考虑交通网影响的台风灾后配电网故障抢修决策方法研究

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台风灾害常导致大量输电线路物理故障,给我国沿海地区的电力安全可靠供应造成了严重威胁。合理的应急抢修调度策略能够缩短负荷失电时间,减少社会经济损失的同时提升供电可靠性。现有配电网故障抢修的研究主要集中在抢修资源的调度,包括施工队、物资、应急电源以及配电网自身的调度手段,而对于抢修路径方面,现有配电网故障抢修的研究仅对交通路况作数值上的假设,未能将交通流量和道路通行能力等因素对路程时间的影响量化并应用到灾后故障抢修路线的制定中。在台风灾害下,交通网同样会受到破坏,导致道路堵塞、中断等问题,以至于影响人员物资运输能力,降低抢修策略的时效,从而削弱故障抢修策略的参考价值与实施效果。随着电网信息采集能力的提升,电网抢修已经具备了获取道路交通信息的能力。因此,建立了考虑交通网影响的台风灾后配电网故障抢修决策模型。本文主要完成了以下工作:第一,建立考虑网架重构的配电网灾后抢修决策模型。以最大化加权负荷恢复量为目标,分析抢修过程中施工队、物资车辆路径约束,配电网支路潮流、辐射状约束,以及相应耦合约束,运用模拟退火算法和遗传算法对非线性决策模型求解,以PG&E69节点系统为例验证决策模型和算法的有效性,并分析了模型的不足,为建立考虑网架重构和孤岛划分的灾后抢修决策模型奠定基础。第二,引入分布式电源(Distributed Generator,DG)和移动应急发电车(Mobile Power Source,MPS),建立基于网架重构和孤岛划分的配电网灾后抢修与负荷恢复预案决策模型。模型按结构分为上下两层,上层模型优化人员物资及MPS调度方案,下层模型在上层得到的抢修阶段下优化对应的负荷恢复方案:通过一系列联络开关的组合操作,将非故障失电负荷转移到其他正常馈线上进行供电,然后分析剩余非故障失电区域是否含有能孤岛运行的DG来恢复更多的负荷,部分无法依靠网架重构与孤岛恢复的负荷,通过MPS进行供电。第三,建立考虑交通网影响的台风灾后配电网故障抢修决策模型。提出两网信息融合过程以及信息接入集成与交互共享框架,建立台风灾害下交通路阻模型,将配电网关键耦合节点映射至交通网中,根据路口延误、交通流量和道路通行能力等因素求出路径权重,采用Floyd算法和聚类算法减小拓扑结构与路径规划问题的规模,设计分层智能算法对模型进行求解,并以PG&E69节点系统为例验证模型的有效性。第四,为进一步提升计算速度,应用交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM),将混合整数模型改写为分布式模型进行求解。为适应求解场景上的转变,将配电网人为地划分为若干个稳定连接区域,每一区域由一个区域控制器节点负责完成本地故障分析与决策计算,独立求解内部优化问题,然后统一收集子区域的优化结果优化边界耦合参数,根据收敛判据进行少量迭代求解出全局最优抢修恢复策略,并与通过CPLEX求解的集中式模型仿真结果对比分析,验证ADMM模型和算法的有效性。
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