配电自动化终端布点优化的动态规划研究

提高配电系统的供电可靠性是配电自动化系统建设的重要目标,但需考虑配电自动化设备的经济成本,且实际工程中通常是分阶段拨款。提出一种考虑供电可靠性和经济成本的配电自动化终端布点优化的动态规划方法,混合使用多种类型配电终端,在架空线安装故障指示器、电压时间型终端、电压电流型终端,在电缆线安装故障指示器、二遥终端和三遥终端,根据自动化终端类型确定故障影响模式。运用JAVA语言进行编程,实现从XML文件读取配网数据。以开关为边界划分配电网的区域节点,采用开源的图形库JGraphT存储配网拓扑信息。考虑故障停电情况,以用户年平均故障停电时间为评价供电可靠性的指标,分别建立以可靠性指标为优化目标和以投资总额为优化目标的配电自动化终端布点优化的动态规划模型。使用建模系统GAMS求解模型,得到配电终端布点优化结果。采用某地区区域配电网自动化终端布点规划作为算例验证,结果显示了该方法的可行性与优越性,为类似实际工程提供借鉴与依据。     

不同网络结构及可靠性要求环境下FTU的最优配置

为了解决配电网馈线自动化中不同网络结构、不同供电可靠性需求下配电终端的优化配置问题,对配网供电可靠性与馈线自动化终端配置的敏感性进行了分析。采用故障模式与后果分析法,提出了基于配网可靠性发展目标的配电终端优化配置方法。在综合考虑技术性、经济性、可拓展性的基础上,分析了无配电终端、全"二遥"终端配置和"二遥"、"三遥"终端混合配置三种模式下,配电网典型结构的线路故障停电时间和配电网平均供电可用率;得到了配电网平均供电可用率和配电终端优化配置的通用计算方法。算例验证了研究方法的合理性和实用性。     

配电自动化系统中配电终端配置数量规划

为了帮助配电自动化系统的规划设计,从投入产出角度对配电终端的最佳配置数量进行了研究;从供电可靠性的角度,对全部采用"三遥"配电终端、全部采用"二遥"配电终端、混合采用"三遥"配电终端和"二遥"配电终端、适当引入分界开关等情形下所需要的各类终端的数量配置进行了研究。研究结果表明:每条馈线配置1台配电终端的投入产出比最高,为满足供电可靠性要求,每条馈线所需配置"三遥"、"二遥"配电终端和分界开关的数量取决于要求达到的供电可靠性指标、人工故障区域隔离时间、故障修复时间和故障率。文中给出了一个含220条馈线的配电自动化系统规划实例,对所述方法的应用进行了详细的说明。     

配电终端全寿命周期成本模型与智能优化求解

为了解决由配电网盲目配置“三遥”终端而导致浪费投资费用的问题,文章从全寿命周期成本的角度建立了新颖的综合考虑经济成本和供电可靠性的集中式馈线自动化终端布点优化模型,该模型还同时考虑了配网系统可靠性的多个评价指标及用户重要性差异。针对模型中的可靠性计算,文章详细提出并运用了考虑馈线自动化“一遥”“二遥”“三遥”终端的配电网可靠性分析方法。鉴于配网可靠性不能显式表达与文中模型的NP难性质,文章运用了多种经典智能算法对模型进行对比求解。通过对RBTS BUS5系统进行算例分析,验证了该模型及方法的对终端布点优化问题的可行性和有效性。     

基于配网线路最大分段用户数的配电自动化开关布点方法

在10 kV配网线路中,为提升配网线路供电可靠性,针对配电自动化开关的规划布点问题,提出了一种基于线路最大分段用户数的配电自动化开关规划布点方法。首先分析了目前国内部分地区配电自动化开关规划方法。然后以XX供电局的10条高故障配网中压10kV线路为例,计算出10条10kV高故障配网线路的n年故障停电时户数,建立了n+3年故障停电时户数预期降幅比例指标、n+3年预期故障停电时户数指标、n+3年预期平均停电户数指标、n+3年预期平均单次停电影响户数指标4个供电可靠性指标模型来计算线路最大分段用户数并以此作为配电自动化开关布点依据。然后利用供电可靠性指标进一步验证了该配电自动化开关规划布点方法的可行性与合理性。     

适应不同网络架构的配电终端与开关选型选址模型

为了合理地进行配电自动化改造且在有效提升电网风险抵御能力的同时保证投资经济性,研究了面向供电可靠性提升的配电终端与开关选型选址问题。首先,分析了分支馈线中负荷在典型故障下的供电恢复条件。然后,定义了便于理解以及建模的逻辑算子,进一步得到负荷在设备不同布点以及类型下的停电时间函数。最后,搭建了适应不同网络架构的配电终端与开关选型选址0-1二次规划模型,同时对“二遥”终端、手动开关、保护开关、“三遥”开关以及联络开关进行精确布点。通过IEEE标准测试馈线以及实际馈线配合数学求解器进行测试分析,证明了所提模型在对终端与开关选型选址时兼具合理性和有效性,能够高效地辅助配电网改造规划工作,初步解决配电自动化改造过程中“装什么、装在哪”的实际痛点。     

配电终端配置方式对配电自动化的影响

介绍了配电自动化的概念、功能及配电终端在配电自动化中起到的作用,阐述了架空线和电缆配电终端安装位置的区别。分析了配电终端配置方式对供电可靠性和经济性的影响,得出在设计配电终端模块配置方式时,除了考虑供电可靠性和经济性外,还需要结合馈线的整体结构,并根据馈线故障率、人工故障隔离时间、故障恢复时间和供电可用率要求进行规划,为配电自动化规划设计提供了参考。     

分布式光伏对智能配网馈线电压影响灵敏度研究

以配网馈线为研究对象,提出没有光伏和有光伏接入下的馈线节点电压变化灵敏度矩阵,指出不同节点处的功率变化与电压变化之间的关系;并对长距离有分支的辐射型馈线进行仿真,验证灵敏度矩阵的有效性和正确性。灵敏度矩阵可以用来分析分布式光伏接入馈线引起的节点电压变化,特别对于偏远地区供电半径较大的长距离馈线,提前预判馈线节点电压的越限可能性。同样,灵敏度矩阵可以延伸到更多馈线形成的配电网络节点电压的分析、无功补偿和分布式光伏的布点规划,可以作为研究配网功率置信区间判据,判别电压波动裕度,以此作为配网馈线自动化和配网自愈的负荷转移的判据,提高配网电压质量和供电可靠性。     

基于配电自动化终端配置方案的供电可靠性评估

建立了架空系统供电可靠性评估模型,分别以架空主干馈线故障和柱上开关故障为研究场景,在馈线满足N-1和不满足N-12种情形下,运用集中式馈线自动化故障处置原理,分析并推导了架空主干馈线故障和柱上开关故障时的户均停电时间计算公式。特别是针对“二遥”和“三遥”终端混合配置情形,枚举“二遥”和“三遥”终端不同数量、不同位置的配置方案,详细分析故障处理过程,推导得出基于“二遥”和“三遥”终端配置数量的架空系统故障平均停电时间计算公式。最后,以某架空区域配电自动化终端建设为例,对研究成果进行了应用。     

综合考虑可靠性和经济性的配电终端优化配置研究

配电终端的配置数量和位置对配网供电的可靠性和经济性有重要影响,合理配置配电终端有利于推动配电自动化的经济高效建设。为了在保证供电可靠性的前提下,解决因配网盲目配置"三遥"终端而导致配电自动化投资居高不下的问题,介绍了一种综合考虑可靠性和经济性的配电终端优化配置方法。该方法建立了一个以综合费用最低为目标的配电自动化终端优化配置数学模型,并采用隐枚举法进行求解。将该方法应用于一个架空多分段单联络电网实例,结果验证了其正确性和实用性。     

计及馈线自动化故障处理全过程的配电终端优化布置方法

为了进一步提高配电网供电可靠性,提出了一种计及馈线自动化(feeder automation, FA)故障处理过程的配电终端优化布置方法。首先以自适应综合型FA模式为例,分析FA的故障定位、隔离与恢复供电的故障处理全过程,并基于电力系统仿真软件DIgSILENT建立了配电终端的动作信号逻辑模型。其次,在考虑了FA故障处理过程的条件下,计算包括故障区域与非故障区域的总负荷停电损失成本,与总投资成本共同构成模型目标函数。考虑系统平均供电可用率指标约束等因素,建立配电终端优化布置模型。然后,基于整数编码的人工蜂群算法确定配电终端最优安装总数,制定配电终端最优配置方案,计算出配电终端最优选址方案。最后,以冀北某地区10 k V配电网作为仿真算例,基于DIgSILENT模拟FA故障处理全过程,验证所提方法的有效性和适用性。     

A Novel Nonlinear Programming Model for Distribution Protection Optimization

This paper presents a novel nonlinear binary programming model designed to improve the reliability indices of a distribution network. This model identifies the type and location of protection devices that should be installed in a distribution feeder and is a generalization of the classical optimization models given in the literature. This new approach is more flexible and leads to better placement solutions. Numerical results of the tests performed on real feeders are presented for analysis. Furthermore, we make the reliability data of the 36 feeders that were used in our work available to the research community.     

基于整数线性规划模型的配电网故障指示器优化配置研究

为了提高配电网的供电可靠性,提出了基于整数线性规划模型的故障指示器优化配置方法。该方法以配电网小电流接地运行方式为背景,建立多分支配电线路上任意故障点所需巡线时间的数学模型,以故障指示器投资运维成本最少为目标,进而减少配电网的停电时间。该方法通过合理配置故障指示器在配电线路上的位置,确保任意故障点被精确定位的时间不大于系统允许带故障运行时间,最大限度地保证用户供电可靠性。最后,针对江苏某实际10 kV配电系统进行算例分析。测试结果表明,所提模型能够实现不同故障点在系统允许带故障运行时间内的精确定位,并有效降低故障指示器的投资运维成本。     

计及可靠性约束的配电网故障指示器优化布点方法

近年来,故障指示器凭借其接入灵活性和经济性被广泛应用于配电网故障定位中。然而全覆盖式地故障指示器安装配置方案投资成本高,规划方案不精益。文中提出一种基于故障信息变量的配电网可靠性评估模型;进一步给出一种基于混合整数线性规划的可靠性约束的配电网故障指示器优化布点方法,将可靠性指标作为约束放入优化模型中,在满足可靠性要求的前提下降低故障指示器的投资维护成本。基于IEEE 53节点系统的算例仿真结果表明,所提方法兼顾了故障指示器布点的可靠性与经济性,可以精确获得不同可靠性要求下的布点方案。     

Optimised placement of control and protective devices in electric distribution systems through reactive tabu search algorithm

Optimised placement of control and protective devices in distribution networks allows for a better operation and improvement of the reliability indices of the system. Control devices (used to reconfigure the feeders) are placed in distribution networks to obtain an optimal operation strategy to facilitate power supply restoration in the case of a contingency. Protective devices (used to isolate faults) are placed in distribution systems to improve the reliability and continuity of the power supply, significantly reducing the impacts that a fault can have in terms of customer outages, and the time needed for fault location and system restoration. This paper presents a novel technique to optimally place both control and protective devices in the same optimisation process on radial distribution feeders. The problem is modelled through mixed integer non-linear programming (MINLP) with real and binary variables. The reactive tabu search algorithm (RTS) is proposed to solve this problem. Results and optimised strategies for placing control and protective devices considering a practical feeder are presented.     

考虑多种终端配置的中低压配电网供电可靠性协同评估

针对现有配电网可靠性评估方法无法整体评估到低压,对配电终端类型考虑不全面的问题,提出一种考虑多种终端配置的中低压可靠性协同评估方法.首先,从评估对象、评估指标以及评估框架三方面说明中低压配电网可靠性协同评估的基本思路;其次,结合馈线分区理念,考虑各类终端对供电可靠性的影响,建立基于多模块智能终端设备配置的故障查找与影响...     

一种基于典型接线模式的城市复杂中压配电网的可靠性评估算法

随着中国经济由高速增长阶段转向高质量发展阶段,全社会对电力的依赖程度越来越高,广大用户对供电可靠性提出了更高的要求。在分析复杂配电网网络结构的基础上,提出了一种将含有分支馈线的复杂配电网转化为典型接线模型的方法;在详细分析系统各供电可靠性指标的基础上,提出了一种基于典型接线模式的供电可靠性算法,并依托某城区配电网模型进行了仿真验证,仿真结果表明该算法的有效性。     

配电自动化数据传输有误对配电系统供电可靠性的影响

配电自动化系统可视为一类典型的信息物理系统,其信息环节(包括主站、通信网络以及配电终端单元)是物理配电系统安全可靠供电的重要保证。考虑信息环节数据传输有误影响,旨在提出一种评估配电自动化数据传输有误对配电系统供电可靠性影响的分析方法。首先,以馈线分段联络模型为基础,构建基于供电可靠性指标以及包含故障定位、故障隔离和故障处理恢复环节细分的馈线故障模式后果分析解析模型;随后,引入信息环节数据传输有误影响,提出相应的可靠性指标修正模型,以系统停电时间和系统缺供电量为指标,评估配电自动化传输信息有误对配电系统可靠的影响。最后通过算例验证了所提模型和算法的有效性。     

综合考虑中性点接地方式和网架结构的配电网供电可靠性的评估

摘要:本文通过综合考虑不同中性点接地方式下发生单相接地故障时线路跳闸的原因,建立了不同中性点接地方式下线路故障可靠性概率模型;然后,根据三种典型的配电网网架结构的特点,考虑网架结构的不同会对用户供电产生的影响;最后,建立综合考虑中性点接地方式和网架结构的配电网可靠性评估模型,以树干式和环式配电网为例,进行计算,得出两种典型的配电网接线在不同的中性点接地方式下的供电可靠性,同时客观评价了两种中性点接地方式下配电网供电可靠性水平。