含微網(wǎng)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)算法研究(完整)

1、畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 題目名稱： 含微網(wǎng)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)算法研究 題目類型： 專業(yè)班級(jí)： 電氣11003班 指導(dǎo)教師： 鄒必昌副教授 輔導(dǎo)教師： 鄒必昌副教授 時(shí) 間： 2014.3.3 至 2014.5.30 目錄長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)II含微網(wǎng)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)算法研究開(kāi)題報(bào)告III長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))指導(dǎo)教師評(píng)審意見(jiàn)XI長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)XI長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))答辯記錄及成績(jī)?cè)u(píng)定XI【摘要】XI AbstractXII1 緒論11.1引言11.2 課題研究背景和意義11.2.1 研究背景11.2.2 研究意義21.3 配電網(wǎng)故障恢復(fù)重構(gòu)及研究現(xiàn)狀21.3.1

2、配電系統(tǒng)概述21.3.2配電網(wǎng)的故障處理31.3.3故障恢復(fù)的要求和特點(diǎn)31.3.4 故障恢復(fù)的一般過(guò)程41.3.5配電網(wǎng)故障恢復(fù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀61.4 微網(wǎng)及含有微網(wǎng)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)重構(gòu)的研究現(xiàn)狀81.4.1 微網(wǎng)的研究現(xiàn)狀81.4.2 含有微網(wǎng)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)重構(gòu)現(xiàn)狀121.5 本文的工作132 含微網(wǎng)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)重構(gòu)的數(shù)學(xué)模型142.1 微網(wǎng)接入對(duì)配電網(wǎng)故障恢復(fù)重構(gòu)的影響142.2含微網(wǎng)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)重構(gòu)的恢復(fù)方案152.3 目標(biāo)函數(shù)和約束條件192.3.1 目標(biāo)函數(shù)192.3.2 約束函數(shù)202.4 微網(wǎng)恢復(fù)方案的數(shù)學(xué)模型212.5 本章小結(jié)223 基于遺傳算法的含有微網(wǎng)的配電網(wǎng)

3、故障恢復(fù)重構(gòu)233.1 引言233.2 基本遺傳算法基本概念243.3 基本遺傳算法的原理243.3.1 編碼253.3.2 遺傳操作263.3.3 適應(yīng)度函數(shù)283.3.4 控制參數(shù)選擇293.3.5 約束條件的處理方法303.4 基于遺傳算法的微網(wǎng)恢復(fù)方案303.4.1 染色體編碼303.4.2 生成初始種群31 3.4.3 適應(yīng)度函數(shù)的構(gòu)造313.4.4 選擇、交叉、變異和保留323.4.5 染色體解碼323.4.6 計(jì)算程序流程323.5 本章小結(jié)334 算例分析344.1 算例簡(jiǎn)介344.2 微網(wǎng)恢復(fù)方案算例仿真結(jié)果355 總結(jié)37參考文獻(xiàn)37致謝39 長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)

4、學(xué)院（系） 電子信息 專業(yè) 電氣 班級(jí) 11003 班學(xué)生姓名 教師/職稱 鄒必昌/副教授 1.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：含微網(wǎng)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)算法研究2.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）起止時(shí)間2014年3月10日2014年5月30日3畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導(dǎo)教師選定部分）1 魯宗相,王彩霞,閡勇,等.微電網(wǎng)研究綜述.電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2007,31(19):100一1062 張釗，配電網(wǎng)故障定位的通用矩陣算法J。電力自動(dòng)化設(shè)備,2005,25（5）:40-43.3 鄭漳華,艾桿.微電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀及在我國(guó)的應(yīng)用前景.電網(wǎng)技術(shù),2008,4 劉國(guó)棟，含有微網(wǎng)的配電網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)重構(gòu)構(gòu)究，<碩士學(xué)

5、位論文>，華中科技大學(xué)，2009年5 花寧，含分布式電源的配電網(wǎng)重構(gòu)研究，<碩士學(xué)位論文>，南昌大學(xué)，2012年4畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)應(yīng)完成的主要內(nèi)容 （1）課題研究的目的和意義 （2）微網(wǎng)及含有微網(wǎng)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)重構(gòu)的研究現(xiàn)狀 （3）含有微網(wǎng)的配電網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)重構(gòu)遺傳算法 （4）編寫(xiě)必要的程序5畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的目標(biāo)及具體要求（1）查閱資料，翻譯相關(guān)英文資料（3000字）（2）完成設(shè)計(jì)說(shuō)明一份，內(nèi)容包括： a: 課題研究的目的和意義 b: 微網(wǎng)及含有微網(wǎng)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)重構(gòu)的研究現(xiàn)狀 c: 遺傳算法在含微網(wǎng)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)中的應(yīng)用 d: 算例分析6、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所需的

6、條件及上機(jī)時(shí)數(shù)要求 所需條件：計(jì)算機(jī)（可連接網(wǎng)絡(luò)） 上機(jī)時(shí)數(shù)：150機(jī)時(shí)任務(wù)書(shū)批準(zhǔn)日期 2014 年 2 月 20 日 教研室(系)主任(簽字) 任務(wù)書(shū)下達(dá)日期 2014 年 2 月 27 日 指導(dǎo)教師(簽字) 完成任務(wù)日期 2014 年 5 月 30 日 學(xué)生（簽名） 長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 題 目 名 稱 含微網(wǎng)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)算法研究 院 （系） 指 導(dǎo) 教 師 鄒必昌副教授 輔 導(dǎo) 教 師 鄒必昌副教授 開(kāi)題報(bào)告日期 2014年3月15日 含微網(wǎng)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)算法研究一、題目來(lái)源教師的科研項(xiàng)目2、 研究目的和意義 配電網(wǎng)絡(luò)位于電力系統(tǒng)的末端，直接為用戶提供電能，其安全性、經(jīng)濟(jì)性和可

7、靠性直接影響著電力系統(tǒng)的整體效益以及國(guó)家的國(guó)計(jì)民生。過(guò)去我們國(guó)家電力發(fā)展嚴(yán)重滯后，尤其是電源和輸電網(wǎng)的發(fā)展形勢(shì)嚴(yán)峻，因此長(zhǎng)期存在“重發(fā)輕供不管用”的問(wèn)題。隨著我國(guó)“節(jié)能減排”號(hào)召的提出，以及供電公司對(duì)降低配網(wǎng)損耗和用戶對(duì)提高供電電能質(zhì)量、供電連續(xù)性和可靠性的迫切要求，1998 年國(guó)家電網(wǎng)公司開(kāi)始將工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)到配電網(wǎng)建設(shè)和改造上來(lái)，投入大量人力物力先后進(jìn)行了城網(wǎng)改造和農(nóng)網(wǎng)改造，有力地促進(jìn)了配電網(wǎng)絡(luò)配套硬件設(shè)施的完善，配電系統(tǒng)自動(dòng)化水平已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。但是，目前大多數(shù)的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)依然停留在 SCADA（Supervisory ControlAndData Acquisition, 監(jiān)測(cè)控制

8、與數(shù)據(jù)獲?。┧?，雖然耗費(fèi)了大量的資金安裝了 FTU（Feeder Terminal Unit，饋線終端單元并建設(shè)了由 FTU 到配網(wǎng)控制中心的通信網(wǎng)絡(luò)，但這些寶貴的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)絕大多數(shù)情況下僅僅是在監(jiān)控屏幕上顯示出來(lái)而已，并沒(méi)有較好的為電力系統(tǒng)的運(yùn)行服務(wù)。 微網(wǎng)通過(guò)將各種高效率、低污染的小型綠色環(huán)保分布式發(fā)電裝置與負(fù)荷有機(jī)結(jié) 合，有效地克服了分布式發(fā)電裝置直接接入電網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)造成的不利影響，對(duì)于當(dāng)前能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)問(wèn)題提出了從根本上解決的途徑。因此，含有微網(wǎng)的配電網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)重構(gòu)將是未來(lái)的配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中必須需要解決的問(wèn)題。近年來(lái)配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化程度的不斷提高、信息采集和傳輸設(shè)備的不斷完善和數(shù)據(jù)處理

9、實(shí)時(shí)性的提高等為配電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化重構(gòu)和故障恢復(fù)重構(gòu)提供了必要的基礎(chǔ)；另一方面，配電網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)重構(gòu)不僅具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，而且具有重要的社會(huì)效益，是當(dāng)前電力系統(tǒng)領(lǐng)域的一個(gè)熱門(mén)研究方向。作為保障配電網(wǎng)絡(luò)安全性和可靠性的重要手段，對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)重構(gòu)進(jìn)行深入的研究是十分必要的。三、閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱6 魯宗相,王彩霞,閡勇,等.微電網(wǎng)研究綜述.電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2007,31(19):100一106.7 張釗，配電網(wǎng)故障定位的通用矩陣算法J。電力自動(dòng)化設(shè)備,2005,25（5）:40-43.8 鄭漳華,艾桿.微電網(wǎng)的研究現(xiàn)狀及在我國(guó)的應(yīng)用前景.電網(wǎng)技術(shù),2008年.9 劉國(guó)棟，含有微網(wǎng)的配電

10、網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)重構(gòu)構(gòu)究，<碩士學(xué)位論文>，華中科技大學(xué)，2009年.10 花寧，含分布式電源的配電網(wǎng)重構(gòu)研究，<碩士學(xué)位論文>，南昌大學(xué)，2012年.11 畢鵬翔,劉健,張文元.配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的改進(jìn)遺傳算法J.電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2002,26(2):57-6112 劉莉,陳學(xué)允.基于模糊遺傳算法的配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)J.中國(guó)電機(jī)學(xué)報(bào),2000,20(2):66-69.13 徐玉琴,李雪冬,張繼剛,等.考慮分布式發(fā)屯的配電網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)題的研究m.屯力系統(tǒng)保護(hù)控制.2011,39(1): 87-91,117.14 陳競(jìng)成, 徐德超, 于爾鏗. 配電網(wǎng)故障恢復(fù)系統(tǒng). 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2000

11、, 24(4):46-51.15 楊成峰, 樂(lè)秀播. 配電網(wǎng)故障恢復(fù)專家系統(tǒng)的一種實(shí)現(xiàn). 電力自動(dòng)化設(shè)備, 2001,21(11): 28-31.16 劉健, 畢鵬翔, 董海鷗. 復(fù)雜配電網(wǎng)簡(jiǎn)化分析與優(yōu)化. 北京: 中國(guó)電力出版社,2002, 1-2.17 黃宗君. 基于最小生成樹(shù)理論的配電網(wǎng)故障恢復(fù)算法. 繼電器, 2003, 31(12):9-12.18 吳文傳, 張伯明. 基于待恢復(fù)樹(shù)切割的配電網(wǎng)故障恢復(fù)實(shí)時(shí)算法. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2003, 27(12): 50-53.19 盛四清, 梁志瑞, 張文勤等. 基于遺傳算法的地區(qū)電網(wǎng)停電恢復(fù). 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2001, 25(8):

12、53-55.20 李海鋒, 張堯, 錢(qián)國(guó)基等. 配電網(wǎng)故障恢復(fù)重構(gòu)算法研究. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2001, 25(8): 34-37.四、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)與研究的主攻方向 配電網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)重構(gòu)是一個(gè)復(fù)雜的多目標(biāo)、多約束、離散化、非線性混合整數(shù)組合優(yōu)化問(wèn)題。實(shí)際上，配電網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)重構(gòu)問(wèn)題屬于 NP 難問(wèn)題，在數(shù)學(xué)上還沒(méi)有完美的解決方法，求解過(guò)程中的非線性等式約束、非線性不等式約束、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎拗?、“組合爆炸”問(wèn)題等，使得問(wèn)題本身十分復(fù)雜。國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究工作，提出或引進(jìn)了多種算法，歸納起來(lái)有下面 4 類。1、傳統(tǒng)優(yōu)化方法2 啟發(fā)式算法3、人工智能方法主要包括主要有模糊算法、遺傳算法、

13、專家系統(tǒng)法和Petri算法等。4、其他算法1、微網(wǎng)及含有微網(wǎng)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)重構(gòu)的研究現(xiàn)狀1.1 微網(wǎng)的研究現(xiàn)狀 過(guò)去幾十年中，為了盡快彌補(bǔ)發(fā)電量的不足，以大型發(fā)電機(jī)為主力機(jī)組的集中電源和隨之而來(lái)的超高壓遠(yuǎn)距離大容量輸電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)一直是電力企業(yè)的主要任務(wù)和投資方向，經(jīng)過(guò)多年的不懈努力已初步形成交直流互聯(lián)的大型復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)，在一定程度上滿足了特定時(shí)期內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。但是，伴隨電網(wǎng)規(guī)模的日益擴(kuò)大，現(xiàn)有的大容量互聯(lián)電力系統(tǒng)的弊端日漸端倪，例如運(yùn)行控制復(fù)雜困難，受端電網(wǎng)對(duì)外來(lái)電力的依賴程度過(guò)高導(dǎo)致安全性和可靠性降低，連鎖故障引發(fā)大面積停電事故的潛在風(fēng)險(xiǎn)增大以及難以適應(yīng)用戶多樣化的供電需求等。近年來(lái)世

14、界范圍內(nèi)接連發(fā)生幾次大面積停電事故充分暴露了這些問(wèn)題。鑒于大型集中電網(wǎng)存在的這些問(wèn)題，分布式發(fā)電（Distributed Generation）引起了人們的廣泛關(guān)注。分布式發(fā)電也稱分布式供能或嵌入式發(fā)電，是指基于新技術(shù)基礎(chǔ)上的高效率、低污染的小型綠色環(huán)保發(fā)電裝置，包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑＠四?、生物能、小水電等可再生能源發(fā)電，也包括小型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電、燃煤循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)、燃料電池等新能源發(fā)電技術(shù)。分布式發(fā)電一般分散布置在用戶（負(fù)荷）附近，其所有權(quán)既可以屬于用戶又可以屬于電網(wǎng)公司。分布式電源具有根據(jù)實(shí)際的資源分布特征和電力需求進(jìn)行靈活分散安裝的特點(diǎn)，不僅充分利用各種可再生能源，而且延緩了建設(shè)新的輸

15、電線路和變電站所需的大量投資。其次，分布式發(fā)電充分利用多種種類的能源，尤其是風(fēng)能和太陽(yáng)能以及生物質(zhì)能等可再生能源，從很大程度上降低了當(dāng)前工業(yè)發(fā)展對(duì)化石能源的依賴性，從根本上解決了人類面臨的能源危機(jī)問(wèn)題。再次，分布式發(fā)電對(duì)環(huán)境污染小且能源利用效率高，體現(xiàn)了人類的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。最后，分布式發(fā)電為大電網(wǎng)提供備用容量，增加了電網(wǎng)的供電可靠性。分布式發(fā)電盡管具有許多突出的有點(diǎn)，但其本身存在諸多問(wèn)題，例如，輸出功率的隨機(jī)性、控制困難等。如果盲目的將其接入電力系統(tǒng)（通常接入配電網(wǎng)），會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生一系列的影響如下：1) 影響配電網(wǎng)絡(luò)的線損。2) 影響配電網(wǎng)絡(luò)的調(diào)壓。3) 影響系統(tǒng)的電能質(zhì)量。4) 影響系統(tǒng)的

16、穩(wěn)定性。5) 影響系統(tǒng)的供電可靠性。 為深入發(fā)掘和充分利用小型分布式能源的巨大潛力和特殊優(yōu)點(diǎn)，使其更好的的服務(wù)于電網(wǎng)和用戶，在本世紀(jì)初，國(guó)外學(xué)者們提出將分布式能源與負(fù)荷組合而成微網(wǎng)。微電網(wǎng)的出現(xiàn)不僅有效地彌補(bǔ)了超高壓遠(yuǎn)距離超大容量交直流互聯(lián)電力系統(tǒng)的缺陷，而且能夠充分利用各種可再生能源和新能源發(fā)電技術(shù)，對(duì)于當(dāng)前能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)問(wèn)題提出了從根本上解決的途徑，建立了電力行業(yè)和能源行業(yè)未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展模式，是電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和高效供電方式的極佳選擇，在將來(lái)一定具有極大的發(fā)展?jié)摿Α?、含有微網(wǎng)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)重構(gòu)的研究現(xiàn)狀 目前，雖然有很多研究提出了一系列方法解決配電網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)重構(gòu)問(wèn)

17、題，但只有很少文獻(xiàn)在配電網(wǎng)故障恢復(fù)重構(gòu)中考慮了分布式電源和微網(wǎng)的影響。從目前的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀來(lái)看，雖然有少量文獻(xiàn)在處理配電網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)重構(gòu)問(wèn)題時(shí)考慮到了分布式發(fā)電裝置的影響，但分布式發(fā)電裝置與微網(wǎng)的外特性有很大的不同，因此它們?cè)谂潆娋W(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)重構(gòu)中的模型和作用也有很大的區(qū)別，這將直接影響到問(wèn)題的處理方式和最終結(jié)果。故充分發(fā)掘微網(wǎng)在配電網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)重構(gòu)過(guò)程中的作用，具有一定得理論研究?jī)r(jià)值和現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。五、主要研究?jī)?nèi)容、需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路1.主要研究?jī)?nèi)容 當(dāng)含有微網(wǎng)的配電網(wǎng)中，當(dāng)某區(qū)域發(fā)生故障時(shí)，首先對(duì)故障位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，及時(shí)將分割該區(qū)域的開(kāi)關(guān)跳開(kāi)以便隔離故障，然后對(duì)非故障停電區(qū)

18、域迅速恢復(fù)供電，從而避免因故障而導(dǎo)致線路整體失電。本文主要研究發(fā)生故障區(qū)域恢復(fù)重構(gòu)的過(guò)程，并假設(shè)已經(jīng)將非故障停電區(qū)域隔離；接著提出含有微網(wǎng)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)重構(gòu)的方案，并說(shuō)明重構(gòu)方案應(yīng)遵循的原則，目標(biāo)函數(shù)和約束條件，最后針對(duì)不同的恢復(fù)方案提出不同的恢復(fù)模型。 遺傳算法是受達(dá)爾文(C. R. Darwin) 提出的以自然選擇為基礎(chǔ)的生物進(jìn)化論學(xué)說(shuō)的啟發(fā)，通過(guò)模擬自然界生物進(jìn)化和發(fā)展的規(guī)律來(lái)解決特定目標(biāo)的優(yōu)化問(wèn)題。由美國(guó)Michigan 大學(xué)的 J. H. Holland 教授在 1975 年首次提出。它具有較好的適應(yīng)性和較強(qiáng)的魯棒性以及隱含的并行性，并且能夠以很大的概率找到全局最優(yōu)解。本文將遺傳算

19、法在配電網(wǎng)故障恢復(fù)重構(gòu)中加以運(yùn)用，提出算法的流程圖。列舉算例，對(duì)本文提出的恢復(fù)策略進(jìn)行驗(yàn)證。2. 重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題2.1微網(wǎng)恢復(fù)方案 配電網(wǎng)絡(luò)中饋線發(fā)生永久性故障后，配網(wǎng)管理系統(tǒng)（DMS）根據(jù) FTU 傳輸來(lái)遙測(cè)數(shù)據(jù)和遙信數(shù)據(jù)、分段開(kāi)關(guān)的電流和電壓數(shù)據(jù)以及保護(hù)信息等實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，結(jié)合配電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行工況，利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜凸收蠑?shù)據(jù)結(jié)合一定的故障判別算法來(lái)自動(dòng)地快速識(shí)別故障源的位置，并且在配網(wǎng)管理中心監(jiān)控屏幕的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D上標(biāo)記出故障點(diǎn)，這個(gè)過(guò)程稱之為故障區(qū)段判斷。故障區(qū)段判斷完成以后，系統(tǒng)立即根據(jù)其結(jié)果進(jìn)行故障隔離，隔離開(kāi)通過(guò)斷開(kāi)故障點(diǎn)兩側(cè)的分段開(kāi)關(guān)將故障隔離在一個(gè)最小的區(qū)域內(nèi)。此時(shí)，對(duì)于

20、故障點(diǎn)上游的線路和負(fù)荷可以通過(guò)重合饋線出口斷路器實(shí)現(xiàn)供電恢復(fù)，而對(duì)于故障點(diǎn)下游的非故障停電區(qū)域則要通過(guò)故障恢復(fù)重構(gòu)操作實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)移和供電恢復(fù)。本文假設(shè)故障發(fā)生后，故障區(qū)段判斷和故障隔離已經(jīng)完成，研究針對(duì)故障點(diǎn)下游的非故障失電區(qū)的負(fù)荷轉(zhuǎn)移和供電恢復(fù)問(wèn)題，充分挖掘微網(wǎng)的在配電網(wǎng)故障恢復(fù)重構(gòu)中的潛在優(yōu)勢(shì)，提出了一種多區(qū)恢復(fù)重構(gòu)策略，即微網(wǎng)恢復(fù)方案，饋線恢復(fù)方案。2.2 目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù) 配電網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)重構(gòu)方案需要綜合考慮其有效性、快速性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。也就是說(shuō)方案的評(píng)價(jià)不僅僅要考慮盡可能多的恢復(fù)失電區(qū)域內(nèi)的負(fù)荷的供電和恢復(fù)過(guò)程的操作簡(jiǎn)單易行，而且要考慮故障恢復(fù)重構(gòu)后電網(wǎng)的安全性與運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

21、因而，配電網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)重構(gòu)是一個(gè)考慮多種約束情況下的多目標(biāo)組合優(yōu)化問(wèn)題。其目標(biāo)函數(shù)可從下面幾方面考慮： (1) 以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性為目標(biāo)，使系統(tǒng)可以帶更多的負(fù)荷，減少甩負(fù)荷的可能性； (2) 以故障恢復(fù)時(shí)間最短，停電范圍最小為目標(biāo)； (3) 使負(fù)荷均勻分布，避免設(shè)備過(guò)載，提高電網(wǎng)的安全性和供電質(zhì)量； (4) 最小化系統(tǒng)有功功率的損耗；(5) 在某給定時(shí)間段上，使系統(tǒng)的能量損耗最?。?6) 考慮微網(wǎng)和饋線輸出功率的總費(fèi)用最小。 2.2.1 目標(biāo)函數(shù)本文目標(biāo)函數(shù)主要從以下三個(gè)方面構(gòu)建：(1) 考慮開(kāi)關(guān)次數(shù)最少開(kāi)關(guān)設(shè)備的總操作次數(shù)有限，為延長(zhǎng)開(kāi)關(guān)的使用壽命，操作次數(shù)越少越好；此外，配電網(wǎng)中的

22、大部分開(kāi)關(guān)需要操作員手動(dòng)完成，在擁擠的都市或交通不便的鄉(xiāng)村需要花很長(zhǎng)時(shí)間來(lái)完成一次操作。所以在配網(wǎng)重構(gòu)中都會(huì)提出減少開(kāi)關(guān)操作次數(shù)，降低開(kāi)關(guān)操作費(fèi)用的要求；(2) 考慮網(wǎng)損最小；(3) 考慮微網(wǎng)和饋線輸出功率的總費(fèi)用最小。2.2.2 約束條件可行的配電網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)重構(gòu)策略一般需要滿足潮流約束、容量約束、電壓約束以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)約束等一系列的約束條件，歸納起來(lái)，主要包括以下五個(gè)方面：(1) 潮流方程約束；(2) 支路容量約束；(3) 微網(wǎng)外送功率約束；(4) 節(jié)點(diǎn)電壓約束；(5) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)約束。3.解決思路3.1基于遺傳算法的微網(wǎng)重構(gòu)的數(shù)學(xué)模型3.1.1 染色體編碼微網(wǎng)恢復(fù)方案不需要對(duì)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)或分段開(kāi)

23、關(guān)進(jìn)行任何操作，僅僅通過(guò)增加停電區(qū)域內(nèi)微網(wǎng)的出力來(lái)實(shí)現(xiàn)所有停電負(fù)荷的供電恢復(fù)。因此，可以把除平衡節(jié)點(diǎn)以外的微網(wǎng)輸出的有功功率和無(wú)功功率作為控制變量并進(jìn)行編碼，平衡節(jié)點(diǎn)的輸出為控制變量的函數(shù)，通過(guò)潮流計(jì)算得到。因此，可以把停電區(qū)域內(nèi)的所有的微網(wǎng)（輸出容量最大的微網(wǎng)除外）按自然順序編號(hào)，將它們輸出的有功功率和無(wú)功功率作為染色體的基因進(jìn)行編碼。根據(jù)計(jì)算精度要求的不同，每一個(gè)基因用一定位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示。染色體的長(zhǎng)度等于所有基因的二進(jìn)制位數(shù)的總和。3.1.2 生成初始種群為了提高初始種群的可行性，初始種群的形成過(guò)程中采用了隨機(jī)賦值與越限檢測(cè)相結(jié)合的方法。采用隨機(jī)賦值的方法生成一個(gè)染色體后，首先進(jìn)行潮

24、流計(jì)算，根據(jù)潮流計(jì)算的結(jié)果檢測(cè)微網(wǎng)的輸出功率是否越限，如果越限則放棄這個(gè)染色體；如果不越限則成功生成了一個(gè)初始染色體，繼續(xù)生成下一個(gè)染色體，直到達(dá)到初始種群的數(shù)目為止。3.1.3 適應(yīng)度函數(shù)的構(gòu)造 本文提出的微網(wǎng)恢復(fù)方案的目標(biāo)函數(shù)綜合考慮了微網(wǎng)輸出功率的費(fèi)用最小和供電恢復(fù)后形成的孤島電力系統(tǒng)的線損最?。?（式3-10）其中 。通過(guò)對(duì)它們?nèi)〔煌臋?quán)值可以改變各個(gè)目標(biāo)的重要性，權(quán)值越大，重要性越高。 3.1.4 選擇、交叉、變異和保留 本算法選擇操作采用輪賭法，交叉操作采用均勻交叉方法。染色體規(guī)模、交叉率、變異率和保留優(yōu)良品種個(gè)數(shù)根據(jù)實(shí)際情況而定。3.1.5 染色體解碼經(jīng)過(guò)一定代數(shù)的迭代后，對(duì)適應(yīng)

25、度函數(shù)最高的染色體解碼，得到可行方案，供調(diào)度人員參考。 最后經(jīng)過(guò)實(shí)際的算例驗(yàn)證文章中提出的故障恢復(fù)算法。六、所需的條件及上機(jī)時(shí)數(shù)要求所需條件：計(jì)算機(jī)（可連接網(wǎng)絡(luò)）上機(jī)時(shí)數(shù)：150機(jī)時(shí)。七、工作階段、進(jìn)度與時(shí)間安排第一周（2月23日前）：與指導(dǎo)老師見(jiàn)面完成選題工作。第四周（3月14日前）：文獻(xiàn)調(diào)研初步工作，完成開(kāi)題任務(wù)，交開(kāi)題報(bào)告書(shū)。第九周（4月10日前）：文獻(xiàn)調(diào)研，仔細(xì)研讀，跟指導(dǎo)教師密切聯(lián)系。第十三周（5月10日前）：完成課題研究，寫(xiě)出論文初稿，交指導(dǎo)教師審閱。第十四周（5月15日前）：指導(dǎo)教師返還修改論文，學(xué)生完成論文二稿。第十五周（5月底前）：指導(dǎo)教師進(jìn)一步指導(dǎo)存在問(wèn)題的論文。第十六周（

26、5月28日前）：論文定稿、打印、裝訂，論文的最終版本交指導(dǎo)教師；制作PPT文稿，準(zhǔn)備答辯。第十六周（5月28日前）：指導(dǎo)教師（交叉）評(píng)審論文。第十七周（6月3日）：學(xué)生畢業(yè)論文答辯。8. 指導(dǎo)教師審查意見(jiàn)長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))指導(dǎo)教師評(píng)審意見(jiàn)學(xué)生姓名郭寒專業(yè)班級(jí)電氣11003班畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目含微網(wǎng)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)算法研究指導(dǎo)教師鄒必昌職 稱副教授評(píng)審日期評(píng)審參考內(nèi)容：畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的研究?jī)?nèi)容、研究方法及研究結(jié)果，難度及工作量，質(zhì)量和水平，存在的主要問(wèn)題與不足。學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和組織紀(jì)律，學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)的情況，解決實(shí)際問(wèn)題的能力，畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論

27、文的水平，是否同意參加答辯。評(píng)審意見(jiàn)： 指導(dǎo)教師簽名： 評(píng)定成績(jī)（百分制）：_分（注：此頁(yè)不夠，請(qǐng)轉(zhuǎn)反面） 長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)學(xué)生姓名郭寒專業(yè)班級(jí)電氣11003班畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目含微網(wǎng)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)算法研究評(píng)閱教師職 稱評(píng)閱日期評(píng)閱參考內(nèi)容：畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的研究?jī)?nèi)容、研究方法及研究結(jié)果，難度及工作量，質(zhì)量和水平，存在的主要問(wèn)題與不足。學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)的情況，解決實(shí)際問(wèn)題的能力，畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯。評(píng)語(yǔ)：評(píng)閱教師簽名： 評(píng)定成績(jī)（百分制）：_分（注：此頁(yè)不夠，請(qǐng)轉(zhuǎn)反面）長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))答辯記錄及成績(jī)

28、評(píng)定學(xué)生姓名郭寒專業(yè)班級(jí)電氣11003班畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目含微網(wǎng)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)算法研究答辯時(shí)間 年 月 日 時(shí)答辯地點(diǎn)一、答辯小組組成答辯小組組長(zhǎng)：成 員：二、答辯記錄摘要答辯小組提問(wèn)（分條摘要列舉）學(xué)生回答情況評(píng)判三、答辯小組對(duì)學(xué)生答辯成績(jī)的評(píng)定（百分制）：_分 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))最終成績(jī)?cè)u(píng)定(依據(jù)指導(dǎo)教師評(píng)分、評(píng)閱教師評(píng)分、答辯小組評(píng)分和學(xué)校關(guān)于畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))評(píng)分的相關(guān)規(guī)定)等級(jí)(五級(jí)制)：_答辯小組組長(zhǎng)(簽名) ： 秘書(shū)(簽名)： 年 月 日院(系)答辯委員會(huì)主任(簽名)： 院(系)(蓋章) 含微網(wǎng)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)算法研究 學(xué)生：郭寒， 電子信息學(xué)院指導(dǎo)老師：鄒必昌，電子信息學(xué)院【中

29、文摘要】配電網(wǎng)故障恢復(fù)是一個(gè)多目標(biāo)、多階段、多約束的非線性優(yōu)化問(wèn)題。為在滿足恢復(fù)后配電網(wǎng)連通性、輻射狀、饋線不過(guò)載等條件下，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)操作次數(shù)最少、網(wǎng)損最小等目標(biāo)，提供優(yōu)選的供電恢復(fù)方案。微網(wǎng)通過(guò)將各種效率高、污染低的小型綠色環(huán)保分布式發(fā)電裝置與負(fù)荷有機(jī)結(jié)合，有效地克服了分布式發(fā)電裝置直接接入電網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)造成的不利影響，對(duì)于當(dāng)前能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)問(wèn)題提出了從根本上解決的途徑。因此，含微網(wǎng)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)重構(gòu)將是未來(lái)的配電網(wǎng)運(yùn)行中必須解決的問(wèn)題。本文首先介紹了配電網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和故障恢復(fù)重構(gòu)的研究意義，總結(jié)了目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于配電網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)重構(gòu)的研究現(xiàn)狀，并分析了微網(wǎng)的接入對(duì)配電網(wǎng)故障恢復(fù)重構(gòu)的影響，基于

30、故障恢復(fù)方案的有效性、快速性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性，提出了一種含有微網(wǎng)的配電網(wǎng)絡(luò)故障多區(qū)恢復(fù)方案，即微網(wǎng)恢復(fù)方案、饋線恢復(fù)方案并針對(duì)各區(qū)恢復(fù)方案所要解決的問(wèn)題的條件和方法、恢復(fù)的手段以及恢復(fù)后的結(jié)果的不同，建立不同潮流計(jì)算模型、目標(biāo)函數(shù)和約束條件。最后，將遺傳算法應(yīng)用于解決微網(wǎng)恢復(fù)的最優(yōu)潮流問(wèn)題和饋線重構(gòu)問(wèn)題。通過(guò)算例，驗(yàn)證了本文中提出的微網(wǎng)恢復(fù)方案的可行性以及遺傳算法用于解決微網(wǎng)恢復(fù)的最優(yōu)潮流問(wèn)題和饋線恢復(fù)問(wèn)題的有效性。【關(guān)鍵字】：微網(wǎng)、配電網(wǎng)、故障恢復(fù)、遺傳算法Algorithm With Micro-grid Distribution Network RestorationStudent: G

31、uo Han, Electronics & Information CollegeAcher: Zou Bichang, Electronics & Information CollegeEnglish Abstract Distribution system restoration after faults is a nonlinear optimization problem with multi objective, multi-stage, multi-constraint. The ultimate solution is a serial of switching

32、operations to give a superior scheme of service restoration with least times of switching operations and least network loss in the constraint conditions of network connected, network radiation and feeder none-overtaxing.Micro-grid which effectively overcomes the disadvantages of direct connection of

33、 distributed generations and distribution network, is proposed as a radical solution to the current energy shortage and environment pollution by organic combination of local loads and distributed generations. Therefore, restoration of distribution network with micro-grid is necessary to operation of

34、 the future distribution network. Firstly, features of distribution network and research significance of its restoration are briefly introduced. Then, the effects of micro-grid access on distribution network restoration are systematically analysed and a three-level restoration strategy is proposed b

35、ased on exploring the advantages of micro-grid and the validity, rapidity, economy and reliability of restoration. Considering the variance of conditions, methods and results of these two strategies, different power flow models, objective functions and constraints are constructed separately. In addi

36、tion, a genetic algorithm was introduced in the optimal power flow (OPF) of micro-grid restoration and optimization of the second level strategy. The analysis of the service restoration problem of a distribution system with three feeders and eighteen nodes containing four micro-girds after occurrenc

37、e of single fault is given in the paper and feasibility of the micro-grid restoration, validity of the new multi-objective optimizing model and practicality of applying genetic algorithm in the optimal power flow (OPF) of micro-grid restoration and optimization of the second level strategy are verif

38、ied.Keywords：Micro-grid, Distribution Network, Restoration, Genetic AlgorithmXV參考文獻(xiàn)含微網(wǎng)的配電網(wǎng)故障恢復(fù)算法研究1 緒論1.1引言在我國(guó)，電力工業(yè)長(zhǎng)期來(lái)采用集中縱向供電的生產(chǎn)模式。許多經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后、區(qū)域負(fù)荷小且較分散的偏遠(yuǎn)地區(qū),要建立穩(wěn)定且具有一定規(guī)模的集中式供配電網(wǎng)絡(luò)，因受到地理?xiàng)l件的限制,需要耗費(fèi)大量的資金和時(shí)間。若不能及時(shí)解決能源供應(yīng)問(wèn)題,會(huì)制約居民生活質(zhì)量的改善和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。另外,近幾年,我國(guó)電力負(fù)荷急劇增加造成了電力供應(yīng)緊張,為此很多儲(chǔ)煤不足的發(fā)電廠不得不避峰停產(chǎn),甚至拉閘限電,造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

39、而且,傳統(tǒng)的發(fā)電方式造成了很大的環(huán)境壓力,如環(huán)境污染、全球變暖、酸雨和土地資源緊缺等問(wèn)題,嚴(yán)重影響了居民的生活質(zhì)量以及社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。為了解決上述問(wèn)題,充分的考慮生態(tài)環(huán)境和用戶對(duì)電能更多更高的要求,尋求一種新的供電模式迫在眉睫。微網(wǎng)作為一種微網(wǎng)作為一種安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和高效的供電方式在而今逐漸出現(xiàn)在人們的視野中。微電網(wǎng)從系統(tǒng)觀點(diǎn)看問(wèn)題，將發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、儲(chǔ)能裝置及控制裝置等結(jié)合，形成一個(gè)單一可控的單元，微電網(wǎng)中的電源多為微電源，亦即含有電力電子界面的小型機(jī)組，包括微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池、光伏電池以及超級(jí)電容、飛輪、蓄電池等儲(chǔ)能裝置。微電網(wǎng)不僅解決了分布式電源的大規(guī)模接入問(wèn)題，充分發(fā)揮了分

40、布式電源的各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，還為用戶帶來(lái)了其他多方面的效益。目前，雖然有很多研究提出了一系列方法解決配電網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)重構(gòu)問(wèn)題，但只有很少文獻(xiàn)在配電網(wǎng)故障恢復(fù)重構(gòu)中考慮了分布式電源和微網(wǎng)的影響，因此研究微電網(wǎng)在配電網(wǎng)故障恢復(fù)重構(gòu)和算法方面，具有積極的意義。1.2 課題研究背景和意義1.2.1 研究背景 本篇論文題目來(lái)源于社會(huì)生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)于目前國(guó)內(nèi)的配電網(wǎng)重構(gòu)以及故障恢復(fù)有一定的實(shí)際意義。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,人們對(duì)供電可靠性的要求越來(lái)越高。隨著電力需求的日益增長(zhǎng)，目前存在的主要問(wèn)題有：城市電網(wǎng)建設(shè)滯后、電網(wǎng)容量不足、結(jié)構(gòu)不合理、難以滿足迅猛增長(zhǎng)的生活用電的需要、居民生活用電受到限制、

41、用電連續(xù)性和可靠性得不到保證。加強(qiáng)配電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)及改造，是解決電網(wǎng)瓶頸問(wèn)題和開(kāi)拓電力市場(chǎng)、促進(jìn)用電消費(fèi)、拉動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的一項(xiàng)重要措施。與此同時(shí)，隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷完善和發(fā)展，電力市場(chǎng)化己為時(shí)不遠(yuǎn)。電力市場(chǎng)出現(xiàn)后，競(jìng)爭(zhēng)必將隨之而來(lái)，提供優(yōu)質(zhì)、廉價(jià)的電能成了供電部門(mén)提高服務(wù)水平和競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素。 同時(shí)，由于電力負(fù)荷的結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化，中小用戶包括居民用電比例逐年上升，經(jīng)過(guò)公共配電網(wǎng)傳輸?shù)呢?fù)荷也相應(yīng)增加，增大了配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗。由于配電系統(tǒng)電壓等級(jí)低，本身?yè)p耗較大，配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)損耗越來(lái)越成為電力工作者不可忽視的問(wèn)題。西方主要工業(yè)國(guó)家的線損率大致在5%-7%，我國(guó)為8%左右，與發(fā)達(dá)國(guó)家相

42、比尚有差距，其中城市配電網(wǎng)線損率高是很大的因素。因此，降低這一損耗成了供電部門(mén)降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益的一項(xiàng)重要任務(wù)，具有十分重要的意義。與此同時(shí)，城市配電網(wǎng)絡(luò)也有了很大的發(fā)展，線路越來(lái)越長(zhǎng)，節(jié)點(diǎn)越來(lái)越多，結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，因而發(fā)生故障的幾率也相應(yīng)增大。當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，在切除了故障運(yùn)行設(shè)備后，應(yīng)盡快地恢復(fù)用戶的供電，盡可能減少停電面積，這樣可以大大減少由于停電所造成的對(duì)社會(huì)的影響和經(jīng)濟(jì)上的損失，同時(shí)也應(yīng)盡可能減少故障后供電的損耗。配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)就是解決上述兩個(gè)問(wèn)題的有效而根本的手段。1.2.2 研究意義 配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)(DSR: Distribution Network Reconfigurati

43、on),又稱為配電網(wǎng)絡(luò)重組。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)可以保證配電網(wǎng)為轄射運(yùn)行且滿足饋線熱恪、電壓降落和變壓器容量等前提下,達(dá)到降低線損、均衡負(fù)荷、改善供電電壓質(zhì)量等目的。配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)主要是通過(guò)改變系統(tǒng)中的開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)改變網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),使得各饋線或者變電站之間的負(fù)荷進(jìn)行轉(zhuǎn)移,從而影響網(wǎng)絡(luò)的潮流分布,得到一個(gè)最佳的運(yùn)行方式。配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)是配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的重要手段之一,可用于提高配電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)對(duì)降低網(wǎng)絡(luò)損耗、提高供電質(zhì)量以及排除故障等方面都有重要作用,表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面: (1)降低線損,提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性 35110kV的配電網(wǎng)線損是地區(qū)線損的重要組成部分,在我國(guó)比例高達(dá)60%,因此降低配

44、電網(wǎng)的線損率,對(duì)提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性有重要的意義。而配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)可以有效的優(yōu)化配電系統(tǒng)運(yùn)行,降低配電網(wǎng)損。 (2)均衡負(fù)荷,消除過(guò)載,提高供電電壓質(zhì)量 由于配電網(wǎng)端的負(fù)荷多樣復(fù)雜,且不同類型負(fù)荷的日負(fù)荷曲線不同,因此負(fù)荷峰值在變壓器和饋線上出現(xiàn)的時(shí)間不一。通過(guò)配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu),網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,可以有效地轉(zhuǎn)移負(fù)荷,調(diào)節(jié)運(yùn)行饋線的負(fù)荷水平,消除過(guò)載。同時(shí)由于網(wǎng)絡(luò)潮流分布變化,電壓質(zhì)量得到改善,系統(tǒng)的損耗也大大降低。 (3)提高供電可靠性 配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí),可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)改變開(kāi)關(guān)狀態(tài),斷開(kāi)故障線路,閉合相應(yīng)的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移,從而達(dá)到快速隔離故障和恢復(fù)供電的目的。1.3 配電網(wǎng)故障恢復(fù)重構(gòu)及研究現(xiàn)狀

45、1.3.1 配電系統(tǒng)概述 發(fā)電廠發(fā)出的電能一般通過(guò)升壓變電站提升電壓后，經(jīng)由超高壓輸電網(wǎng)來(lái)輸送，升壓的目的是為了減少輸電損耗。當(dāng)電能輸送到靠近負(fù)荷中心如城市的郊區(qū)后，再經(jīng)降壓變電站(通常為高壓變電站)降低電壓，經(jīng)由高壓輸電網(wǎng)向高壓配電變電站輸送電力。經(jīng)高壓配電變電站進(jìn)一步降壓后，再經(jīng)由高壓配電網(wǎng)絡(luò)輸送到中壓配電變電站，經(jīng)中壓配電變電站更進(jìn)一步降壓后，再經(jīng)由中壓配電網(wǎng)絡(luò)輸送到低壓配電變壓器，最終經(jīng)由低壓配電線路向終端用戶供電。在我國(guó)，配電系統(tǒng)可劃分為高壓配電系統(tǒng)、中壓配電系統(tǒng)和低壓配電系統(tǒng)三部分。高壓配電系統(tǒng)與輸電系統(tǒng)直接相連，接收輸電系統(tǒng)輸送的電能，向負(fù)荷中心直接放射供電或經(jīng)降壓配電。高壓配電

46、系統(tǒng)的電壓等級(jí)通常選為 35kV、66kV 或110kV，有些大型城市將 220kV 也作為高壓配電系統(tǒng)電壓等級(jí)，以適應(yīng)城市用電規(guī)模的增長(zhǎng)。高壓配電系統(tǒng)的電源一般來(lái)自不同的 220 kV 或 500kV 中心變電站(或樞紐變電站)。中壓配電系統(tǒng)是指從 110kV/10kV 或 35kV/10kV 降壓變電站的 10kV 母線出發(fā)經(jīng)中壓配電線路到低壓配電變壓器的那一部分網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。中壓配電系統(tǒng)的電壓等級(jí)一般選為 10kV (6.3kV)或 20kV。通常將降壓變電站的每一回 10kV 出線稱為一條饋線。低壓配電系統(tǒng)是指從 10(6.3)kV/0.4kV 低壓配電變壓器到用戶端的那一部分網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。一

47、般將低壓配電系統(tǒng)的電壓等級(jí)選為 0.4kV，或稱為 380/220V，即線電壓 380V，相電壓 220V。由于配電系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)直接面向終端用戶，它的完善與否直接關(guān)系著廣大用戶的用電可靠性和用電質(zhì)量，因而在電力系統(tǒng)中具有重要的地位。1.3.2配電網(wǎng)的故障處理 在配電網(wǎng)發(fā)生故障后，對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)有效的處理，可以減少用戶停電時(shí)間，縮小停電面積，提高供電可靠性。配電網(wǎng)中的故障一般可分為兩類：瞬時(shí)性故障和永久性故障，因此故障處理就需要區(qū)分瞬時(shí)性故障和永久性故障。對(duì)于瞬時(shí)故障，通過(guò)變電站出口斷路器的一次重合閘予以消除。而對(duì)于永久性故障，重合閘失敗，必須進(jìn)行配網(wǎng)故障處理。電纜線路發(fā)生瞬時(shí)

48、故障的可能性比較小，一旦發(fā)生故障往往就是需要進(jìn)行處理的永久性故障。 在配電網(wǎng)中，當(dāng)某區(qū)域發(fā)生故障時(shí)，首先對(duì)故障位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，及時(shí)將分割該區(qū)域的開(kāi)關(guān)跳開(kāi)以便隔離故障，然后對(duì)非故障停電區(qū)域迅速恢復(fù)供電，從而避免因故障而導(dǎo)致線路整體失電。配電網(wǎng)的故障處理應(yīng)盡量實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)目標(biāo)： (1)母線出線開(kāi)關(guān)不跳或少跳。母線出線開(kāi)關(guān)跳閘，將影響出線的全部供電區(qū)域，停電面積大。 (2)盡量使靠近電源側(cè)的開(kāi)關(guān)少動(dòng)作?？拷娫磦?cè)越近的開(kāi)關(guān)，其跳閘引起的停電范圍越大。 (3)短路電流沒(méi)有流過(guò)的開(kāi)關(guān)盡量不動(dòng)作。主干線故障時(shí)，支路分段開(kāi)關(guān)和下游分段開(kāi)關(guān)沒(méi)有短路電流流過(guò)時(shí)，不應(yīng)讓其動(dòng)作。開(kāi)關(guān)動(dòng)作，將影響開(kāi)關(guān)的使用壽命。

49、以前，我國(guó)配電網(wǎng)網(wǎng)架普遍比較薄弱，缺乏整體規(guī)劃，配電設(shè)備普遍陳舊，大多不可遙控，運(yùn)行監(jiān)控設(shè)備少，信息搜集量少，導(dǎo)致故障處理自動(dòng)化水平低。配電網(wǎng)普遍都是單電源，而且線路分段少，導(dǎo)致停電面積擴(kuò)大，故障定位和隔離速度慢，供電恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)。在城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造的過(guò)程中，F(xiàn)TU(Feeder Terminal Unit)等現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控終端大量應(yīng)用于配電網(wǎng)中，配電網(wǎng) SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統(tǒng)逐漸得到完善，為實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)故障的快速、準(zhǔn)確定位，迅速隔離故障并恢復(fù)非故障區(qū)供電提供了條件。1.3.3故障恢復(fù)的要求和特點(diǎn) 配電網(wǎng)故障恢復(fù)的主要任務(wù)是幫

50、助調(diào)度員對(duì)恢復(fù)供電過(guò)程進(jìn)行決策，其目標(biāo)是在允許的操作條件和電氣約束下，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)盡可能多地將停電區(qū)域的負(fù)荷轉(zhuǎn)供到正常的饋線上。實(shí)際情況下，配網(wǎng)調(diào)度員應(yīng)快速的恢復(fù)供電，同時(shí)，考慮到開(kāi)關(guān)操作壽命和有限的人力資源，要求開(kāi)關(guān)的操作次數(shù)越少越好。恢復(fù)策略所需要滿足的基本要求可總結(jié)如下： (1)恢復(fù)策略必須是實(shí)時(shí)的。因?yàn)楸仨氃诒M可能短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)對(duì)停電區(qū)域的供電，以減少用戶的不滿意程度，提高供電可靠性。 (2)恢復(fù)策略應(yīng)盡可能多地恢復(fù)停電的負(fù)荷。同時(shí)，不同等級(jí)的負(fù)荷分別考慮，重要的負(fù)荷應(yīng)優(yōu)先恢復(fù)供電。 (3)開(kāi)關(guān)的操作次數(shù)應(yīng)盡可能少。其主要原因是開(kāi)關(guān)設(shè)備的總操作次數(shù)有限，為延長(zhǎng)開(kāi)關(guān)的使用壽命，操作次數(shù)越

51、少越好。此外，配網(wǎng)中的大部分開(kāi)關(guān)需要操作員手工完成，在擁擠的都市或交通不便的鄉(xiāng)村都需要花很長(zhǎng)時(shí)間來(lái)完成一次操作，所以，也要求操作次數(shù)盡量少。 (4)恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)變動(dòng)應(yīng)盡量少。換言之，應(yīng)盡量操作離停電區(qū)域近的開(kāi)關(guān)。 配電系統(tǒng)在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、支路參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)、節(jié)點(diǎn)和支路數(shù)目、負(fù)荷和電源以及各種配電裝置的分布、系統(tǒng)信息等幾個(gè)方面，都具有不同于高壓輸電系統(tǒng)的典型特征。 高壓輸電網(wǎng)絡(luò)一般采用多環(huán)路的環(huán)網(wǎng)式結(jié)構(gòu)。而配電網(wǎng)絡(luò)多采用輻射型、環(huán)式或網(wǎng)格式等結(jié)構(gòu)方式，正常情況下多為輻射狀運(yùn)行。其中輻射型結(jié)構(gòu)方式(又稱放射狀或樹(shù)狀)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，保護(hù)裝置的整定也比較簡(jiǎn)單，但該結(jié)構(gòu)屬單電源供電方式，可靠性較低。環(huán)式或網(wǎng)格

52、式等屬于有備用電源的供電方式，正常運(yùn)行時(shí)以開(kāi)環(huán)方式運(yùn)行，聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)一般處于斷開(kāi)狀態(tài)，聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的兩側(cè)都相當(dāng)于一條饋線的末端，當(dāng)某側(cè)停電時(shí)，聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)可自動(dòng)將環(huán)閉合，由另一側(cè)反送電，具有較高的供電可靠性，在城市配電系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 中壓配電網(wǎng)的恢復(fù)是在配電網(wǎng)發(fā)生故障后，通過(guò)改變柱上開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉狀態(tài)，使失電區(qū)域恢復(fù)供電；高壓配電網(wǎng)的恢復(fù)是指線路、變壓器、母線等發(fā)生故障后，使得變電站所帶的負(fù)荷通過(guò)其它線路轉(zhuǎn)移給其它變電站或者其它變壓器。它們的目標(biāo)都是為了使失電區(qū)域能夠恢復(fù)供電。它們相比也有著不同的特點(diǎn)： (1)它們涉及到的網(wǎng)絡(luò)的具體接線方式不同。高壓配電網(wǎng)有著同輸電網(wǎng)相同的接線方式，而中壓配電網(wǎng)則僅

53、僅是饋線的方式。 (2)高壓配電網(wǎng)的負(fù)荷點(diǎn)都由變電站母線帶著，比較集中，而且數(shù)目少，故障后，只是失去幾個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷。而中壓配電網(wǎng)的負(fù)荷點(diǎn)則是沿著饋線分布，比較分散，且數(shù)目較多，一旦故障，失去的往往是成片的負(fù)荷。 (3)高壓配電網(wǎng)的運(yùn)行方式比較確定，發(fā)生故障以后的可選擇的供電恢復(fù)路徑也比較少，而且比較確定；而中壓配電網(wǎng)的接線方式從最簡(jiǎn)單的輻射式到最復(fù)雜的網(wǎng)格狀的接線方式都有，其開(kāi)關(guān)的變動(dòng)大，運(yùn)行方式復(fù)雜，發(fā)生故障后，其可選擇的供電恢復(fù)路徑多，而且不確定。 (4)高壓配電網(wǎng)的故障恢復(fù)往往都是失電的負(fù)荷點(diǎn)到電源點(diǎn)的路徑的搜索；而中壓配電網(wǎng)的故障恢復(fù)則不但要搜索供電的路徑，更要在這些供電路徑之間合理

54、地分配負(fù)荷，使得電網(wǎng)在故障后，安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。 從以上的分析可知：中壓配電網(wǎng)的故障恢復(fù)比高壓配電網(wǎng)的供電恢復(fù)問(wèn)題更加復(fù)雜，必須針對(duì)配電網(wǎng)本身的特點(diǎn)，采用合理的方法進(jìn)行處理。1.3.4 故障恢復(fù)的一般過(guò)程 配電網(wǎng)大多是輻射狀，其中包含大量的分段開(kāi)關(guān)和少量的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，具有閉環(huán)結(jié)構(gòu)、開(kāi)環(huán)運(yùn)行的特點(diǎn)，因此研究配電網(wǎng)恢復(fù)就是針對(duì)這種結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式的配電網(wǎng)進(jìn)行的。圖1.1 為一典型的配電網(wǎng)的饋線部分結(jié)構(gòu)圖(母線及母線間的連接關(guān)系未表示出)，圖中主要由 3 條變電站出線即饋線組成，在正常運(yùn)行時(shí)，開(kāi)關(guān) ts1-ts2 處于斷開(kāi)狀態(tài)，作為聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)；其它開(kāi)關(guān) s1-s9 處于閉合狀態(tài)，作為分段開(kāi)關(guān)。這些聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)將幾條饋線隔開(kāi)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的閉環(huán)結(jié)構(gòu)開(kāi)環(huán)運(yùn)行的方式。 圖1