输配电网协同恢复控制的自适应优化

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电力系统恢复控制的目的是在大停电后快速、安全、经济地恢复供电,减少停电损失,并规避恢复措施引入新的失稳风险。近年来世界范围内的大停电恢复经验表明,输、配电网的恢复进程相互影响,需要进行输配协同的恢复控制。但实际恢复控制过程难以准确建模,且控制过程及外部环境中存在着高维的不确定性,对此需要根据实际恢复进程自适应地调整恢复控制方案。因此,研究输配协同自适应的恢复控制方法,对提升电网的停电防御及恢复能力具有重要意义。输配协同恢复控制决策是一个多层级、跨区域、多阶段的时空耦合问题,现有研究通常将其割裂为输电网恢复控制决策与配电网恢复控制决策两类单层级电网的恢复决策问题,其中输电网侧主要研究分区、分阶段恢复方法,配电网侧主要研究单步或多步重构方法,较少考虑输配电网时空协同的自适应恢复决策。对此,本文旨在为大停电后的输配电网协同恢复控制提出一种自适应的优化决策方法,主要工作与取得的研究成果如下:1)提出了应对恢复控制高维不确定性的安全风险评估方法以及自适应策略。首先,阐述了恢复控制与预防、紧急和校正等安全控制的关系,分析了影响恢复控制的不确定因素。在此基础上,通过将恢复控制不确定因素引发的安全控制成本作为不确定事件的后果,提出了基于抽样模拟的恢复方案安全风险评估方法。最后,分析了不确定因素影响下实现自适应恢复控制优化的必要性,提出了基于模型预测控制的恢复控制自适应优化策略,包括采用专家经验与沙盘推演等方法实现有限时域恢复决策,并通过系统框架设计实现恢复决策进程与实际恢复进程并行推进的自适应滚动优化,为后续输电网、配电网及输配协同的自适应恢复决策研究提供了方法与策略上的支撑。2)提出了面向输电网多分区动态协调恢复的自适应优化方法。首先,通过安全风险反映不确定因素的影响,建立了统一量化恢复方案经济性与安全性的输电网恢复优化模型。然后,基于实际电网自动化系统的测控条件以及自适应恢复决策的多源数据需求,提出了输电网自适应恢复控制的决策支持系统框架,并预留了与配电网进行协同恢复决策的信息交互接口。进一步,基于该框架提出了恢复进程的自适应管控策略,通过区分各类不确定事件的影响,实现恢复决策与恢复执行两个并行进程的自适应协调。最后,针对恢复决策进程提出了输电网多分区动态协调恢复的两层优化方法,包括在上层提出了基于实际停电场景的分区划分方法,以及基于收益与风险的分区间连通决策方法,在下层提出了综合考虑直接与间接恢复收益等因素的恢复目标优选方法,以及基于单位电量净收益指标的分区内恢复方案优选方法,实现任意全停或部分停电场景下输电网多分区恢复方案的有限时域优化与动态扩展优化。3)提出了面向配电网大面积停电恢复的自适应优化方法。首先,建立了考虑期望恢复收益与安全风险的配电网恢复优化模型。然后,提出了配电网自适应恢复控制的决策支持系统框架,预留了与输电网进行协同恢复决策的信息交互接口,并提出了计及安全控制措施的恢复进程自适应管控策略。最后,在所提框架的基础上,考虑输电网多点下送功率的时变性以及配电网闭环设计、开环运行特点,提出了配电网多分区动态协调恢复的两层优化方法,包括在上层提出了基于带电负荷转移需求指标的带电域运行方式预调整优化方法,以及基于支路恢复价值引导的分区划分方法,并采用了基于收益与风险的分区间连通决策方法,在下层提出了考虑配电网电源恢复收益的分区内恢复方案优化方法,实现输电网多点下送功率与配电网内部电源协调的恢复决策。4)在上述工作的基础上,提出了基于解耦迭代的输配协同恢复控制自适应优化方法。首先,建立了输配协同恢复的优化模型,并通过分析输、配电网恢复控制在时间、空间与不确定性维度的动态耦合关系,提出输、配解耦迭代决策的思路。然后,提出了输配协同自适应恢复控制的决策支持框架,将输电网恢复决策与配电网恢复决策之间的迭代交互信息分类,并提出了输、配电网恢复决策之间松耦合的多类信息在线异步并发交互策略,通过在输、配电网恢复决策支持系统间分别迭代功率需求及功率支援能力信息、恢复指令及恢复结果信息、功率下送方案及方案评估信息,最终实现输配协同的自适应恢复决策与控制。
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