配電網多故障分場景動態修復策略研究

張赤坤 熊杰

摘要：針對ADN發生多故障時的快速恢復供電問題，在ADN分層控制技術以及“主動性”資源的基礎上，建立了基于MAS的ADN多故障分區、分場景動態修復模型。同時，考慮到故障修復過程中突發新故障的情況，通過多代理系統動態更新策略，盡快完成故障修復工作。

關鍵詞：配電網；多場景搶修；故障恢復

1引言

隨著多電源形式的接入以及負荷的控制更加靈活，當前配電網的功能結構和恢復模式制約了對這些資源的調度和使用，在這種情況下，ADN 技術得到了越來越廣泛的研究。然而，配電網一旦發生故障將影響人們日常生活甚至造成事故。因此，針對ADN發生多故障時的快速恢復供電問題，在ADN分層控制技術以及“主動性”資源的基礎上，建立了基于MAS 的ADN多故障分區、分場景動態修復模型。同時，考慮到故障修復過程中突發新故障的情況，通過多代理系統動態更新策略，盡快完成故障修復工作。

2主動負荷分類和故障區域劃分

2.1主動負荷分類

隨著電器智能化及需求響應技術的發展，用戶能夠響應一定的激勵機制，主動參與到電網的調度中，從而實現了用戶與電網的互動。按照負荷參與電網調度的不同程度，將主動配電網負荷分為不可控負荷、可控負荷以及可調負荷3類：

1）不可控負荷即固定負荷，這類負荷用電需求較為固定，一般情況下不可以中斷供電，

2）可控負荷主要為可中斷負荷，電力公司已經與用戶簽訂了合同，在電力系處于統峰值以及緊急狀態情況下，用戶遵循合同中的規定將這類負荷中斷和削減。

3）可調負荷主要為可轉移負荷，是指負荷使用情況隨實時電價的變化而變化，通過調節某些時刻的用電需求，從而達到削減負荷的目的。

由于可控負荷和可調負荷屬于靈活性資源，即在緊急狀態分別通過直接負荷控制技術和激勵機制能夠改變負荷的接入功率。因此，將可控負荷和可調負荷統稱為主動負荷

2.2故障區域劃分

為了快速恢復失電負荷供電，按照以下原則將主動配電網的非故障失電區域進行劃分。某主動配電網的非故障失電區域劃分結果如圖1 所示。

1）若其支路只存在一個故障點時，則將該故障點與其所在線路末端之間的區域作為一個子區域，如圖1中子區域1和子區域4所示。

2）若同一支路存在多個故障點時，則以故障點到故障點之間的區域作為一個子區

域，如圖1中子區域2所示；而對于距離線路末端最近的故障點，則將該故障點與其所在線路末端之間的區域作為一個子區域，如圖1中子區域3所示。

3）若兩個子區域之間存在聯絡開關時，則將兩個子區域進行互聯，形成一個子區域，如圖1中將子區域3和4互聯形成子區域5所示。

3場景劃分

為了盡快恢復失電負荷供電，并充分利用光伏、儲能、DG、饋線和主動負荷等靈活性資源，定義了最大供電能力指標、最大可調節能力指標以及最大恢復能力指標。其中，考慮到光伏出力的波動性以及儲能的容量限制，將光伏和儲能組成光儲聯合系統處理；饋線是指與配電網相連，并且在故障時可以為配電網提供功率的備用或相鄰線路。為了后文的敘述方便，將光儲系統、饋線和DG統稱為分布式能源。

（1）最大供電能力

通常配電網的最大供電能力是基于當前實際配電網結構和負荷分布情況下的配電網的最大負荷供應能力。當DER接入配電網后，由于光儲聯合系統的波動性，各時段的最大供電能力值將不同。因此，參考文獻中的配電網最大供電功率指標，定義了ADN的最大供電能力指標。它指實際配電網中DER的最大負荷供應能力，即在滿足支路功率約束和節點電壓約束的條件下DER所能供給的最大負荷功率。假設饋線的供電功率為定值，而光儲系統的供電功率隨單位時間變化即單位時間內保持不變。

（2）最大可調節能力

主動配電網最大可調節能力是指利用主動控制技術對非故障失電區域內主動負荷進行控制，得到主動負荷的最大可調節功率。其中，主動負荷包括可中斷負荷和可轉移負荷。

（3）最大恢復能力

主動配電網最大恢復能力是指非故障失電區域內通過形成分布式能源孤島供電以及調節主動負荷，能夠恢復的最大負荷功率。因此，主動配電網最大恢復能力分為DER 最大供電能力以及主動負荷的最大可調節能力兩部分。

4ADN多故障搶修與恢復的多代理架構

代理是一種具有自主能力和溝通能力的實體，具有一定的智能性，可感知周圍環境的變化并利用自身知識來協調自己的行為。多代理系統可以認為是多個代理之間按照約定的協議通過通信和協調來完成目標任務。每個代理或者可以獨自完成某個問題，或者可以解決某個高級問題的一部分，而且可以隨周圍環境進行調整自己的行為狀態，并且主動地與其他的代理進行通信與協作，以提高整體系統性能。將多代理設置為控制中心代理、信息采集代理、區域代理、子區域代理、搶修小隊代理，多代理系統結構圖如圖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/數據庫模塊和故障修復決策模塊。其中，通信模塊負責各個代理交流和溝通的信息傳送；知識/數據庫模塊用于存儲來自于與其他代理的交互過程或者以往處理過的問題的已有知識、經驗和數據；信息整合分析模塊負責將有關故障的全部信息進行整合分析；故障修復決策模塊根據區域代理上報的各子區域各時段的最優恢復策略，以綜合經濟損失最少為目標函數，并采用DBCC算法優化，得到整個故障修復周期的最優修復策略。

（2）信息采集代理

信息采集代理是多代理系統的基礎。當主動配電網發生故障時，它負責采集DER、主動負荷、饋線、開關以及故障信息，并將信息上傳給控制中心代理。

（3）區域代理

負責接收各子區域代理上報的各自區域內的各時段及場景的恢復策略，并將結果返回控制中心代理。

（4）子區域代理

子區域代理包含子區域任務代理、子區域開關操作代理、子區域主動負荷代理以及子區域DER代理，負責接收控制中心代理下發的任務以及返回各子區域任務代理制定的恢復策略。各個子區域代理系統結構圖如圖3所示。

1）子區域任務代理。子區域任務代理用于確定DER的出力和主動負荷的調節功率，在滿足約束條件的情況下，并得到本時段最優恢復策略。

2）子區域DER代理。子區域DER代理用于存儲DER的信息。當主動配電網故障發生時，可以利用光儲系統以及DG可帶失電負荷孤島運行的特點，為失電負荷供電。

3）子區域主動負荷代理。子區域主動負荷代理存儲負荷動態數據和節點屬性信息，檢測負荷運行狀態。當主動配電網故障發生時，利用主動負荷的可控性，切除可中斷負荷和轉移可調節負荷，優先恢復重要負荷的供電。

4）子區域開關操作代理。子區域開關操作代理由開關操作集構成，負責隔離故障，以及通過操作代理閉合或斷開分段開關以實現失電負荷恢復供電的功能。

（5）搶修小隊代理

搶修小隊代理用于存儲小隊信息。當接到控制中心下發的任務時，負責搶修故障點或者在負荷完全恢復情況下，按主觀意愿搶修未恢復的故障點，從而保證失電負荷恢復供電。

參考文獻：

[1]羅康駿.配電網帶電作業絕緣毯檢測系統的研究[D].武漢理工大學 2015

[2]徐文洋.±800kV輸電線路典型帶電作業方法研究[D].三峽大學 2016

[3]高幸.110千伏同塔雙回輸電線路帶電作業方法研究[D].華北電力大學（北京）2017

[4]劉炳良.高空帶電作業旋轉平臺的設計[D].湖南科技大學2014