中國儲能網(wǎng)訊：
01
研究背景
電網(wǎng)故障預案是指在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，為確保電力供應的穩(wěn)定和安全，預先制定的一系列應急措施和操作步驟。目的是在電網(wǎng)發(fā)生故障時，迅速有效地進行故障恢復從而減少系統(tǒng)甩負荷量以及避免系統(tǒng)解列狀態(tài)發(fā)生。其中，應急電源車(emergency power supply vehicle，EPS)作為移動式應急電源，具有機動性強、整體性能穩(wěn)定可靠、可維護性好的特點，能夠很好地滿足戶外作業(yè)和應急供電的需要；網(wǎng)絡重構(network reconfiguration，NR)通過改變電網(wǎng)絡拓撲結構的方式將斷電負荷快速轉(zhuǎn)移到其他線路進行供電，是提高電力系統(tǒng)安全性和經(jīng)濟性的重要手段。
目前，國內(nèi)外已有應急電源車派遣和網(wǎng)絡重構在故障恢復策略方面的研究。主要存在以下問題：1）電網(wǎng)故障模型因為電壓等級以及恢復策略的限制多集中于配網(wǎng)一側(cè)，但在實際中許多故障起源于主網(wǎng)側(cè)并傳導至配網(wǎng)中，僅對配網(wǎng)進行建模會影響故障預案的故障定位準確性和故障模型完整性。2）考慮主網(wǎng)故障的故障預案模型研究中，對于主配網(wǎng)模型間的聯(lián)系多僅考慮交互確定的傳輸功率曲線，缺乏靈活及時的協(xié)調(diào)調(diào)度進而難以得到全局最優(yōu)方案。3）應急電源車派遣依賴于交通網(wǎng)的構建，但現(xiàn)有研究多局限于在目標函數(shù)中加入交通相關因素以體現(xiàn)交通擁堵影響，缺少實際交通網(wǎng)模型的考慮。
02
主要內(nèi)容及創(chuàng)新點
1）基于最短路徑權值矩陣的電力-交通網(wǎng)耦合模型。
為確保應急電源車派遣的真實性與有效性，本文提出路徑權值概念，將道路的交通路況條件對應急電源車車速的影響轉(zhuǎn)化為道路等效路徑長度的變化。考慮電網(wǎng)故障發(fā)生的時刻是隨機的，不同故障時刻的交通路況條件將對應急電源車到達目的地所需的行駛時間產(chǎn)生不同的影響，對Dijkstra算法進行改進，將算法中固定不變的路徑長度用路徑權值替代，通過循環(huán)路徑不斷更新最短等效路徑長度，最終得到交通網(wǎng)中的應急服務點距離電力網(wǎng)中的應急電源車接入點之間的最短路徑權值矩陣。
2）應急電源車派遣聯(lián)合網(wǎng)絡重構的電網(wǎng)故障預案建模。
以網(wǎng)損、購電成本、停電成本、應急電源車派遣成本、網(wǎng)絡重構成本的和最小為總體故障預案優(yōu)化的目標函數(shù)?？紤]的約束條件主要有六類，具體是：1）主網(wǎng)系統(tǒng)運行約束。包括主網(wǎng)潮流約束、機組出力約束、機組爬坡速率約束、節(jié)點電壓約束、支路電流約束、線路傳輸容量約束。2）配網(wǎng)系統(tǒng)運行約束。包括配網(wǎng)潮流約束、儲能模型約束、光伏電站模型約束、配網(wǎng)安全運行約束。3）主配網(wǎng)系統(tǒng)交互運行約束。主網(wǎng)系統(tǒng)與配網(wǎng)系統(tǒng)通過聯(lián)絡線連接，聯(lián)絡線上的傳輸功率即為主配網(wǎng)系統(tǒng)間的交互功率，考慮聯(lián)絡線功率約束、主網(wǎng)系統(tǒng)交互功率約束、配網(wǎng)系統(tǒng)交互功率約束。4）停電時間約束。電網(wǎng)故障時，通過應急電源車為失電孤電網(wǎng)供電。但是應急電源車的派遣需要時間，在應急電源車到達之前，電網(wǎng)仍處于故障停電狀態(tài)，因此對停電時間進行建模。5）應急電源車約束。包括應急電源車提供功率和電壓支撐約束、應急電源車出力約束。6）網(wǎng)絡重構約束。包括線路投運狀態(tài)改變約束、大M法構建重構線路的功率平衡和電壓平衡方程約束。
3）應急電源車派遣聯(lián)合網(wǎng)絡重構電網(wǎng)故障預案的具體實現(xiàn)。
首先，實時采集并更新在交通事故等事件影響下的交通路況信息；其次，在電網(wǎng)預想故障發(fā)生時刻，根據(jù)該時刻的交通路況信息進行最短路徑權值矩陣的計算；接著根據(jù)最短路徑權值矩陣進行故障預案模型的優(yōu)化求解，得到應急電源車的派遣方案及網(wǎng)絡重構的線路選擇；最后，根據(jù)固定的時間間隔，更新調(diào)整應急電源車派遣及網(wǎng)絡重構的恢復策略，直至電網(wǎng)恢復供電。如下圖所示。
圖1 應急電源車派遣聯(lián)合網(wǎng)絡重構電網(wǎng)故障預案具體實現(xiàn)流程圖
03
研究結論
1）本文所提考慮應急電源車派遣與網(wǎng)絡重構聯(lián)合優(yōu)化的故障預案，對不同的電網(wǎng)故障場景均有顯著的恢復效果。配網(wǎng)局部故障場景中，相較于無故障預案，停電成本減少了91.9%，電網(wǎng)運行總成本損耗減少了16.7%。主配網(wǎng)一般故障場景中，相較于單獨派遣應急電源車預案，應急電源車成本降低了71.2%，停電成本減少了64.8%，電網(wǎng)運行總成本損耗減少了6.8%；相較于單獨網(wǎng)絡重構預案，停電成本減少了86.5%，電網(wǎng)運行總成本損耗減少了16.6%。主網(wǎng)嚴重故障場景中，相較于單獨派遣應急電源車預案，停電成本減少了96.3%，電網(wǎng)運行總成本損耗減少了84.1%。
2）本文所提出的故障預案能夠發(fā)揮主配網(wǎng)之間功率傳輸?shù)撵`活性，尋找主配網(wǎng)全局最優(yōu)方案，優(yōu)化應急電源車派遣的數(shù)量與成本，從而減少故障造成的總成本損耗。通過主配網(wǎng)協(xié)同的方式進行故障恢復，相較于主配網(wǎng)分立運行，應急電源車派遣數(shù)量減少了3輛，停電成本減少了120.7%，電網(wǎng)運行總成本損耗減少了7.7%。
3）本文所提的電力-交通網(wǎng)耦合模型能夠有效地尋找在不同交通路況條件下應急電源車派遣的最優(yōu)路徑，并降低派遣時間，減少停電成本。通過構建最短路徑權值矩陣對應急電源車派遣的路徑進行優(yōu)化，相較于人為指派應急電源車的方案，派遣時間減少了1.1h，停電成本減少了69.1%，電網(wǎng)運行總成本損耗減少了2.0%。
04
后續(xù)研究方向或討論話題
本文研究的是給定時間斷面下的電網(wǎng)故障恢復策略，是非時序的靜態(tài)策略優(yōu)化問題，僅考慮了預想故障發(fā)生時刻的交通路況信息，屬故障預案的范疇。未來，將對動態(tài)交通路況進行建模，實時采集/預測交通流的動態(tài)信息，在事后故障恢復策略層面展開研究。
