，，，

(1.浙江工業(yè)大學(xué) 信息工程學(xué)院，浙江 杭州 310023；2.國(guó)網(wǎng)浙江省 電力公司電力科學(xué)研究院，浙江 杭州 310014)

分布式光伏的接入使得傳統(tǒng)的配電網(wǎng)從簡(jiǎn)單的輻射狀無(wú)源配電網(wǎng)變?yōu)槎喽擞性淳W(wǎng)絡(luò)，改變了配電網(wǎng)的潮流方向、壓降和節(jié)點(diǎn)功率，由于分布式光伏具有較大的隨機(jī)性和間歇性使得傳統(tǒng)的配電網(wǎng)重構(gòu)算法[1-4]已經(jīng)不適用.針對(duì)風(fēng)機(jī)、光伏出力的隨機(jī)性，含多種DG的配電網(wǎng)重構(gòu)機(jī)會(huì)約束規(guī)劃模型[5]和計(jì)及負(fù)荷功率波動(dòng)的含分布式電源配電網(wǎng)的可靠性評(píng)估快速算法[6]應(yīng)用于大規(guī)模分布式電源接入配電網(wǎng)的場(chǎng)景.由于配電網(wǎng)供電恢復(fù)是一個(gè)多目標(biāo)、多組合和多約束的非線性組合優(yōu)化問(wèn)題，模糊系統(tǒng)和模糊帝國(guó)競(jìng)爭(zhēng)算法[7]，理想的加權(quán)法[8]和基于配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和分布式電源出力的協(xié)同優(yōu)化的一種將生成樹(shù)、蟻群算法和遺傳算法相結(jié)合的多目標(biāo)混合優(yōu)化方法[9]對(duì)已建立的配電網(wǎng)故障重構(gòu)的多目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解.普通的優(yōu)化算法對(duì)于復(fù)雜的非線性組合的配電網(wǎng)重構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題容易陷入局部最優(yōu)解，提出了一種改進(jìn)的二進(jìn)制量子粒子群算法(BQPSO)[10].考慮到計(jì)劃孤島運(yùn)行模式有助于提高配電網(wǎng)供電可靠性，配網(wǎng)重構(gòu)問(wèn)題被分解成孤島劃分和剩余網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的兩個(gè)子問(wèn)題[11]，并且針對(duì)這一場(chǎng)景的多目標(biāo)問(wèn)題通過(guò)二進(jìn)制粒子群算法搜索Pareto非支配解獲得供電恢復(fù)方案[12].

上述研究考慮了如何對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)的故障進(jìn)行準(zhǔn)確、高效的供電恢復(fù)，但是均沒(méi)有考慮到在配電網(wǎng)故障重構(gòu)過(guò)程中隨著分布式光伏接入比例的上升造成配電網(wǎng)供電恢復(fù)后節(jié)點(diǎn)過(guò)電壓的問(wèn)題.因此，建立含高比例分布式光伏的配電網(wǎng)系統(tǒng)模型，對(duì)供電恢復(fù)后的配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行了分析.針對(duì)供電恢復(fù)后可能存在過(guò)電壓的節(jié)點(diǎn)，基于靈敏度矩陣找到引起節(jié)點(diǎn)過(guò)電壓的光伏接入節(jié)點(diǎn)，采用光伏逆變器的Volt/Var 6點(diǎn)控制對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)，利用改進(jìn)的支路交換法以網(wǎng)損最小為目標(biāo)對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行了優(yōu)化，保證了配電網(wǎng)在故障重構(gòu)后能安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行.最后對(duì)IEEE33節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行算例仿真，驗(yàn)證方法的可行性和有效性.

1 含高比例分布式光伏的配電網(wǎng)故障重構(gòu)數(shù)學(xué)模型

配電網(wǎng)故障重構(gòu)是一個(gè)多約束多目標(biāo)的非線性優(yōu)化問(wèn)題.考慮到含高比例分布式光伏的配電網(wǎng)在供電恢復(fù)后容易出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)過(guò)電壓的情況，以恢復(fù)故障負(fù)荷最大、過(guò)電壓節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)最小和網(wǎng)損最小為目標(biāo)，綜合考慮節(jié)點(diǎn)電壓、支路電流、功率平衡和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等約束，建立數(shù)學(xué)模型.

1.1 目標(biāo)函數(shù)

1)恢復(fù)故障負(fù)荷的目標(biāo)函數(shù)，即

(1)

式中Pn為故障恢復(fù)期間節(jié)點(diǎn)n的實(shí)際有功功率.

2)過(guò)電壓節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的目標(biāo)函數(shù)，即

minf2=M

(2)

式中M為過(guò)電壓節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù).

3)網(wǎng)損的目標(biāo)函數(shù)，即

(3)

式中：N為配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；Pn，Qn，Un分別為節(jié)點(diǎn)n的有功功率、無(wú)功功率和節(jié)點(diǎn)電壓；ln為節(jié)點(diǎn)n-1和節(jié)點(diǎn)n之間的線路長(zhǎng)度；r，x分別為單位長(zhǎng)度的電阻值和電抗值.

1.2 約束條件

1)節(jié)點(diǎn)電壓約束，即

Umin≤Un≤Umax

(4)

式中：Umin，Umax分別為節(jié)點(diǎn)n的電壓幅值下限和上限.在配電網(wǎng)大規(guī)模停電后的恢復(fù)過(guò)程中，節(jié)點(diǎn)電壓約束可適當(dāng)?shù)姆艑?

2)支路電流約束，即

In≤Imax

(5)

式中Imax為支路n的電流幅值上限.

3)功率平衡約束[13]，即

(6)

4)輻射狀拓?fù)浼s束.重構(gòu)后的配電網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行時(shí)應(yīng)呈輻射狀且無(wú)孤島，故其節(jié)點(diǎn)與閉合支路的數(shù)量關(guān)系可表示為

m=n+1

(7)

式中：n，m分別為閉合支路個(gè)數(shù)和節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù).

2 供電恢復(fù)后的節(jié)點(diǎn)電壓分析及過(guò)電壓調(diào)節(jié)

輻射狀配電網(wǎng)系統(tǒng)類似于二叉樹(shù)的結(jié)構(gòu)，故此對(duì)其進(jìn)行從圖1(a)到圖1(b)的簡(jiǎn)化.可以通過(guò)一定的等效合并，例如合并黑色實(shí)線框內(nèi)二叉樹(shù)，再合并黑色虛線框內(nèi)二叉樹(shù)，可得到配電網(wǎng)的最小單元.下面以最小單元為例進(jìn)行分析.

圖1 配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化Fig.1 Simplification of distribution network system

2.1 含高比例分布式光伏的配電網(wǎng)

圖2為含高比例分布式光伏的配電網(wǎng)線路負(fù)荷分布.該配電網(wǎng)有N個(gè)節(jié)點(diǎn)，Pn+jQn(n=1,2,…,N)為節(jié)點(diǎn)n的視在功率，該視在功率的單位為kW；Un(n=1,2,…,N)為節(jié)點(diǎn)n的節(jié)點(diǎn)電壓，其中U0為線路的始端電壓；Rn+jXn=ln(r+jx)為節(jié)點(diǎn)n-1與節(jié)點(diǎn)n之間的線路阻抗；在節(jié)點(diǎn)q處，單條饋線變成兩條饋線；在節(jié)點(diǎn)l，m，n處分別接入容量為PPV1，PPV2，PPV3的分布式光伏，且占總輸出功率的比例很高.正方向定義為有功功率和無(wú)功功率流向節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的方向，與之相反的為負(fù)方向.由于線路的電抗很小，忽略無(wú)功功率.

圖2 含高比例分布式光伏的配電網(wǎng)線路負(fù)荷分布Fig.2 Load distribution with high PV penetrations

1)當(dāng)z∈[1,l]時(shí)，有

(8)

式中Uz為節(jié)點(diǎn)z的節(jié)點(diǎn)電壓.

2)當(dāng)z∈[l+1,q]時(shí)，有

(9)

3)當(dāng)z∈[q+1,m]時(shí)，有

(10)

4)當(dāng)z∈[m+1,N1]時(shí)，有

(11)

5)當(dāng)z∈[N1+1,n]時(shí)，有

(12)

6)當(dāng)z∈[n+1,N]時(shí)，有

(13)

綜上，假設(shè)線路首端電壓保持不變，高比例分布式光伏的接入使得節(jié)點(diǎn)電壓升高[14].分布式光伏接入前后的節(jié)點(diǎn)電壓差為

(14)

2.2 供電恢復(fù)后的配電網(wǎng)

圖3為含高比例分布式光伏的故障配電網(wǎng)線路負(fù)荷分布.圖中節(jié)點(diǎn)TS1，TS2，TS3，TS4，TS5，TS6與節(jié)點(diǎn)a之間存在聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，節(jié)點(diǎn)a與節(jié)點(diǎn)a-1之間存在永久性故障.若沒(méi)有孤島效應(yīng)的產(chǎn)生，則有6種選擇使配電網(wǎng)供電恢復(fù).

圖3 含高比例分布式光伏的故障配電網(wǎng)線路負(fù)荷分布Fig.3 Fault load distribution with high PV penetrations

當(dāng)節(jié)點(diǎn)a與節(jié)點(diǎn)TS1(TS1∈[1,l])連接時(shí)，即閉合聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)TS1.供電恢復(fù)后的節(jié)點(diǎn)電壓計(jì)算方法與2.1節(jié)的一致，在此不再重復(fù)推導(dǎo).供電恢復(fù)前后同一節(jié)點(diǎn)電壓的改變量如下：

1)當(dāng)z∈[1,TS1]時(shí)，有

(15)

2)當(dāng)z∈[TS1+1,l]時(shí)，有

(16)

3)當(dāng)z∈[l+1,q]時(shí)，有

(17)

4)當(dāng)z∈[q+1,m]時(shí)，有

(18)

5)當(dāng)z∈[m+1,N1]時(shí)，有

(19)

6)當(dāng)z∈[N1+1,n]時(shí)，有

(20)

7)當(dāng)z∈[n+1,a-1]時(shí)，有

(21)

8)當(dāng)z∈[a,N]時(shí)，有

(22)

配電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)在供電恢復(fù)前后的電壓差(除故障區(qū)外)與分布式光伏無(wú)關(guān)，只與故障區(qū)的負(fù)荷大小有關(guān)，并且位于節(jié)點(diǎn)TS1之前的節(jié)點(diǎn)電壓不變，之后的節(jié)點(diǎn)電壓上升.式(22)中，故障區(qū)節(jié)點(diǎn)電壓的變化與負(fù)荷的大小、聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的位置及光伏接入的位置、容量有關(guān).當(dāng)ΔUz=0時(shí)，該區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)電壓不變；當(dāng)ΔUz>0時(shí)，該區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)電壓上升；當(dāng)ΔUz<0時(shí)，該區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)電壓下降.同理可得，其他幾種選擇的電壓變化如表1所示.

表1不同的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)下的配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓變化

Table1Nodevoltagechangeofdistributionnetworkindifferenttie-switch

聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)電壓不變電壓上升電壓下降與光伏有關(guān)TS1[1,TS1][TS1+1,a-1]—[a,n]TS2[1,TS2][TS2+1,a-1]—[a,n]TS3[1,q][N1+1,a-1][q+1,N1][a,n]TS4[1,q][N1+1,a-1][q+1,N1][a,n]TS5[1,TS5][TS5+1,n]——TS6[1,TS6][TS6+1,n]——

結(jié)合式(4，14)可以推斷出在相同節(jié)點(diǎn)電壓約束和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞那闆r下，高比例分布式光伏的接入使得配電網(wǎng)供電恢復(fù)后可能依然存在過(guò)電壓節(jié)點(diǎn).

2.3 基于靈敏度分析的電壓調(diào)節(jié)

由電力系統(tǒng)負(fù)載潮流雅克比矩陣[15]知，配電網(wǎng)中潮流計(jì)算滿足

(23)

式中：ΔP=ΔPPV-ΔPL為節(jié)點(diǎn)注入的有功功率，ΔPPV為分布式光伏有功出力，ΔPL為節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的有功功率；ΔQ=ΔQPV-ΔQL為節(jié)點(diǎn)注入的無(wú)功功率，ΔQPV為分布式光伏的無(wú)功出力，ΔQL為節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的無(wú)功功率；APδ，APU，AQδ及AQU構(gòu)成的雅克比矩陣為注入功率波動(dòng)(ΔP,ΔQ)與電壓變化(Δδ,ΔU)之間的關(guān)系；Δδ，ΔU為電壓相角及幅值變化量.

將式(23)經(jīng)過(guò)矩陣變換得

(24)

式中：BδP，BUP，BδQ，BUQ分別為靈敏度因子，分別表示有功出力波動(dòng)對(duì)電壓相角的影響、有功出力波動(dòng)對(duì)電壓幅值的影響、無(wú)功出力波動(dòng)對(duì)電壓相角的影響和無(wú)功出力波動(dòng)對(duì)電壓幅值的影響.

根據(jù)式(24)可得到各節(jié)點(diǎn)之間的靈敏度并構(gòu)成靈敏度矩陣，根據(jù)此靈敏度矩陣獲得對(duì)于過(guò)電壓節(jié)點(diǎn)而言的關(guān)鍵光伏點(diǎn)，并通過(guò)光伏逆變器的Volt/Var控制[16]實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的改善.

圖4為光伏逆變器Volt/Var控制模式，圖中Qmax為光伏逆變器輸出功率，-Qmax為光伏逆變器吸收功率.A，B，C，E，Vmin，Vmax之間的6條連線構(gòu)成光伏逆變器Volt/Var 6點(diǎn)控制模式曲線，區(qū)間[Vmin,Vmax]為電壓無(wú)功調(diào)節(jié)死區(qū).這里需要確定A，B，C，E，Vmin，Vmax對(duì)應(yīng)的電壓值.光伏逆變器需要具備保護(hù)功能，即不能低電壓和過(guò)電壓，故此A，B，C，E的電壓標(biāo)幺值就可以被確定了，這里A=B=0.9 pu，C=E=1.1 pu[17].Vmin和Vmax關(guān)于系統(tǒng)電壓基準(zhǔn)值V0=1.0 pu對(duì)稱，且死區(qū)寬度2D=2|Vmax-V0|.因此在該對(duì)稱模式下，只需確定D的值，在非對(duì)稱模式下確定Vmin和Vmax值.當(dāng)不存在死區(qū)時(shí)，即Vmin=Vmax=V0，則由6點(diǎn)控制變?yōu)橛葾，B，C，E構(gòu)成的4點(diǎn)控制，但是由于沒(méi)有死區(qū)會(huì)導(dǎo)致光伏逆變器的頻繁使用，使得光伏逆變器的使用壽命減小、維修成本上升，故此在實(shí)際中很少使用，故

(25)

式中：P為當(dāng)前光伏逆變器輸出的有功功率；Smax為光伏逆變器的容量.

圖4 光伏逆變器Volt/Var控制模式Fig.4 Volt/Var control characteristic of PV inverter

3 配電網(wǎng)故障重構(gòu)的流程

首先對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行供電恢復(fù)，以使恢復(fù)故障負(fù)荷盡可能大，過(guò)電壓節(jié)點(diǎn)盡可能少，再按照改進(jìn)的支路交換法對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)損優(yōu)化.

支路交換法，通過(guò)將一個(gè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行閉合，從而形成一個(gè)環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)，在此網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲羞x擇一個(gè)分段開(kāi)關(guān)將其打開(kāi)使得網(wǎng)損最小，這樣稱為一次拓?fù)湔{(diào)整.閉合節(jié)點(diǎn)m和n間的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，同時(shí)將配電網(wǎng)環(huán)路中的一個(gè)分段開(kāi)關(guān)打開(kāi)，有功網(wǎng)損有改變，其改變值ΔP為

(26)

式中：Ii為節(jié)點(diǎn)i的負(fù)荷；D為配電網(wǎng)中有負(fù)荷轉(zhuǎn)移的節(jié)點(diǎn)的集合；Um，Un分別為電源節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)m和n的電壓降落；Rloop為聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)合上后配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)的環(huán)路電阻.

對(duì)供電恢復(fù)后的配電網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭澐秩鐖D5所示，圖5中有四個(gè)區(qū)域，并且每個(gè)區(qū)域合上聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)都可形成環(huán)網(wǎng).從圖5中可以看出：區(qū)域三和區(qū)域四之間存在公共的支路L，因此不可單獨(dú)對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)損優(yōu)化；而其他區(qū)域之間不存在公共支路為獨(dú)立的拓?fù)?，可以單?dú)進(jìn)行拓?fù)湔{(diào)整.

具體步驟如下：

1)對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行潮流計(jì)算，并初始化相關(guān)參數(shù).

2)判斷是否為唯一的可操作區(qū)域；若是，則轉(zhuǎn)至步驟9)；否則轉(zhuǎn)至步驟3).

3)選擇一對(duì)區(qū)域，確定區(qū)域間可操作的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)放入集合P.

4)操作集合P中的元素.

5)對(duì)新形成的拓?fù)溥M(jìn)行驗(yàn)證，是否滿足約束.若滿足轉(zhuǎn)至步驟6)；若不滿足約束，則轉(zhuǎn)至步驟8).

6)與上次的解比較過(guò)電壓節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù).若個(gè)數(shù)增加，轉(zhuǎn)至步驟7)；若不是，則轉(zhuǎn)至步驟8).

7)取消本次的操作，恢復(fù)上一次的操作，轉(zhuǎn)至步驟8).

8)判斷是否已遍歷集合P中的元素.若是，轉(zhuǎn)至步驟4)；若不是，轉(zhuǎn)至步驟2).

9)判斷是否有過(guò)電壓節(jié)點(diǎn).若有，轉(zhuǎn)至步驟10)；否則，轉(zhuǎn)至步驟11).

10)對(duì)于過(guò)電壓的節(jié)點(diǎn)，利用靈敏度分析，找到關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，并利用光伏逆變器的Volt/Var控制對(duì)該過(guò)電壓節(jié)點(diǎn)的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié).

11)對(duì)可操作區(qū)域進(jìn)行區(qū)域劃分，使每個(gè)區(qū)域在合上聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)后都可形成環(huán)網(wǎng).

12)按照改進(jìn)的支路交換法對(duì)可操作區(qū)域以網(wǎng)損為目標(biāo)進(jìn)行尋優(yōu).

13)結(jié)束，并輸出結(jié)果.

圖5 配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮^(qū)域劃分Fig.5 Areas division of load distribution

4 算例分析

通過(guò)仿真分析軟件OpenDSS搭建IEEE33節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)[18]如圖6所示，TS7,20，TS8,14，TS11,21，TS17,32，TS24,28為聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān).該系統(tǒng)基準(zhǔn)電壓為12.66 kV，基準(zhǔn)功率取10 MVA，母線0為平衡節(jié)點(diǎn)，電壓為1.04 pu且最大的承受電壓為1.05 pu，系統(tǒng)總負(fù)荷為3.715 MW+j2.3 Mvar.光伏逆變器具有Volt/Var控制功能，并且光伏逆變器的切入切出功率為額定容量的10%，為保證光伏逆變器具有足夠的無(wú)功調(diào)節(jié)容量，這里設(shè)置光伏逆變器容量為光伏安裝容量的1.1倍.在節(jié)點(diǎn)4、節(jié)點(diǎn)13和節(jié)點(diǎn)27安裝容量為800，1 000，1 000 kW的光伏，此時(shí)分布式光伏的發(fā)電量占負(fù)荷消耗的有功功率的75.37%.

圖6 含分布式光伏的IEEE33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)Fig.6 IEEE33-bus distribution network system with PV

分別對(duì)分布式光伏功率出力為0與功率出力到達(dá)額定功率的兩種情況進(jìn)行分析，且功率出力為0時(shí)可視為配電網(wǎng)中無(wú)光伏.對(duì)IEEE33節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行潮流計(jì)算，可以得到各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓標(biāo)幺值，如圖7所示.可以觀察到所有節(jié)點(diǎn)的電壓都在電壓約束范圍之內(nèi)，并且可以得到分布式光伏的接入使得節(jié)點(diǎn)電壓有了一定的提升.

圖7 IEEE33系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓Fig.7 Node voltage of IEEE33-bus distribution network system

當(dāng)線路13-14，20-21，27-28發(fā)生永久性故障后，如圖8所示.故障后的配電網(wǎng)經(jīng)潮流計(jì)算，得到節(jié)點(diǎn)電壓如圖9所示.節(jié)點(diǎn)14，15，16，17，20，21，28，30，31，32的電壓為0.功率出力為0時(shí)沒(méi)有過(guò)電壓節(jié)點(diǎn)；功率出力為額定功率時(shí)，節(jié)點(diǎn)5，6，7，8，9，10，11，12，13，25，26，27存在過(guò)電壓.高比例分布式光伏的接入更易在配電網(wǎng)故障重構(gòu)過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)電壓節(jié)點(diǎn).

圖8 故障的IEEE33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)Fig.8 IEEE33-bus fault distribution network system

圖9 故障的IEEE33系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓Fig.9 Node voltage of IEEE33-bus fault distribution network system

對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行供電恢復(fù)，對(duì)出力功率為額定功率的情況動(dòng)作聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)TS8,14，TS11,21，TS24,28.假設(shè)出力功率為0時(shí)動(dòng)作的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)與含分布式光伏的一致.經(jīng)潮流計(jì)算，可得到節(jié)點(diǎn)電壓如圖10所示.觀察到含光伏的配電網(wǎng)故障重構(gòu)后存在的節(jié)點(diǎn)12，13，27過(guò)電壓.

圖10 供電恢復(fù)后的IEEE33系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓Fig.10 Node voltage of IEEE33-bus distribution network system after recovery

對(duì)過(guò)電壓節(jié)點(diǎn)進(jìn)行靈敏度分析找到各自的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn).節(jié)點(diǎn)12，13的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)13；節(jié)點(diǎn)27的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)為本身節(jié)點(diǎn).通過(guò)光伏逆變器的Volt/Var 6點(diǎn)控制方式對(duì)這些節(jié)點(diǎn)進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)得到節(jié)點(diǎn)電壓如圖11所示，觀察到各節(jié)點(diǎn)電壓都在電壓約束范圍內(nèi).

圖11 電壓調(diào)節(jié)后的IEEE33系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓Fig.11 Node voltage of IEEE33-bus distribution network system after regulation

分別對(duì)這2種情況進(jìn)行網(wǎng)損優(yōu)化.當(dāng)功率出力為0時(shí)，通過(guò)斷開(kāi)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)TS11,21、閉合聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)TS7,20；當(dāng)功率出力為額定功率時(shí)，通過(guò)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)TS30,31、閉合聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)TS17,32，均可獲得最小網(wǎng)損，這時(shí)各節(jié)點(diǎn)電壓如圖12所示.

圖12 優(yōu)化后的IEEE33系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓Fig.12 Node voltage of IEEE33-bus distribution network system after optimization

經(jīng)潮流計(jì)算可得到以上各種情況的網(wǎng)損如表2所示.可觀察到無(wú)分布式光伏接入的配電網(wǎng)，其網(wǎng)損會(huì)隨著負(fù)荷的減少而減少；分布式光伏的接入會(huì)使配電網(wǎng)網(wǎng)損降低，但是隨著分布式光伏出力占比的逐漸上升網(wǎng)損會(huì)先下降再上升.

表2 不同的情況下的網(wǎng)損Table 2 Line loss in different case kW

5 結(jié) 論

以最小單元為例分析了含高比例分布式光伏的配電網(wǎng)故障重構(gòu)在供電恢復(fù)后的配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓，得出高比例分布式光伏接入的配電網(wǎng)在供電恢復(fù)后更容易出現(xiàn)過(guò)電壓節(jié)點(diǎn).針對(duì)供電恢復(fù)后可能存在節(jié)點(diǎn)過(guò)電壓的情況，基于靈敏度矩陣找到引起節(jié)點(diǎn)過(guò)電壓的光伏接入節(jié)點(diǎn)，采用光伏逆變器的Volt/Var 6點(diǎn)控制對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)，利用改進(jìn)的支路交換法以網(wǎng)損最小為目標(biāo)對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行了優(yōu)化，保證了配電網(wǎng)在故障重構(gòu)后能安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行.由于只考慮了無(wú)功調(diào)節(jié)，但是對(duì)于大規(guī)模的配電網(wǎng)而言單純的無(wú)功調(diào)節(jié)有限，可以考慮電容器、變壓器和儲(chǔ)能等設(shè)備的協(xié)調(diào)使用.

[1] 鮑衛(wèi)兵,尹建兵.中壓配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法研究[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2002，30(4):356-359.

[2] DING F, LOPARO K A. Feeder reconfiguration for unbalanced distribution systems with distributed generation: a hierarchical decentralized approach[J]. IEEE transactions on power systems,2016,31(2):1633-1642.

[3] 李振坤,陳星鶯,余昆,等.配電網(wǎng)重構(gòu)的混合粒子群算法[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2008,28(31):35-41.

[4] 盛四清,王崢.基于樹(shù)型結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)故障處理新算法[J].電網(wǎng)技術(shù),2008,32(8):42-46.

[5] 叢鵬偉,唐巍,張璐,等.基于機(jī)會(huì)約束規(guī)劃考慮DG與負(fù)荷多狀態(tài)的配電網(wǎng)重構(gòu)[J].電網(wǎng)技術(shù),2013,37(9):2573-2579.

[6] 李志鏗,汪隆君,王鋼,等.計(jì)及故障重構(gòu)的含分布式電源配電網(wǎng)可靠性評(píng)估[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2013(4):35-40.

[7] ESMAEILI A, ESMAEILI S, HOJABRI H. Short-circuit level control through a multi-objective feeder reconfiguration using fault current limiters in the presence of distributed generations[J]. IET generation transmission & distribution,2016,10(14):3458-3469.

[8] JING M, WEI M, DONG X, et al. Power restoration strategy based on weighted ideal point method for distribution network[J]. International journal of electrical power & energy systems,2014,63(2):1030-1038.

[9] 王少林,唐巍,白牧可,等.考慮分布式電源出力調(diào)整的多目標(biāo)配電網(wǎng)重構(gòu)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2012(18):117-122.

[10] 張濤,史蘇怡,徐雪琴.基于二進(jìn)制量子粒子群算法的含分布式電源配電網(wǎng)重構(gòu)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2016(4):22-28.

[11] 向月,劉俊勇,姚良忠,等.故障條件下含分布式電源配網(wǎng)的孤島劃分與重構(gòu)優(yōu)化策略研究[J].電網(wǎng)技術(shù),2013,37(4):1025-1032.

[12] 戴志輝,崇志強(qiáng),焦彥軍.含分布式電源的配電網(wǎng)多目標(biāo)供電恢復(fù)[J].電網(wǎng)技術(shù),2014(7):1959-1965.

[13] CHEN X, WU W, ZHANG B. Robust restoration method for active distribution networks[J]. IEEE transactions on power systems,2016,31(5)：4005-4015.

[14] 許曉艷,黃越輝,劉純,等.分布式光伏發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)電壓的影響及電壓越限的解決方案[J].電網(wǎng)技術(shù),2010(10):140-146.

[15] 曾令全,王立娟.基于電壓靈敏度的分布式發(fā)電最大滲透率的研究[J].華東電力,2013,41(6):1175-1180.

[16] JAHANGIRI P, ALIPRANTIS D C. Distributed Volt/Var control by PV inverters[J]. IEEE transactions on power systems,2013,28(3):3429-3439．

[17] DEMIROK E, SERA D, TEODORESCU R, et al．Evaluation ofthe voltage support strategies for the low voltage gridconnected PV generators[C]//IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE). Atlanta: IEEE,2010:710-717.

[18] GOSWAMI S K, BASU S K A. New algorithm for the reconfiguration of distribution feeders for loss minimization[J]. IEEE transactions on power delivery,1992,7(3):1484-1491.