配电网韧性的意义及关键问题探究

2017-02-11 09:56:39 电力系统自动化　点击量：评论 (0)

摘要:极端自然灾害的日益频繁发生和由此造成的大规模停电经济损失,使配电网的灾害应对能力得到了广泛关注。为了评估配电网应对极端自然灾害的能力,配电网引入了韧性的概念。在综述配电网与相关工程领域韧性研究文

值得指出的是,以上类比仅仅是从故障特性及其对网络的影响和意义方面进行的。由于输电网和配电网在规划设计、运行特性等方面并不相同,故在具体的研究内容和处理方式上,以上类比不再成立。

3 配电网韧性的评估与提升

本节给出了配电网韧性的评估矩阵,以此提出用于配电网规划调度的韧性指标,随后讨论了提升配电网韧性的措施。

3.1配电网韧性的评估矩阵

评估矩阵是从十分宽泛的角度,对整个配电公司的韧性管理进行评估。它不仅包括配电网本身的韧性,还包括公司组织、人员分配等方面对配电网灾害应对的支持作用[34-37]。

评估矩阵从技术(technical)、组织(organizational)、社会(social)和经济(economical)4个维度(简称TOSE)对配电网韧性展开评估。其中,技术维度描述了配电网(包括电力设备、它们之间的相互联系,以及整体系统)遭受极端灾害时维持原有运行状态的能力;组织维度是指电网公司管理重要设备,执行灾害决策、行动措施等关键行为的能力;社会维度是指灾害引起公司、政府等机构正常服务缺失所造成的影响及其应对能力;经济维度是指减小灾害所造成直接或间接经济损失的能力。

另一方面,对于TOSE的每个维度,韧性又包含鲁棒性(robustness)、冗余性(redundancy)、有源性(resourcefulness)和迅速性(rapidity)4个属性(简称4R’s)。其中,鲁棒性描述系统在维持自身功能的情况下,承受外界压力或扰动的能力;冗余性描述备用设备或系统在灾害中的可用性;有源性描述投入资源(人力、物力)维持系统关键功能的能力;迅速性描述系统快速恢复关键功能、减小停电损失的能力。

将TOSE和4R’s相互组合成4×4阶的矩阵,矩阵中的每个元素代表了配电网韧性的一个评估方面。配电网韧性就可以用这个矩阵进行评估,评估结果涉及配电网的规划运行、电网公司的应急管理、停电造成的用户经济损失等多个方面。

3.2用于配电网规划和调度的韧性指标

在配电网规划和调度中,需要设计定量计算指标,作为规划方案与调度策略的评价标准和优化目标。

由于规划调度的目的是提高配电网自身的灾害应对能力,因此选取评估矩阵的技术维度设计韧性指标。在技术维度的4个韧性属性中,鲁棒性和迅速性描述的是系统在极端灾害中的动态过程,亦即系统受灾害影响的结果;而冗余性和有源性描述的是系统在灾害中影响结果的手段,它们的作用效果最终体现在系统的动态响应中[38]。因此,可以利用配电网在灾难后的动态响应曲线,从鲁棒性和迅速性两方面定义用于配电网调度运行的韧性指标[39-43],它可以体现韧性4个属性的共同影响。

配电网系统在灾害过程中的典型响应曲线见图1。图中,t0为灾害发生时刻;t1为配电网功能恢复正常的时刻;Q(t)为配电网的功能函数。