含分布式电源配电网故障恢复与可靠性评估研究

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1、博士学位论文含分布式电源配电网故障恢复与可靠性评估研究作者姓名王昌照学科专业电力系统及其自动化指导教师张尧教授所在学院电力学院论文提交日期2014年12月ResearchonServiceRestorationandReliabilityEvaluationofDistributionNetworkwithDistributedGernerationADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorofPhilosophyCandidate：WangChangzhaoSupervisor：Prof.ZhangYaoSo

2、uthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China摘要快速合理的故障恢复重构作为电网紧急控制不可或缺的一部分，是电网调度和可靠性评估的重要基础；客观定量的可靠性评估有助于探明电力系统的薄弱环节，指导系统规划、设计、运行和维护，以实现系统安全、可靠和经济等运行目标。其中，处于电力系统末端的配电系统，是直接影响用户供电可靠性和供电质量的重要环节，是分布式发电供能系统的接入点，是灵活互动智能用电的实现地。据不完全统计，目前用户停电故障中80%以上是由配电系统的故障所引起的。分布式发电供能系统凭借其发电方式灵活、环境友好

3、、有助于提高用户供电可靠性和电能质量等优点，越来越多地被接入配电系统。但同时也对配电系统的结构和运行产生了深远的影响，使传统的配电系统从简单的无源网络变成了复杂有源网络，其复杂性主要体现为：1）配电网潮流方向由单一性变为双向性，系统运行状态的不确定性大大增加；2）一次能源形式多样的分布式电源功率输出具有波动性与间歇性；3）并网运行方式与孤岛运行方式的切换问题，等等。因此，含分布式电源配电网的故障恢复与可靠性评估领域正面临着许多重大科学技术问题亟待攻关。因此，本论文围绕含分布式电源配电网的故障恢复与可靠性评估研究中存在的若干问题进行科学性探索，主要研究工

4、作和成果如下：1.将配电网故障恢复问题转化为约束满足的布尔型决策问题，定义电源约束、辐射状约束、开关操作约束和功率平衡约束等多个布尔函数，合成为有序二元决策图模型大幅收缩解空间，然后对收缩后解空间的解逐一校验及排序，确定故障恢复的最优方案。所提模型及方法能有效降低求解过程的复杂程度，提高决策结果的可信度。将约束条件布尔函数的计算转移到准实时环境下完成，决策阶段仅需要合成约束条件进行安全分析校验，有助于降低实时计算量，保证实时决策应用的效率。对IEEE33的仿真分析验证了所提模型及方法的有效性。2.快速合理恢复非故障失电区域供电是含分布式电源配电系统的自

5、愈控制基本要求。提出一种基于混合决策图的含分布式电源配电系统故障恢复模型及其方法，将故障恢复问题转化为约束满足的布尔型决策问题的两阶段方法，定义拓扑约束、安全性约束、开关操作约束和DG孤岛运行约束的布尔函数，计及可中断负荷，结合支持馈线的层次拓展原则，通过一系列约束形成的混合决策图大幅收缩解空间规模，并对收缩后解空间中的解逐一作校验及排序，稳定获得系统最优故障恢复方案。采用修改的IEEE33节点系统验证所提模型和方法。I3.分布式电源输出功率受一次能源制约不仅呈现较强的波动性，还具有一定的相关性；负荷间及其与电源间也同样存在相关性问题。为研究能量波动性

6、与相关性对供电可靠性的影响，本文在传统配电网可靠性解析法基础上，分析负荷转供概率及其影响因素；结合分布式电源输出和负荷功率的概率分布及相关系数矩阵，基于Nataf变换技术生成相关随机变量的样本空间，提出计及分布式电源出力和负荷相关性的配电网可靠性评估方法。该方法具有概念清晰、实现简单等优点，能有效解决含分布式电源配电网可靠性建模时由于分布式电源之间出力服从相关非正态分布而难以处理的困难。采用改进的RBTSBUS6系统验证了本文所提模型及方法。4.针对蒙特卡洛模拟法和混合法可靠性评估耗时长的问题，发展了基于累积量技术的含DG配电网可靠性评估的科尼什-费雪

7、级数展开法和埃奇沃斯级数展开法。以蒙特卡洛模拟法所获转供概率分布函数及可靠性指标为基准，比较分析了其它3种方法的效能。仿真分析表明：蒙特卡洛模拟法可考虑复杂因素，实现简单，评估耗时长；混合法能充分发挥解析法和模拟法的优势，耗时较前者有所缩短；累积量法需要对模型作适当简化，计算效率最高，所求指标误差在可接受的范围内；科尼什-费雪级数展开比埃奇沃斯级数展开更适合于处理非正态分布的随机变量，适用于计及供电可靠性的配电网决策分析。5.自动化开关作为配电自动化重要控制对象，在配电网安全、可靠、经济运行中发挥着重要作用，是传统配电网向智能配电网改造的重要内容之一。

8、在配电网自动化改造效益构成和含DG配电网可靠性评估方法的基础上，建立了以年化投资费用与停电损失