含分布式电源的配电网故障恢复与抢修协调优化策略研究

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近年来,随着传统化石燃料的日益枯竭以及环境问题的日益严重,以光伏发电、风力发电为代表的分布式电源(Distributed Generation,DG)得到快速发展。由于DG大规模接入配电网,传统配电网的运行方式发生了很大改变。如何对含DG的配电网发生故障后的失电区域进行快速恢复、在故障后制定抢修策略成为研究热点。本文对含DG的配电网潮流计算、计及用户侧需求的故障恢复、故障恢复与抢修的联合优化策略进行了深入研究。主要研究成果如下:(1)大量DG接入配电网后,配电网的拓扑结构更加复杂,传统的潮流计算方法不再适用于含DG的配电网。首先,对含DG的配电网拓扑搜索方法进行研究,基于图论的基本原理,介绍广度优先搜索方法与深度优先搜索方法。其次,介绍典型DG,包括发电装置中的风力发电、光伏发电、微型燃气轮机、燃料电池,同时对储能装置也进行介绍。最后,对含DG的配电网潮流计算方法进行研究,根据DG与电网接口方式的不同,将其分为PQ、PV、PI和P-Q(V)节点,研究含有不同类型节点的潮流计算方法,并对传统前推回代法进行改进。(2)考虑用户对配电网可靠性要求的提升,研究计及用户侧需求的配电网故障恢复策略。为提升电网可靠性,在配电网故障恢复过程中考虑用户侧时变性需求,建立典型负荷时变性需求模型,并引入可控负荷模型,在故障恢复过程中对用户侧时变性需求度高的负荷优先恢复供电。研究孤岛划分方案,利用DG形成孤岛,对失电负荷进行供电恢复。为进一步提高配电网故障恢复效率,研究DG形成的孤岛与配电网主网共同对故障进行恢复的策略,并以总失电负荷最少、网损最小、开关动作次数最少为综合目标函数。为提高算法求解效率,对传统粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)进行改进,形成变异粒子群算法(Mutation Particle Swarm Optimization,MPSO),并将其应用于故障恢复策略的寻优中。最后,通过IEEE 33算例进行分析,验证所研究策略的优越性。(3)针对目前DG不能够长时间支撑负荷稳定运行的问题,在发生故障后需及时对故障区域完成抢修。在故障抢修中以故障抢修时间最短和社会经济损失最小为综合目标函数建立故障抢修模型,利用改进PSO算法得到最优抢修顺序。在故障恢复与抢修策略的研究中,考虑负荷时变性需求变化,动态协调优化故障恢复与抢修方案,保证配电网可靠、快速恢复到正常运行状态。最后,通过算例仿真验证所提方法的有效性。
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