故障恢复下的含DGs配网优化重构与孤岛划分策略研究

作     者：丁阳 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：汪沨

授予年度：2019年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 08[工学] 081104[工学-模式识别与智能系统] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：故障恢复 分布式电源 孤岛划分 网络重构 萤火虫算法 

摘      要：配电网系统中分布式电源(distributed generations,DGs)渗透率日益提高,利用DGs对配网中重要负荷短期供电,构建计划孤岛,使关键负荷不间断供电,对于保障配网供电可靠性具有重要意义,同时也给传统配网故障恢复方法提供新的选择。大量DGs接入配电网后,网络从单电源供电变成多点电源供电系统,使得网络结构更加复杂,也给系统稳定运行提出了更高的要求。本文主要内容分为以下四个方面:(1)构建了以保证关键负荷供电可靠性与最大化负荷恢复量的配网故障恢复的模型。为实现配网故障快速匹配网络重构和孤岛运行两种恢复方式,提出了一种基于父子链表的故障拓扑识别方法,在简化图的基础上,利用深度优先搜索方法形成父子链表,快速识别故障拓扑并匹配相应恢复方法,以提高恢复效率。(2)DGs由于具有无污染性和安全可靠性等优点被广泛地应用于配网中,计及风力与光伏发电出力的随机性,分别给出了两者功率分布的数学拟合模型。以系统网损和线路负荷均衡度为配网重构寻优目标,建立了配电网双目标重构模型。快速性是智能配电网自愈的基本性质之一,针对复杂环网3种典型的无效解生成情况,本文给出了网络重构过程中需遵循的4条编码规则,在不剔除无效解的同时,使重构中无不可行解生成,以实现快速网络重构。最后利用改进萤火虫算法对重构模型进行迭代求解。算例分析表明,在含DGs的情形下,验证了利用快速配网优化重构策略能极大地均衡与改善网络多项基本指标。(3)提出了一种基于博弈论的多目标重构模型,该模型计及了风力和光伏发电出力的随机性,以降低配网有功损耗、均衡负荷过载与最小化开关操作次数为重构优化目标。将3个目标函数视为不同的博弈者,并考虑到各目标之间存在的相互制约关系,加入“后评价选择机制,构建了合作博弈联盟模型来探讨目标间可能存在的联系,最后利用改进萤火虫算法对博弈重构模型迭代求解,根据适应度值的大小排序以确定最后重构结果。算例表明,改进萤火虫算法能快速求解多目标重构博弈模型得到其均衡解;场景数对重构优化指标具有一定影响,场景数与网损、运行时间呈负相关,与负荷均衡度呈正相关,与节点电压无明显关系。(4)针对含DGs的配网快速故障恢复问题,建立了一种多阶段配网故障恢复方法。该故障恢复方法有机融合了故障拓扑识别、孤岛划分、含DGs主网连通性恢复和网络重构、切负荷操作四个阶段。当配电网故障隔离后,采用故障拓扑识别法分析故障区域,快速识别故障拓扑并选取相应恢复方法,同时获取失电区的拓扑结构参数;孤岛配置阶段,利用深度优先搜索算法对划分预定孤岛区域,以优先恢复关键负荷、最大化负荷恢复量和提高DGs利用率为目标;采用启发式规则优选联络开关迅速恢复失电区与主网的连通性;网络重构阶段基于父子链表规则避免了不可行解的产生,潮流计算验证是否执行下一阶段;切负荷阶段切除非关键负荷以保证系统稳定运行。算例表明:该方法适用于含DGs的配电网发生大面积停电、多重故障、连锁故障等情况,能根据实际情况制定有效恢复策略,提高了复杂故障恢复的效率,具有很强的适用性。