鄧博文 國網(wǎng)沙灣縣供電公司
持續(xù)可靠的供電是維持社會運行,保證人們生產(chǎn)、生活的必要條件之一。作為電能的輸送載體,配電網(wǎng)直接影響到供電質(zhì)量。我國停電事故中約有80%以上源自配電網(wǎng)故障所致,當(dāng)分布式電源(DG)得到普及后,電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)變得更為復(fù)雜,由此對電網(wǎng)快速、高效的恢復(fù)供電提出了嚴(yán)峻的考驗[1]。
傳統(tǒng)供電管理很少將電網(wǎng)故障搶修和恢復(fù)合并起來進(jìn)行分析。從配電網(wǎng)恢復(fù)供電的本質(zhì)來看,屬于高階與多約束的非線性組合問題。很多文獻(xiàn)資料都未能將故障點搶修與損失電負(fù)荷、恢復(fù)供電之間的關(guān)系進(jìn)行分析。但實際上配電網(wǎng)故障搶修屬于多目標(biāo),多約束的優(yōu)化過程。此外,電力故障搶修、恢復(fù)供電也是按照階段及層級交替進(jìn)行的,兩者雖然具有很強(qiáng)的獨立性,但又存在很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。本文以動態(tài)規(guī)劃原理,綜合性的考慮配電網(wǎng)故障搶修和供電恢復(fù),由此以故障數(shù)(n)為基礎(chǔ)將供電恢復(fù)劃分為(n+1)個階段。在恢復(fù)供電過程中,需充分考慮到效率問題,以及如何盡量減少整體經(jīng)濟(jì)損失[2]。由此,我們應(yīng)配合應(yīng)急發(fā)電車,按照重要負(fù)荷供電、一般負(fù)荷供電的順序恢復(fù)用電。在第二個階段——搶修、恢復(fù)網(wǎng)架時已經(jīng)完全恢復(fù)了失電負(fù)荷。
以搶修時間和網(wǎng)損最小作為基本目標(biāo),我們可以如下幾個方法優(yōu)化電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),改進(jìn)蟻群算法、深度優(yōu)先搜索方法由此實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。搶修順序可借助細(xì)菌群體趨藥性算法,然后借助饋線等效法、故障等效法對流程進(jìn)行簡化,最終得出最科學(xué)的搶修順序和恢復(fù)方案。
一旦DG 配電網(wǎng)出現(xiàn)多點故障時,搶修順序及實際執(zhí)行情況會直接關(guān)系到恢復(fù)重構(gòu);反之,恢復(fù)策略又決定了搶救方案是否科學(xué)。就配電網(wǎng)恢復(fù)與優(yōu)化模型來看,可采取深度優(yōu)先搜索法、改進(jìn)蟻群算法相結(jié)合的求解法,從而解決電網(wǎng)同步優(yōu)化故障恢復(fù)問題。
(1)改進(jìn)蟻群算法。該算法是基于螞蟻覓食的模擬優(yōu)化算法。通常滿意在覓食時會按照信息素的濃淡選擇更為有利的路徑,即:螞蟻優(yōu)選信息素濃度更高的路徑,由此確定一條直線距離最近的路線。在配電網(wǎng)故障恢復(fù)問題中,按照尋優(yōu)特性選擇蟻群算法求解,按照隨機(jī)生成的思路以及輪盤賭的方式獲取規(guī)律并調(diào)整信息素,最終有效的優(yōu)化各個階段以及整個過程。
(2)孤島劃分。全面考慮配電網(wǎng)中的全部有效聯(lián)絡(luò)線,若聯(lián)絡(luò)線僅與DG 通路,但與配電網(wǎng)主電源不通路時,將其負(fù)荷直接劃入孤島;當(dāng)孤島內(nèi)聯(lián)絡(luò)線總負(fù)荷≤總發(fā)電容量時,讓孤島包含更多負(fù)荷(一級、二級);選取解列方案時應(yīng)遵孤島數(shù)目更少,微電源、負(fù)荷功率差額小,且開關(guān)動作次數(shù)相對較少的基本原則;若孤島數(shù)目僅有兩個時,應(yīng)將其合并為一個,以滿足DG 容量為基礎(chǔ)去增加新負(fù)荷;使用深度優(yōu)先搜索法時,若兩側(cè)負(fù)荷價值相等且無法恢復(fù)所有負(fù)荷,則需根據(jù)重要等級優(yōu)先恢復(fù)重要供電。
該模型建立于內(nèi)層恢復(fù)策略基礎(chǔ)之上,由此求得最佳搶修順序。通常計算選用DBCC 優(yōu)先算法,按照故障等效法對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。考慮到配電網(wǎng)故障非單一性和供電恢復(fù)協(xié)調(diào)等問題,還需進(jìn)行多次重構(gòu)計算。此時引入獨立故障支路概念,可有效減少總工作量。第一,DBCC 算法,該算法源于細(xì)菌群體的趨藥性算法(BCC),源自生物行為,是對連續(xù)域的尋優(yōu)算法,考慮到配電故障搶修順序為離散變量,因此可優(yōu)選DBCC 算法;第二,獨立故障支路[3]。故障熬制非故障失電區(qū)與其他所有支路不存在關(guān)聯(lián)性,也就是說搶修外層獨立支路時,無法保證內(nèi)層重構(gòu)恢復(fù)所有失電負(fù)荷。因此,該階段可不考慮內(nèi)層恢復(fù),而是直接對下一任務(wù)進(jìn)行搶修。
針對DG 配電網(wǎng)的故障搶修與恢復(fù),應(yīng)以外層目標(biāo)函數(shù)為優(yōu)化前提然后優(yōu)化內(nèi)層模型。由于內(nèi)層優(yōu)化模型故障優(yōu)化策略影響到外層優(yōu)化模型,為此還需對多故障DG 配電網(wǎng)的搶修、恢復(fù)流程進(jìn)行深度優(yōu)化。
綜上所述,一旦含DG 配電網(wǎng)出現(xiàn)孤島區(qū)域,僅通過DG、聯(lián)絡(luò)開關(guān)無法保證失電負(fù)荷供電系統(tǒng)恢復(fù),也無法同時完成所有故障搶修。為此,我們應(yīng)考慮到從故障恢復(fù)與故障搶修兩個方面考慮失電負(fù)荷問題,因無法同步完成所有故障點的搶修,因此我們應(yīng)按照多故障分配階段及分層思路去搶修并優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)。開展配電網(wǎng)搶修過程中,應(yīng)按照應(yīng)急發(fā)電車或可控負(fù)荷聯(lián)盟的動態(tài)調(diào)度法分階段完成供電,首先恢復(fù)重要負(fù)荷部分,由此壓縮用戶的停電時長,并有效提升恢復(fù)供電的速度。