配电网弹性恢复力评估及提升方法分析.pdf

配电网弹性恢复力评估及提升方法分析王永翔,常鹏辉,张攀,刘明政,冀振鑫(国网河南省电力公司漯河供电公司,河南 漯河 )摘要:配电网直接和用户相连,如果配电网出现了故障,将会直接影响用户的安全可靠供电.但如今配电网的运行环境较为复杂,容易受到一些极端天气的影响而发生停电故障,此时提升配电网的弹性恢复力,就能减小配电网故障所造成的经济损失.详细分析了配电网弹性恢复力的评估指标,并对提升配电网弹性恢复力的具体方法进行了阐述,从而更好地保证配电网的安全可靠运行.关键词:配电网;弹性恢复力;评估;提升策略中图分类号:TM D O I:/j c n k i d g j s A s s e s s m e n t o fE l a s t i cR e s i l i e n c eo fD i s t r i b u t i o nN e t w o r ka n dA n a l y s i so f I m p r o v e m e n tM e t h o d sWAN GY o n g x i a n g,CHAN GP e n g h u i,Z HAN GP a n,L I U M i n g z h e n g,J IZ h e n x i n(L u o h eP o w e rS u p p l yC o m p a n y,S t a t eG r i dH e n a nE l e c t r i cP o w e rC o m p a n y,L u o h e ,C h i n a)A b s t r a c t:T h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r k i s d i r e c t l y c o n n e c t e d t o t h eu s e r s I f t h e r e i s a f a u l t i n t h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r k,i tw i l ld i r e c t l ya f f e c t t h e s a f e a n d r e l i a b l ep o w e r s u p p l y t o t h eu s e r s H o w e v e r,t h e c u r r e n t o p e r a t i n ge n v i r o n m e n t o f d i s t r i b u t i o nn e t w o r ki s r e l a t i v e l yc o m p l e x,w h i c h i s e a s i l ya f f e c t e db ys o m ee x t r e m ew e a t h e r a n d l e a d s t op o w e r f a i l u r e A t t h i s t i m e,i m p r o v i n g t h e e l a s t i c r e s i l i e n c e o f d i s t r i b u t i o nn e t w o r kc a n r e d u c e t h e e c o n o m i c l o s s c a u s e db yd i s t r i b u t i o nn e t w o r k f a i l u r e T h ea s s e s s m e n t i n d e x e so fd i s t r i b u t i o nn e t w o r kr e s i l i e n c ea r ea n a l y z e d i nd e t a i l,a n dt h es p e c i f i cm e t h o d st o i m p r o v et h er e s i l i e n c eo fd i s t r i b u t i o nn e t w o r ka r ee l a b o r a t e d,s oa s t ob e t t e re n s u r e t h es a f ea n dr e l i a b l eo p e r a t i o no fd i s t r i b u t i o nn e t w o r k K e yw o r d s:d i s t r i b u t i o nn e t w o r k;e l a s t i c r e s t o r i n gf o r c e;a s s e s s m e n t;p r o m o t i o ns t r a t e g y基金项目:配电网高弹性承载稳健度提升及接地故障高发问题处理技术研究(编号 G )收稿日期:作者简介:王永翔(),研究方向为电力系统.引言在现代配电网中,承载了包括多种新型业务,如分布式电源、电动汽车、储能电站、智能家居等,并且这些新型业务在配电系统中的占比也在逐年提高.与此同时,现在极端灾害的发生频率也在提高,包括自然灾害和人为灾害.对于人为灾害,具有较强代表性的为网络攻击,由于配电网中的新型业务类型很多,网络安全边界不断延伸,也使得网络安全防护难度增大.为了提高配电网的灾害抵御能力,防止出现大面积停电事件,有必要对配电网弹性恢复力评估及提升策略进行分析.配电网弹性恢复力的评估指标 配电网弹性恢复力和鲁棒性的区别在对配电网弹性恢复力进行评估的过程中,需要和配电网的鲁棒性进行区分.配电网的鲁棒性是指当配电系统受到扰动后,依然能给配电系统中的大部分用户进行供电的能力,主要在于最低保障运行能力.而对于配电网的弹性恢复力,则侧重于抵御配电网灾害的能力,当遭受灾害时能快速恢复供电能力,其中弹性和鲁棒性的示意图如图所示.图弹性和鲁棒性的示意图系统功能下降时,采取预防措施,能使系统功能快速提升.但如果系统遭受灾害,使得系统功能出现较大的降低时,就需要采取恢复措施才能够提升系统的供电能力.并且在恢复的过程中,都讲究迅速性,以最快的速度使得配电网恢复为正常运行状态.配电网弹性恢复力的评估指标配电网弹性评估工作主要侧重于提出指标和定量框架,为了实现对配电网弹性恢复力的评估,首先需选择和系统解决方案电工技术 制定评估指标体系,所选择的评估指标主要包括了灾害严重性评价指标、紧急恢复能力评价指标及系统整体恢复能力评价指标,具体指标情况如图所示.图配电网弹性恢复力指标体系从图可以看出,灾害严重性评价指标主要包括了失负荷速度及失负荷率,这样能够评估出当配电系统遭受灾害后,系统负荷的损失速度和损失大小等,从而对灾害的严重程度进行评估.紧急恢复能力评价指标主要包括了关键负荷恢复时间、关键负荷恢复速度、关键负荷恢复率以及关键负荷电量缺供率.在配电网遇到应急突发事件时,首先需要对系统中的关键负荷恢复供电.此时评估系统紧急恢复能力,就是查看关键负荷是否能够快速恢复,所恢复供电的负荷占比大小等.系统整体恢复能力评价指标包括了负荷恢复时间、负荷恢复速度及电量缺供率.从配电系统整体而言,需要综合考虑整个配电系统负荷的恢复情况,以及配电系统的电量缺供大小等.配电网弹性恢复力的评估及资源优化配置定义了配电网弹性恢复力的评估指标后,就可以采取相应的评估方法对弹性恢复力的大小进行评估,并且对配电网中的资源进行优化配置.配电网弹性恢复力评估及资源优化配置模型在对配电网弹性恢复力进行评估前,需要选取典型的极端灾害场景,并分析分布式电源、应急电源、抢修资源等在不同接入位置下的配电网供电恢复策略.由于配电网的投资有限,为了在有限的资源下最大程度提高配电网的弹性恢复力,需对应急电源、抢修资源的配置位置进行优化,从而提示配电网的弹性恢复力.对于配电网弹性恢复力评估及资源优化配置模型,其目标函数可取为配电路径总故障率最小,以及系统关键负荷恢复力最大,如式()所示.Fm i n NbjPf a u l t,jFm a xRc l()式中,Nb为系统中的路径数;Pf a u l t,j为第j条路径的故障率;Rc l为系统关键负荷恢复力.配电网弹性恢复力评估及资源优化配置模型中的约束条件主要包括了配电拓扑结构约束、配电线路的容量约束、分布式电源的出力上下限约束、系统中各个节点的电压上下限约束、系统需求响应约束.配电网弹性恢复力评估及资源优化配置模型的求解建立配电网弹性恢复力评估及资源优化配置模型后,就可以选取优化算法进行求解.本文选取粒子群优化算法进行求解,这种优化算法的计算效率较高,能以较快的速度收敛,具体的计算流程图如图所示.图配电网弹性评估及资源优化配置流程图首先需将配电网的拓扑结构、配电网中线路、负荷等关键参数输入优化程序,然后将定义的配电网弹性恢复力指标及各个指标的权重输入优化程序,经过优化算法的迭代计算,最终得到配电网中应急电源、抢修资源的最佳配置位置,并输出所得到的配电网弹性恢复力指标大小.配电网弹性恢复力的提升方法及发展趋势分析 配电网弹性恢复力的提升方法配电网弹性恢复力的提升方法主要包括了提高配电网基础设施弹性能力和提高恢复供电能力两方面,具体措施如图所示.图配电网弹性恢复力提升措施从配电网弹性恢复力提升措施中可以看出,提高配电网基础设施弹性能力的措施主要包括:架空线路改成地下电缆,从而降低发生故障的概率;加固杆塔、使用鲁棒性材料,提高配电杆塔的抗风险能力;配置分布式电源以及储能、具备微电网运行能力,这样当某个配电区域出现故障停电时,就可以通过这些电源或者是储能来恢复停电区域的负荷;增加配电网联络线路、增加变电站数量等措施,为负荷转供提供更多的路径.合理采取这些措施,都能够在很大程度上提升配电网的弹性能力.提高配电网的恢复供电能力的措施主要包括:配电网电工技术系统解决方案网络重构,从而实现对负荷的转供;利用分布式电源以及储能来提供电能;以微电网的模式运行;通过需求侧响应来调节配电系统中的负荷;准确进行天气预测,以提前做好应急响应,避免出现负荷损失的情况;有效采取抢修以及保护策略;采取可视化态势感知系统,从而提前发现配电网中存在的安全风险因素,并及时采取措施加以防范.弹性配电网的发展趋势分析随着云计算、大数据及物联网技术的发展,今后弹性配电网在发展中将会和这些先进技术加以结合,使得配电网的弹性程度更高,并逐步发展为高弹电网,弹性配电网的发展趋势如图所示.图弹性配电网的发展趋势当弹性电网还没有遭受灾害引发恢复力动作之前,可以利用云技术来收集配电网中的运行数据信息并且加以云储存,同时可以对云资源按区域进行划分.同时结合智能云识别技术和历史灾害数据,对配电网的运行风险和弹性大小进行评估分析.利用模拟仿真技术,对配电网中的能量交换情况进行预测.利用实时通信技术,对配电网中的资源进行控制和优化调度.综合利用这些先进技术,使传统的配电网向高弹性电网的方向发展.结语本文对配电网弹性恢复力评估及提升策略进行了分析,通过在实际配电网中应用该弹性恢复力提升策略,可以全面推动弹性城市配电网建设,确保城市配电网具有有效抵御极端天气的能力.同时可保证在极端天气事件发生后,配电系统能快速恢复重要负荷供电,保障总体经济社会的可持续发展.参考文献 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