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

在图1所示系统功能曲线中,鲁棒性是指系统在灾害中保持功能的程度,迅速性是指系统功能恢复到正常状态的速度。考虑这两个因素,有不同的韧性指标定义方式[47]。值得注意的是,系统功能曲线描述了配电网在某个具体灾害中的响应情况,所以由此定义的指标,也只能够描述配电网在此灾害下的韧性。将这些指标应用于配电网的规划设计或是调度策略时,需要构建配电网的故障场景集,通过综合各个场景的指标得到用于规划或调度的配电网韧性指标。

3.2.1以面积定义韧性指标

此指标是配电网韧性最为常见的定义方式,将指标定义为系统功能损害部分与时间的积分[48],即

式中:R1为配电网韧性指标。

此韧性指标的物理意义是系统功能在自然灾害中的缺失面积,它同时考虑了系统的鲁棒性和快速性。

在简化处理时,可以将系统功能曲线简化为一个三角形,此时系统韧性指标就等于系统功能减低最大值和恢复时间乘积的一半[49]。对于韧性相同的系统,其在系统功能降低最大值和恢复时间的平面上,就是一条双曲线。后续还可以考虑在此平面的不同区域引入不同权重,以符合不同调度员的调度需求。

另外一种类似的指标定义方式为

3.2.2以概率定义韧性指标

此指标将鲁棒性和迅速性分开衡量。通过设定系统功能在灾害中最低程度q*和最长恢复时间t*的容许值,将系统韧性指标定义为系统满足设定值要求的概率[35],即

在配电网中存在不确定性时,可以采用此韧性指标。

3.2.3考虑调控成本的韧性指标

在根据功能曲线定义的韧性指标基础上,可以进一步考虑配电网调控运行的成本[52],即

式中:S为系统响应,即前文定义的韧性指标;T为恢复成本;α为权重。

在配电网中,T一般取开关动作成本或功率传输成本等[53]。

3.3提升配电网韧性的措施

3.3.1提升配电网韧性的规划措施

配电网规划可以提高配电网的冗余性和有源性,进而改善其在灾害中的鲁棒性和迅速性。为了提高冗余性,可以在配电网中配备燃气轮机、柴油发电机等常规备用机组,以及风力发电机、光伏电池、储能电池等分布式发电。在输电网或上游线路遭到破坏时,这些发电设备可以从配电网末梢提供备用功率支持。同时,规划时还可以在配电网中设置常开的馈线联络开关,在配电网故障时通过这些开关实现拓扑变换,提供备用供电路径。

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