配電網電源故障恢復策略與主動規劃

鄧博文 國網沙灣縣供電公司

持續可靠的供電是維持社會運行，保證人們生產、生活的必要條件之一。作為電能的輸送載體，配電網直接影響到供電質量。我國停電事故中約有80%以上源自配電網故障所致，當分布式電源（DG）得到普及后，電力網絡系統變得更為復雜，由此對電網快速、高效的恢復供電提出了嚴峻的考驗[1]。

一、配電網故障與供電恢復之間的關系

傳統供電管理很少將電網故障搶修和恢復合并起來進行分析。從配電網恢復供電的本質來看，屬于高階與多約束的非線性組合問題。很多文獻資料都未能將故障點搶修與損失電負荷、恢復供電之間的關系進行分析。但實際上配電網故障搶修屬于多目標，多約束的優化過程。此外，電力故障搶修、恢復供電也是按照階段及層級交替進行的，兩者雖然具有很強的獨立性，但又存在很強的關聯性。本文以動態規劃原理，綜合性的考慮配電網故障搶修和供電恢復，由此以故障數（n）為基礎將供電恢復劃分為（n+1）個階段。在恢復供電過程中，需充分考慮到效率問題，以及如何盡量減少整體經濟損失[2]。由此，我們應配合應急發電車，按照重要負荷供電、一般負荷供電的順序恢復用電。在第二個階段——搶修、恢復網架時已經完全恢復了失電負荷。

以搶修時間和網損最小作為基本目標，我們可以如下幾個方法優化電力網絡系統，改進蟻群算法、深度優先搜索方法由此實現網絡優化。搶修順序可借助細菌群體趨藥性算法，然后借助饋線等效法、故障等效法對流程進行簡化，最終得出最科學的搶修順序和恢復方案。

二、DG 配電網多故障搶修和恢復協調的優化

一旦DG 配電網出現多點故障時，搶修順序及實際執行情況會直接關系到恢復重構；反之，恢復策略又決定了搶救方案是否科學。就配電網恢復與優化模型來看，可采取深度優先搜索法、改進蟻群算法相結合的求解法，從而解決電網同步優化故障恢復問題。

（一）求解內層模型

（1）改進蟻群算法。該算法是基于螞蟻覓食的模擬優化算法。通常滿意在覓食時會按照信息素的濃淡選擇更為有利的路徑，即：螞蟻優選信息素濃度更高的路徑，由此確定一條直線距離最近的路線。在配電網故障恢復問題中，按照尋優特性選擇蟻群算法求解，按照隨機生成的思路以及輪盤賭的方式獲取規律并調整信息素，最終有效的優化各個階段以及整個過程。

（2）孤島劃分。全面考慮配電網中的全部有效聯絡線，若聯絡線僅與DG 通路，但與配電網主電源不通路時，將其負荷直接劃入孤島；當孤島內聯絡線總負荷≤總發電容量時，讓孤島包含更多負荷（一級、二級）；選取解列方案時應遵孤島數目更少，微電源、負荷功率差額小，且開關動作次數相對較少的基本原則；若孤島數目僅有兩個時，應將其合并為一個，以滿足DG 容量為基礎去增加新負荷；使用深度優先搜索法時，若兩側負荷價值相等且無法恢復所有負荷，則需根據重要等級優先恢復重要供電。

（二）求解外層模型

該模型建立于內層恢復策略基礎之上，由此求得最佳搶修順序。通常計算選用DBCC 優先算法，按照故障等效法對網絡結構進行優化。考慮到配電網故障非單一性和供電恢復協調等問題，還需進行多次重構計算。此時引入獨立故障支路概念，可有效減少總工作量。第一，DBCC 算法，該算法源于細菌群體的趨藥性算法（BCC），源自生物行為，是對連續域的尋優算法，考慮到配電故障搶修順序為離散變量，因此可優選DBCC 算法；第二，獨立故障支路[3]。故障熬制非故障失電區與其他所有支路不存在關聯性，也就是說搶修外層獨立支路時，無法保證內層重構恢復所有失電負荷。因此，該階段可不考慮內層恢復，而是直接對下一任務進行搶修。

（三）協調優化模型的求解

針對DG 配電網的故障搶修與恢復，應以外層目標函數為優化前提然后優化內層模型。由于內層優化模型故障優化策略影響到外層優化模型，為此還需對多故障DG 配電網的搶修、恢復流程進行深度優化。

三、結語

綜上所述，一旦含DG 配電網出現孤島區域，僅通過DG、聯絡開關無法保證失電負荷供電系統恢復，也無法同時完成所有故障搶修。為此，我們應考慮到從故障恢復與故障搶修兩個方面考慮失電負荷問題，因無法同步完成所有故障點的搶修，因此我們應按照多故障分配階段及分層思路去搶修并優化網絡。開展配電網搶修過程中，應按照應急發電車或可控負荷聯盟的動態調度法分階段完成供電，首先恢復重要負荷部分，由此壓縮用戶的停電時長，并有效提升恢復供電的速度。