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

另一方面,为了提高有源性,需要进一步推进配电网自动化。通过配备智能量测、远程动作开关等设备,使得灾害中配电网状态信息获取、开关动作可以更快完成,备用设备、恢复措施可以尽快投入,保证配电网在灾害中的供电能力。

在配电网投入经费有限的条件下,如何选择备用设备和智能设备的种类、接入方式和地点,在自然灾害中给配电网调度运行以最有力的支持,是提升韧性的配电网规划所应当解决的问题。

3.3.2提升配电网韧性的调度运行措施

在配电网调度运行中提升系统韧性的措施主要有两种,分别是灾前的预防措施(ex-antemitigation)和灾中/后的恢复措施(ex-postadaptation),如图1中所示[44,54]。

预防措施是在自然灾害到来前,根据灾害预报信息和配电网运行状态,调整配电网运行方式,以尽可能缩小停电范围、保持配电网关键负荷持续供电的调控方式。由于灾害袭击配电网时,调控中心一般难以及时获取详细的破坏状况信息并采取针对性措施,故此时系统的响应情况是由配电网系统自身特性和灾害前配电网的运行状态所决定的。若配电网能通过调整潮流分布,最大限度地提高自然灾害中存活的关键负荷功率,不仅可以直接提升鲁棒性,还有助于提高配电网恢复速度,从而改善迅速性。

恢复措施是在自然灾害中或结束后,配电网逐步恢复关键负荷供电,使其尽快接近或者达到灾前正常状态的调控方式。此时,调控中心可以获得较为准确的配电网破坏信息,所以可以对停电关键负荷采取针对性的恢复措施,如负荷转移、投入备用设备等。有效的恢复措施可以显著缩短关键负荷的停电时间,提高配电网的迅速性[55]。根据恢复时配电网维修是否完成,恢复措施又可以分为仅有部分配电网设备可用的重构恢复,和全部设备均可用的配电网黑启动恢复。

通过预防措施和恢复措施的双重作用和相互配合,可以有效提高配电网关键负荷的存活性并缩短停电时间、减小停电范围,从鲁棒性和迅速性两方面同时提升配电网韧性。

3.3.3完善配电网的灾害应急体系

为了应对电网中的重大突发灾难事件,配电网的灾害应急体系具体规定了电网公司应急管理工作的组织指挥体系,明确了突发事件的预警机制、处置程序、应急保障和恢复重建措施[56-57]。

灾害应急体系的依据是应急预案。应急预案以配电网突发灾难的先验知识为支撑,采用专家知识和数据挖掘技术,根据预想情况规定了灾害中电网公司的组织形式和所应采取的措施[58]。应急预案包括经验型的预案处理、分析型的预防管理和智能型的灾变防御三个阶段[59]。在灾害发生后,电网公司根据灾害的影响范围与程度查找适用的预案条目,按照预案中的规定实现人员协调、资源分配和与交通、气象、通信等部门的联动,进而达到减小灾害损失、加速灾后恢复的目的。

配电网的灾害应急体系主要从组织、社会、经济维度提升配电网韧性。

4 配电网韧性的关键问题和研究方向

在配电网韧性研究领域,存在以下关键问题和主要研究方向。

4.1配电网韧性的总体评估方法

尽管韧性能够描述配电网在特定自然灾害中的响应,引入韧性的最终目的还是从总体上衡量配电网对极端灾害这类低概率、大影响故障事件的应对能力。此时不仅需要考虑配电网在某个灾害中具体的预防、恢复措施,还需要考虑配电网规划设计、措施制定、调度实施在不同灾害中对关键负荷的综合支撑效果。

由于自然灾害发生概率比较小,因此韧性很难像可靠性那样,通过大量实际故障案例对配电网规划调控效果进行验证。如何以有限的实际案例构造出具有代表意义的故障场景集,进而产生对配电网韧性的综合评估,是本项研究中需要解决的问题。在研究中可以考虑采用与输电网连锁故障类似的研究方式,由故障发展和传导的机理入手,寻找维持配电网关键负荷供电的薄弱环节。根据配电网中薄弱环节的分布和特性,考虑实际自然灾害的影响范围,构建出对配电网破坏最为严重的故障场景集,并根据配电网历史数据和天气信息评估这些场景的发生概率。同时,也可以借鉴配电网规划、运行可靠性等方面的场景构建思路,构造配电网灾害响应的特定场景,进而给出对配电网韧性的整体评估。