不可行解的修正；用離散粒子群算法對目標函數進行優化，通過matlab對33節點配電網系統進行仿真驗證了該方法的有效性。

文獻[7]通過將Huffman算法與蟻群算法結合的混合算法，解決蟻群算法在求取故障自愈優化過程中過早陷入局部最優的情況，文獻[7]利用Huffman樹的快速延伸能力，來提高蟻群算法的全局搜索能力。

5 研究展望

目前，對智能配電網故障自愈的控制方法很多，但對智能配電網自愈指標鮮有研究，單純的優化自愈控制方法已不能作為智能配電網自愈能力的評價標準。因此，未來智能配電網自愈能力評估體系的評價標準將是包含非故障停電恢復率、故障切除時間、非故障失電區域恢復供電時間、故障恢復難度等多方面融合下的評估體系。

［1］馬其燕，秦立軍.智能配電網關鍵技術［J］.現代電力，2010，27（02）：39-44.

［2］盛萬關，楊旭升.多Agent系統及其在電力系統中的應用［M］.北京：中國電力出版社，2007.

［3］邵彬.基于Mult-Agent System的智能配電網自愈控制研究［D］.成都：西南交通大學，2015.

［4］李大鵬.含分布式電源的智能配電網的故障自愈技術研究［D］.天津：天津大學，2011.

［5］吳靜子，魏登峰.基于改進粒子群算法的配電網故障自愈算法［J］.2014，29（03），206-222.

［6］馮志.基于圖論的智能配電網故障自愈技術的研究［D］.杭州：浙江工業大學，2015.

潘杰（1988—），男，研究方向為配電線路。

劉勇村。

深圳供電局有限公司科技應用推廣項目“10 kV緊湊型空氣絕緣固定式高壓開關柜試點應用研究”

2095－6835（2019）01－0062－02

TM76

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.01.062

〔編輯：張思楠〕