智能配电网自愈控制方法综述＊

潘杰，刘勇村，叶云峰，仪登富



智能配电网自愈控制方法综述＊

潘杰1，刘勇村2，叶云峰2，仪登富2

（1.深圳供电局有限公司，广东 深圳 518116；2.广州长川科技有限公司，广东 广州 510730）

主要对智能配电网自愈控制方法进行了综述，重点讨论了智能配电网自愈控制方法，包括传统控制方法、基于智能算法的控制方法以及混合算法的控制方法，并对未来智能配电网的研究趋势进行了展望。

智能配电网；自愈控制；线路故障；母线

自愈式智能配电网的重要特征和建成的重要标志。配电网自愈是指对电网的运行状态进行不间断的在线自我评估，并采用一定的控制手段及时发现、快速诊断和消除故障隐患；在故障发生时，在没有或少量认为干预的情况下，能够快速定位、隔离故障，恢复非故障失电区域供电，避免大规模停电事故。电网自愈控制以不间断供电为控制原则，电网的自愈控制一般有四种结果：避免故障发生、故障发生后不失去负荷、故障发生后失去部分不重要负荷、故障无法恢复。

因此，电网自愈的控制目标是：尽量避免系统发生故障，面对系统进行运行优化和预防控制，对各种不正常运行状态及时进行纠正；一旦不可避免地发生故障，通过紧急恢复控制，及时切除故障线路，对非故障失电区域尽快恢复供电，并且尽量恢复所有负荷的供电；如果无法全部恢复，则必须恢复重要负荷的供电。

1 配电网故障自愈模型

配电网的故障自愈是一个多目标、多时段、多组合、多约束的非线性优化问题，因此，配电网故障自愈的目标函数一般遵循开关操作次数最少、线路损耗最小、失电负荷最小为目标。其目标函数一般为：

min=min（11+22+33）. （1）

其中：

式（2）中：min1为最小失电负荷；i为负荷的权重系数；为所有未恢复供电的母线数；i为未恢复供电母线所接的负荷。

则：

式（3）中：min2为系统网损最小；为支路总数；j为开关的状态变量，0和1分别为开合；j为支路的电阻；j，j，|j|为支路的有功功率、无功功率和节点电压幅值。

式（4）中：为分段开关的数量；i为分段开关的状态，1为保持闭合状态，0为由闭合状态变为打开状态；为联络开关的数量；j为联络开关的状态，1为由打开变为闭合状态，0为保持打开状态；i，j分别为各个开关操作代价的权重系数。

约束条件：

1+2+3=1.

=.

j≤jmax.

ij≤ijmax.

jmin≤j≤jmax.

t≤tmax. （5）

式（5）中：为节点-支路关联矩阵；为馈线潮流矢量；为负荷需求矢量；j为第条支路上流过的功率计算值；jmax为第条支路上允许的传输功率最大值；jmin和jmax分别为节点电压有效值的上下限；t为负荷的容量；tmax为变压器所允许的最大容量。

2 传统故障自愈方法

2.1 基于状态量比较的自愈控制方法

该方法定义了与电网电压、电流、功率、频率相关的系统状态函数（，，，，），然后将电网运行状态划分为不同状态，比如紧急状态、异常状态等并对其设阀值；根据状态函数计算的状态值与阀值比较，得出电网运行状态并进行相应的恢复操作[1]，该方法在事故预防上，可以起到很好的效果。

2.2 基于多Agent的电网分层自愈控制方法

通过Agent的特性[2]，将其应用到电力系统的自愈控制系统中，建立基于多Agent的电网自愈控制系统。该方法将整个电网自愈控制系统分成控制层、应用层和系统层，对电网运行中的不同状态融合在不同代理层中，但其效率与配电网结构有很大关联。

文献[3]分析了基于多Agent各种自愈框架结构的特点及不足，提出了不同于传统配电网“2-3-6”控制结构的新的“2-3-10”控制框架结构，并通过IEEE39节点配电网系统验证了方法的有效性。

3 基于智能算法的故障自愈控制方法

3.1 模拟退火算法

文献[4]验证了模拟退火算法作为故障自愈控制方法的有效性，并提出与启发式算法结合来提高算法效率，但文献[3]并未对结合算法的有效性进行验证。

3.2 粒子群算法

文献[5]采用基于浓度的改进粒子群算法解决配电网自愈控制优化问题，并进行matlab仿真验证，该改进算法具有较好的收敛性，但是该算法不能完全摆脱粒子群算法固有的陷入局部最优解的情况。

4 基于混合算法的自愈控制方法

文献[6]提出了基于图论的配电网故障自愈控制方法解决含分布式电源和联络开关的配电网络，利用图论理论对不可行解的调整机制，实现了对不可行解的修正；用离散粒子群算法对目标函数进行优化，通过matlab对33节点配电网系统进行仿真验证了该方法的有效性。

文献[7]通过将Huffman算法与蚁群算法结合的混合算法，解决蚁群算法在求取故障自愈优化过程中过早陷入局部最优的情况，文献[7]利用Huffman树的快速延伸能力，来提高蚁群算法的全局搜索能力。

5 研究展望

目前，对智能配电网故障自愈的控制方法很多，但对智能配电网自愈指标鲜有研究，单纯的优化自愈控制方法已不能作为智能配电网自愈能力的评价标准。因此，未来智能配电网自愈能力评估体系的评价标准将是包含非故障停电恢复率、故障切除时间、非故障失电区域恢复供电时间、故障恢复难度等多方面融合下的评估体系。

［1］马其燕，秦立军.智能配电网关键技术［J］.现代电力，2010，27（02）：39-44.

［2］盛万关，杨旭升.多Agent系统及其在电力系统中的应用［M］.北京：中国电力出版社，2007.

［3］邵彬.基于Mult-Agent System的智能配电网自愈控制研究［D］.成都：西南交通大学，2015.

［4］李大鹏.含分布式电源的智能配电网的故障自愈技术研究［D］.天津：天津大学，2011.

［5］吴静子，魏登峰.基于改进粒子群算法的配电网故障自愈算法［J］.2014，29（03），206-222.

［6］冯志.基于图论的智能配电网故障自愈技术的研究［D］.杭州：浙江工业大学，2015.

潘杰（1988—），男，研究方向为配电线路。

刘勇村。

深圳供电局有限公司科技应用推广项目“10 kV紧凑型空气绝缘固定式高压开关柜试点应用研究”

2095－6835（2019）01－0062－02

TM76

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.01.062

〔编辑：张思楠〕