金 哲，丁驿歆

（宜兴市供电公司，江苏 宜兴 214200）

引言

近年来，因各类极端事件导致的停电事故频频发生，乌克兰、巴西等地相继出现停电事故，停电时长超过10 h，损失不可估量[1]。目前，强智能电网不断建设，其规模扩展越来越大，强智能电网建设工程涉及的内容与具体工序更加繁多[2]。为了确保强智能电网建设质量，突显现代化、智能化及信息化等特点，在具体建设中，需注重相关科学技术的应用。实现强智能电网建设细致化、精确化，已成为此类工程开展的基本要求。在强智能电网建设中，具体可分为设计、施工和运维三个阶段。为了更广泛地推广应用强智能电网，在强智能电网构建中可通过应用数字孪生技术提升强智能电网建设的技术水平[3]。因此，以两步式负荷恢复方法为基准进行研究，体现其在SOP配电网方面的应用效能及作用，以此来丰富相关研究理论。

1 问题描述及两步式负荷恢复方法

1.1 问题描述

以某地区出现停电事故为例，配电网接收不到上级电网输送的电力，该地区出现大面积停电事故，且停电时间较长。双端电源供电作为目前城市电网主要的供电模式，一旦出现大面积停电事故，双电电源供电也会因此受到影响，导致无法供电[4]。

现代社会的运转依赖于可靠的电力供应。近年来，极端自然灾害和人为袭击司空见惯，对电力供应安全构成严重威胁。配电网规划和运营中经常会考虑到缺陷N-1和N-2，极端事件通常会导致许多N-K错误。建设弹性电网，提高自愈能力和恢复能力，已成为电力系统发展的先决条件。提高配电网弹性的措施可以分为规划和运营两个方面。计划措施包括多层次事故预防和升级变电站、将输电线路接地以及灵活部署资源等。运营措施主要包括使用智能电网、主动配电网分布和制定恢复策略，以帮助配电网有效响应、快速从灾难中恢复。本文提出的智能软开关（SOP）模型涉及上述规划措施的资源弹性分配。提出了一种灵活的RCS配电网的鲁棒配置模型，优化分布式交换机的布局，可以提高分布式配电网恢复负载的能力，并减少极端事件造成的损坏。

1）建立了最优RCS配置模型，提高了配电网的弹性。考虑灾后配电网重建恢复策略，将模型创建为强大的三层优化问题，并应用列约束生成（CCG）算法对模型进行求解。

2）提出了一种方法用来描述N-K对错误传播、链接攻击状态、攻击位置和关键配置状态的影响，以及它在最优设计方案和最激进的攻击模式中的使用[5]。

1.2 两步式负荷恢复方法

针对SOP配电网的负荷恢复问题，提出了两步式负荷恢复方法，如图1所示。

图1 两步式负荷恢复方法框架

两步式负荷恢复方法，第一步为利用混合整数二阶锥规划（MISOCP）来对各时段最佳恢复策略进行分析，第二步则提出恢复操作策略，并总结得出相邻时段内配电网的运行状态及开关操作次序。通过算例测试，以手拉手配电网作为对比进行验证，同时确定不同情况下SOP的控制模式，最终得到含SOP配电网的整体恢复方案。

2 恢复问题的MISOCP模型

目标函数最大化加权负荷供电时间，表示为：

式中：L、T为负荷节点；Yi，t为时段集合；wi为负荷节点i的重要度系数；Tint为时段长度；εi，t为当所有负荷恢复状态都为1时的目标函数值。

2.1 配电网运行约束

辐射状拓扑约束的单商品流约束如下公式（2）～（4）表示：

式（2）～（4）中：N、E、R分别为节点、线路和根节点构成；N/R为除根节点以外的节点集合；αij为i-j的投运状态；Di为非根节点i的虚拟负荷需求，此处取1；j：i→j为与节点i相连的所有下游节点[6]。

2.2 电源运行约束

电源运行约束为DG和ES，具体如下：

式5、式6分别为DG、ES的功率约束，式7、式8分别为DG、ES的能量约束。

2.3 SOP运行约束

考虑到器件运行会产生一定损耗，其运行约束如下：

3 算例分析

SOP恢复策略用于解决强大的配电网配置优化问题，该算法将初始设计问题分解为更复杂的下层问题。每次重复，下层问题按照一定的编程方案解决目标上最大负载削减能力的最重攻击模式，并返回到导致的未指定攻击和负载模式集的上层问题，带电能量提供了初始问题的上限。所有下层问题的不确定性组，通过最小化负载放电功率来选择最优调度方案。由于顶层是原问题的松散问题，因此，产生的装机负荷功率提供了原问题的下限。如图2所示。

图2 各时段负荷恢复结果

重新组织拓扑，可以解决下层攻击的最严重问题，因此，引入了离散线状态变量C，但无法直接解决两次最大化问题。下层的问题仍然是最严重的双层问题，即应对最严重攻击的策略。在最佳流量以下，尽量减少减载和更新措施。下层也分为下层和下层子问题。下层任务问题解决了攻击中拓扑重组的最佳方法，将拓扑重组的结果返回到下一个主要问题，这决定了一些拓扑群重组者最严重的攻击策略。

为了确保SOP能够对系统的恢复能力进行提升，将算例中2条联络线路替换成2个SOP，并进行算例分析，如表1所示，得出本文模型中最佳的恢复策略。而含SOP与不含SOP的恢复策略存在差异，目标函数值为0.88和0.86，网损情况也大不相同。时段6各节点电压幅度趋势图如图3所示。

表1 SOP最终时段的功率输出电压

图3 2个策略下时段6的电压分布情况

利用上述方法提取故障初始行波到达的精确时间，基于双端定位原理，研究广域行波测距方法、广域时差矩阵故障区段识别法。利用广域网络拓扑结构，智慧搜索最短路径，实现复杂配电网故障的广域行波精确测距[7]。根据故障行波的特性，研究分析暂态初始行波信号到达配电网各馈线时刻的相关性，构建基于多保护单元的故障行波保护判据，并融合暂态电流、电压信号，提高保护的可靠性。

配网绝缘子污秽、树障、覆冰、飘浮物、断线等高阻接地故障或线路异常状态的波形特征，可形成异常波形特征指纹库。提取故障特征因子，运用特征因子相似度拟合，识别配电线路异常状态现象。研究配电线路异常状态脆弱性评估模型，结合阀值和趋势曲线分析，给出预警告警信息，并上传到配电自动化系统。依据系统计算的预警点或故障点位置，结合视频系统的对应视频信息、温度信息以及微气象信息，研究AI算法，提取相应特征因素，反演异常点或故障点发生场景，追溯故障发生原因。研究配电拓扑网络与故障点的相关性，运用能量潮流最优配置，重构配网拓扑网络，实现故障快速隔离和供电自动恢复。

4 结语

针对SOP配电网负荷问题，提出了两步式负荷恢复方法，通过算例测试，以手拉手配电网作为对比进行验证，其结果表明，运用两步式负荷恢复方法能够进行无功补偿和电压支撑，进而恢复系统，对提升系统韧性具有显著效果。