配电网多故障分场景动态修复策略研究

2018-01-15张赤坤熊杰

科学与财富 2018年36期

张赤坤熊杰

摘要：针对ADN发生多故障时的快速恢复供电问题，在ADN分层控制技术以及“主动性”资源的基础上，建立了基于MAS的ADN多故障分区、分场景动态修复模型。同时，考虑到故障修复过程中突发新故障的情况，通过多代理系统动态更新策略，尽快完成故障修复工作。

关键词：配电网；多场景抢修；故障恢复

1引言

随着多电源形式的接入以及负荷的控制更加灵活，当前配电网的功能结构和恢复模式制约了对这些资源的调度和使用，在这种情况下，ADN 技术得到了越来越广泛的研究。然而，配电网一旦发生故障将影响人们日常生活甚至造成事故。因此，针对ADN发生多故障时的快速恢复供电问题，在ADN分层控制技术以及“主动性”资源的基础上，建立了基于MAS 的ADN多故障分区、分场景动态修复模型。同时，考虑到故障修复过程中突发新故障的情况，通过多代理系统动态更新策略，尽快完成故障修复工作。

2主动负荷分类和故障区域划分

2.1主动负荷分类

随着电器智能化及需求响应技术的发展，用户能够响应一定的激励机制，主动参与到电网的调度中，从而实现了用户与电网的互动。按照负荷参与电网调度的不同程度，将主动配电网负荷分为不可控负荷、可控负荷以及可调负荷3类：

1）不可控负荷即固定负荷，这类负荷用电需求较为固定，一般情况下不可以中断供电，

2）可控负荷主要为可中断负荷，电力公司已经与用户签订了合同，在电力系处于统峰值以及紧急状态情况下，用户遵循合同中的规定将这类负荷中断和削减。

3）可调负荷主要为可转移负荷，是指负荷使用情况随实时电价的变化而变化，通过调节某些时刻的用电需求，从而达到削减负荷的目的。

由于可控负荷和可调负荷属于灵活性资源，即在紧急状态分别通过直接负荷控制技术和激励机制能够改变负荷的接入功率。因此，将可控负荷和可调负荷统称为主动负荷

2.2故障区域划分

为了快速恢复失电负荷供电，按照以下原则将主动配电网的非故障失电区域进行划分。某主动配电网的非故障失电区域划分结果如图1 所示。

1）若其支路只存在一个故障点时，则将该故障点与其所在线路末端之间的区域作为一个子区域，如图1中子区域1和子区域4所示。

2）若同一支路存在多个故障点时，则以故障点到故障点之间的区域作为一个子区

域，如图1中子区域2所示；而对于距离线路末端最近的故障点，则将该故障点与其所在线路末端之间的区域作为一个子区域，如图1中子区域3所示。

3）若两个子区域之间存在联络开关时，则将两个子区域进行互联，形成一個子区域，如图1中将子区域3和4互联形成子区域5所示。

3场景划分

为了尽快恢复失电负荷供电，并充分利用光伏、储能、DG、馈线和主动负荷等灵活性资源，定义了最大供电能力指标、最大可调节能力指标以及最大恢复能力指标。其中，考虑到光伏出力的波动性以及储能的容量限制，将光伏和储能组成光储联合系统处理；馈线是指与配电网相连，并且在故障时可以为配电网提供功率的备用或相邻线路。为了后文的叙述方便，将光储系统、馈线和DG统称为分布式能源。

（1）最大供电能力

通常配电网的最大供电能力是基于当前实际配电网结构和负荷分布情况下的配电网的最大负荷供应能力。当DER接入配电网后，由于光储联合系统的波动性，各时段的最大供电能力值将不同。因此，参考文献中的配电网最大供电功率指标，定义了ADN的最大供电能力指标。它指实际配电网中DER的最大负荷供应能力，即在满足支路功率约束和节点电压约束的条件下DER所能供给的最大负荷功率。假设馈线的供电功率为定值，而光储系统的供电功率随单位时间变化即单位时间内保持不变。

（2）最大可调节能力

主动配电网最大可调节能力是指利用主动控制技术对非故障失电区域内主动负荷进行控制，得到主动负荷的最大可调节功率。其中，主动负荷包括可中断负荷和可转移负荷。

（3）最大恢复能力

主动配电网最大恢复能力是指非故障失电区域内通过形成分布式能源孤岛供电以及调节主动负荷，能够恢复的最大负荷功率。因此，主动配电网最大恢复能力分为DER 最大供电能力以及主动负荷的最大可调节能力两部分。

4ADN多故障抢修与恢复的多代理架构

代理是一种具有自主能力和沟通能力的实体，具有一定的智能性，可感知周围环境的变化并利用自身知识来协调自己的行为。多代理系统可以认为是多个代理之间按照约定的协议通过通信和协调来完成目标任务。每个代理或者可以独自完成某个问题，或者可以解决某个高级问题的一部分，而且可以随周围环境进行调整自己的行为状态，并且主动地与其他的代理进行通信与协作，以提高整体系统性能。将多代理设置为控制中心代理、信息采集代理、区域代理、子区域代理、抢修小队代理，多代理系统结构图如图2所示。

（1）控制中心代理

控制中心代理是多代理系统的核心。控制中心代理包括通信模块、信息整合分析模块、知识/数据库模块和故障修复决策模块。其中，通信模块负责各个代理交流和沟通的信息传送；知识/数据库模块用于存储来自于与其他代理的交互过程或者以往处理过的问题的已有知识、经验和数据；信息整合分析模块负责将有关故障的全部信息进行整合分析；故障修复决策模块根据区域代理上报的各子区域各时段的最优恢复策略，以综合经济损失最少为目标函数，并采用DBCC算法优化，得到整个故障修复周期的最优修复策略。

（2）信息采集代理

信息采集代理是多代理系统的基础。当主动配电网发生故障时，它负责采集DER、主动负荷、馈线、开关以及故障信息，并将信息上传给控制中心代理。

（3）区域代理

负责接收各子区域代理上报的各自区域内的各时段及场景的恢复策略，并将结果返回控制中心代理。

（4）子区域代理

子区域代理包含子区域任务代理、子区域开关操作代理、子区域主动负荷代理以及子区域DER代理，负责接收控制中心代理下发的任务以及返回各子区域任务代理制定的恢复策略。各个子区域代理系统结构图如图3所示。

1）子区域任务代理。子区域任务代理用于确定DER的出力和主动负荷的调节功率，在满足约束条件的情况下，并得到本时段最优恢复策略。

2）子区域DER代理。子区域DER代理用于存储DER的信息。当主动配电网故障发生时，可以利用光储系统以及DG可带失电负荷孤岛运行的特点，为失电负荷供电。

3）子区域主动负荷代理。子区域主动负荷代理存储负荷动态数据和节点属性信息，检测负荷运行状态。当主动配电网故障发生时，利用主动负荷的可控性，切除可中断负荷和转移可调节负荷，优先恢复重要负荷的供电。

4）子区域开关操作代理。子区域开关操作代理由开关操作集构成，负责隔离故障，以及通过操作代理闭合或断开分段开关以实现失电负荷恢复供电的功能。

（5）抢修小队代理

抢修小队代理用于存储小队信息。当接到控制中心下发的任务时，负责抢修故障点或者在负荷完全恢复情况下，按主观意愿抢修未恢复的故障点，从而保证失电负荷恢复供电。