配电网直接面向用户,是保证供电质量与用户服务质量、提升电力系统运行效率的关键环节。近几年分布式电源(distributed generation,DG)的高渗透率并网,在促进配电网低碳化运行的同时,也使得传统配电网状态估计、故障定位与恢复等技术面临严峻挑战。因此,基于有源配电网自愈控制架构与目标开展状态感知与故障恢复等相关研究工作,有利于确保有源配电网安全、可靠与经济运行,有利于提高配电网消纳光伏、风电等分布式可再生能源的能力。本文综述了配电网实时量测优化配置、状态估计、故障区段定位与故障恢复技术的国内外研究现状,并分析了当前有源配电网背景下相关研究技术与方法存在的不足之处,在此基础上提出了适合有源配电网安全可靠经济运行的状态感知与故障恢复方法。主要研究工作如下:(1)对有源配电网网络可观测进行了定义,分析了网络可观测与实时量测装置优化配置间的关系;以实时量测配置数量最低为目标函数,以满足网络可观测为约束条件,建立了计及网络可观测的有源配电网实时量测装置优化配置数学模型,并采用了自适应协方差矩阵进化策略(covariance matrix adaptation evolution strategy,CMA-ES)对该有源配电网实时量测优化配置数学模型进行求解,初步获取了实时量测配置方案备选集。其次,分析与量化了故障情况下系统掉电损失与实时量测装置配置点间的关系,以满足系统掉电损失指标要求对备选集中的不同配置方案进行对比与筛选,最终确定了能够同时满足配置数量最少且配置地点最佳的有源配电网实时量测最优配置方案。(2)对分布式光伏发电系统以及风力发电系统出力的不确定性进行了合理分析与区间建模,在此基础上基于量测未知但有界(unknown-but-bounded,UBB)理论,建立了综合考虑DG出力与负荷需求等伪量测数据不确定性,以及实时量测数据不确定性的有源配电网三相区间状态估计模型。为精确求出系统状态估计结果,提出了基于迭代运算的线性规划算法对所建立的有源配电网三相区间状态估计模型进行求解,并结合稀疏矩阵技术进一步提高了算法的求解效率。(3)基于信号相关性理论解决了多采样周期下混合量测数据的同步性问题,并基于混合量测统一变换技术,提出了计及μPMU与FTU多源实时量测数据,同时兼顾DG等新型伪量测数据的有源配电网线性状态估计方法,进一步提高了有源配电网状态估计的计算效率。给出了基于状态估计的有源配电网单相接地故障选线基本原理与具体实施流程,用虚拟节点表征线路上的故障点,并形成对应拓扑下的扩展系统量测矢量、待求状态变量以及节点导纳矩阵,通过评价增广状态估计结果遍历出故障点所在支路。(4)分析了有源配电网鲁棒动态故障恢复的整体思路和框架,并基于区间-仿射数对DG出力和负荷需求等不确定性量进行了建模与分析,在此基础上建立了以最大化恢复全网失电负荷量为目标函数,以网络安全运行为约束条件的有源配电网两阶段鲁棒动态故障恢复模型。为精确求解该数学模型,引入了基于最佳等距思想的分段线性逼近方法将原二次项非线性约束松弛为线性可解形式,并根据对偶定理将原问题进一步等效转化为双层混合整数线性规划问题,在此基础上采用了列约束生成方法(column-andconstraint generation,C&CG)算法将该模型分解为主问题和子问题进行迭代求解。