基于弹性系数的配电网重构与故障抢修协同优化方法

彭佳盛; 文云峰; 梁晓锐; 张华嬴; 董新; 杨游航

doi:10.7500/AEPS20230330002

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基于弹性系数的配电网重构与故障抢修协同优化方法

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 基于弹性系数的配电网重构与故障抢修协同优化方法
- Resilience Coefficient Based Collaborative Optimization Method of Distribution Network Reconfiguration and Fault Repair
- 电力系统自动化 2025年49卷第6期页码：88-95
- 作者机构：
  
  1.湖南大学电气与信息工程学院，湖南省长沙市 410082
  2.深圳供电局有限公司，广东省深圳市 518001
- 作者简介：
  
  彭佳盛(1999—)，男，硕士研究生，主要研究方向：配电网弹性评估与提升。E-mail：jspeng0822@hnu.edu.cn
  文云峰(1986—)，男，通信作者，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：低惯量电力系统运行与规划、频率稳定分析与控制。E-mail：yunfeng.8681@163.com
  梁晓锐(1994—)，男，博士，主要研究方向：电力系统电能质量治理、新型储能及碳中和研究。E-mail：xrliang@mail.tsinghua.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52077066);中国南方电网有限责任公司科技项目(090000KK52222133/SZKJXM20222115)
- DOI：10.7500/AEPS20230330002
  中图分类号：
- 收稿：2023-03-30，
  
  修回：2023-11-27，
  
  网络出版：2024-02-02，
  
  纸质出版：2025-03-25
- 稿件说明：
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彭佳盛,文云峰,梁晓锐等.基于弹性系数的配电网重构与故障抢修协同优化方法[J].电力系统自动化,2025,49(6):88-95.

PENG Jiasheng,WEN Yunfeng,LIANG Xiaorui,et al.Resilience Coefficient Based Collaborative Optimization Method of Distribution Network Reconfiguration and Fault Repair[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(6):88-95.
彭佳盛,文云峰,梁晓锐等.基于弹性系数的配电网重构与故障抢修协同优化方法[J].电力系统自动化,2025,49(6):88-95. DOI： 10.7500/AEPS20230330002.

PENG Jiasheng,WEN Yunfeng,LIANG Xiaorui,et al.Resilience Coefficient Based Collaborative Optimization Method of Distribution Network Reconfiguration and Fault Repair[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(6):88-95. DOI： 10.7500/AEPS20230330002.

摘要

针对极端灾害事件造成配电网大规模故障后的快速恢复问题，提出了一种面向配电网弹性提升的网络重构与故障抢修协同优化方法。首先，结合系统性能曲线构建了一种基于力学映射的配电网弹性表征模型，推导得出配电网弹性系数表达式，并通过系统有功功率缺额、负荷平均恢复速度及平均恢复时长3个指标对配电网弹性系数进行综合量化；其次，构建了面向弹性提升的网络重构和故障抢修协同优化框架，在此基础上，分别建立以最小失负荷量和抢修完成后最大负荷恢复量为目标函数的网络重构和故障抢修模型，两个模型动态交互协同优化提升弹性系数，使得配电网在恢复过程中的性能损失最小；最后，通过改进的IEEE 33节点配电系统算例验证了所提方法的有效性。

Abstract

Aiming at the rapid recovery problem after large-scale power outages caused by extreme disaster events

this paper proposes a collaborative optimization method of network reconfiguration and fault repair for resilience enhancement of distribution networks. First

an resilience characterization model of distribution network based on mechanical mapping is constructed by combining the curves of system performance. The expression of the resilience coefficient of the distribution network is derived. And the resilience coefficient of the distribution network is comprehensively quantified by three indicators: system active power shortage

speed of average load recovery

and load average recovery duration. Then

a cooperative optimization framework for network reconfiguration and fault repair is constructed for resilience enhancement. On this basis

the network reconfiguration and fault repair models are established with the minimum load loss and the maximum load recovery after repair completion as the objective functions

respectively. The two models dynamically interact and synergistically optimize to improve the resilience coefficient

so that the distribution network has the minimum performance loss during the recovery process. Finally

the effectiveness of the proposed method is verified by cases of improved IEEE 33-bus distribution system.

关键词

Keywords

references

马丽叶，王海锋，卢志刚，等 . 计及相关性影响的增强台风灾害下配电网韧性灵活性资源规划［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 7 ）： 60 - 68 .

MA Liye ， WANG Haifeng ， LU Zhigang ， et al . Flexible resource planning for improving distribution network resilience under typhoon disasters considering relevance impact ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 7 ）： 60 - 68 .

唐文虎，杨毅豪，李雅晶，等 . 极端气象灾害下输电系统的弹性评估及其提升措施研究［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 7 ）： 2244 - 2254 .

TANG Wenhu ， YANG Yihao ， LI Yajing ， et al . Investigation on resilience assessment and enhancement for power transmission systems under extreme meteorological disasters ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 7 ）： 2244 - 2254 .

LIANG L ， HOU Y H ， HILL D ， et al . Enhancing resilience of microgrids with electric springs ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2018 ， 9 （ 3 ）： 2235 - 2247 .

别朝红，林雁翎，邱爱慈 . 弹性电网及其恢复力的基本概念与研究展望［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 22 ）： 1 - 9 .

BIE Zhaohong ， LIN Yanling ， QIU Aici . Concept and research prospects of power system resilience ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 22 ）： 1 - 9 .

许寅，和敬涵，王颖，等 . 韧性背景下的配网故障恢复研究综述及展望［J］. 电工技术学报， 2019 ， 34 （ 16 ）： 3416 - 3429 .

XU Yin ， HE Jinghan ， WANG Ying ， et al . A review on distribution system restoration for resilience enhancement ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2019 ， 34 （ 16 ）： 3416 - 3429 .

KANDAPERUMAL G ， PANDEY S ， SRIVASTAVA A . AWR： anticipate， withstand， and recover resilience metric for operational and planning decision support in electric distribution system ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2022 ， 13 （ 1 ）： 179 - 190 .

王守相，刘琪，赵倩宇，等 . 配电网弹性内涵分析与研究展望［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 9 ）： 1 - 9 .

WANG Shouxiang ， LIU Qi ， ZHAO Qianyu ， et al . Connotation analysis and prospect of distribution network elasticity ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 9 ）： 1 - 9 .

俞拙非，刘菲，刘瑞环，等 . 面向配电网弹性提升的源网荷灵活资源优化研究综述及展望［J］. 中国电力， 2022 ， 55 （ 4 ）： 132 - 144 .

YU Zhuofei ， LIU Fei ， LIU Ruihuan ， et al . Resilience-oriented optimization of source-grid-load flexible resources in distribution systems： review and prospect ［J］. Electric Power ， 2022 ， 55 （ 4 ）： 132 - 144 .

JAMBORSALAMATI P ， HOSSAIN M J ， TAGHIZADEH S ， et al . Enhancing power grid resilience through an IEC 61850-based EV-assisted load restoration ［J］. IEEE Transactions on Industrial Informatics ， 2020 ， 16 （ 3 ）： 1799 - 1810 .

高海翔，陈颖，黄少伟，等 . 配电网韧性及其相关研究进展［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 23 ）： 1 - 8 .

GAO Haixiang ， CHEN Ying ， HUANG Shaowei ， et al . Distribution systems resilience： an overview of research progress ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 23 ）： 1 - 8 .

胡玉，顾洁，马睿，等 . 面向配电网弹性提升的智能软开关鲁棒优化［J］. 电力自动化设备， 2019 ， 39 （ 11 ）： 85 - 91 .

HU Yu ， GU Jie ， MA Rui ， et al . SNOP robust optimization for distribution network resilience enhancement ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2019 ， 39 （ 11 ）： 85 - 91 .

MA S S ， SU L ， WANG Z Y ， et al . Resilience enhancement of distribution grids against extreme weather events ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 33 （ 5 ）： 4842 - 4853 .

林佳，陈浩，寇伟宏，等 . 极端天气下保底电网骨干网架优化及弹性提升方法［J］. 高电压技术， 2023 ， 49 （ 4 ）： 1591 - 1599 .

LIN Jia ， CHEN Hao ， KOU Weihong ， et al . Optimization and resilience enhancement method of core backbone network framework under extreme weather ［J］. High Voltage Engineering ， 2023 ， 49 （ 4 ）： 1591 - 1599 .

陈磊，邓欣怡，陈红坤，等 . 电力系统韧性评估与提升研究综述［J］. 电力系统保护与控制， 2022 ， 50 （ 13 ）： 11 - 22 .

CHEN Lei ， DENG Xinyi ， CHEN Hongkun ， et al . Review of the assessment and improvement of power system resilience ［J］. Power System Protection and Control ， 2022 ， 50 （ 13 ）： 11 - 22 .

彭寒梅，刘子威，谭貌，等 . 面向弹性提升的主动配电网重构与元件修复协同方法［J］. 电力系统保护与控制， 2022 ， 50 （ 17 ）： 35 - 44 .

PENG Hanmei ， LIU Ziwei ， TAN Mao ， et al . Collaborative method for an active distribution network reconfiguration and component repair for resilience improvement ［J］. Power System Protection and Control ， 2022 ， 50 （ 17 ）： 35 - 44 .

SHEN Y C ， GU C H ， MA Z B ， et al . A two-stage resilience enhancement for distribution systems under hurricane attacks ［J］. IEEE Systems Journal ， 2021 ， 15 （ 1 ）： 653 - 661 .

向月，刘俊勇，姚良忠，等 . 故障条件下含分布式电源配网的孤岛划分与重构优化策略研究［J］. 电网技术， 2013 ， 37 （ 4 ）： 1025 - 1032 .

XIANG Yue ， LIU Junyong ， YAO Liangzhong ， et al . Optimization strategy for island partitioning and reconfiguration of faulted distribution network containing distributed generation ［J］. Power System Technology ， 2013 ， 37 （ 4 ）： 1025 - 1032 .

彭寒梅，王小豪，魏宁，等 . 提升配电网弹性的微网差异化恢复运行方法［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 7 ）： 2328 - 2335 .

PENG Hanmei ， WANG Xiaohao ， WEI Ning ， et al . Microgrid differentiated recovery operation for enhancing distribution system resilience ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 7 ）： 2328 - 2335 .

于艾清，丁丽青，王育飞，等 . 基于故障邻接状态的配电网多故障抢修与优化策略［J］. 中国电力， 2023 ， 56 （ 3 ）： 64 - 76 .

YU Aiqing ， DING Liqing ， WANG Yufei ， et al . Multi-fault repair and optimization strategy of distribution network based on fault adjacency state ［J］. Electric Power ， 2023 ， 56 （ 3 ）： 64 - 76 .

WANG Y ， QIU D ， TENG F ， et al . Towards microgrid resilience enhancement via mobile power sources and repair crews： a multi-agent reinforcement learning approach ［J/OL］. IEEE Transactions on Power Systems ［ 2023-05-26 ］. https：//ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10029886 https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10029886 .

徐岩，张荟，马天祥，等 . 含分布式电源的配电网故障紧急恢复与抢修协调优化策略［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 22 ）： 38 - 46 .

XU Yan ， ZHANG Hui ， MA Tianxiang ， et al . Coordinated optimization strategy of fault emergency recovery and repair for distribution network with distributed generators ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 22 ）： 38 - 46 .

杨丽君，吕雪姣，李丹，等 . 含分布式电源的配电网多故障抢修与恢复协调优化策略［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 20 ）： 13 - 19 .

YANG Lijun ， LYU Xuejiao ， LI Dan ， et al . Coordinated optimization strategy of multi-fault repair and recovery for distribution network with distributed generators ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 20 ）： 13 - 19 .

别朝红，林超凡，李更丰，等 . 能源转型下弹性电力系统的发展与展望［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 9 ）： 2735 - 2745 .

BIE Zhaohong ， LIN Chaofan ， LI Gengfeng ， et al . Development and prospect of resilient power system in the context of energy transition ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 9 ）： 2735 - 2745 .

杜诗嘉，郭创新，俞啸玲，等 . 台风灾害下的弹性配电网研究综述与展望［J］. 电力自动化设备， 2022 ， 42 （ 2 ）： 176 - 186 .

DU Shijia ， GUO Chuangxin ， YU Xiaoling ， et al . Review and prospect of resilient distribution network under typhoon disaster ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2022 ， 42 （ 2 ）： 176 - 186 .

黄文鑫，吴军，郭子辉，等 . 台风灾害下电网韧性评估及差异化规划［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 5 ）： 84 - 91 .

HUANG Wenxin ， WU Jun ， GUO Zihui ， et al . Power grid resilience assessment and differentiated planning against typhoon disasters ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 5 ）： 84 - 91 .

PANTELI M ， MANCARELLA P ， TRAKAS D N ， et al . Metrics and quantification of operational and infrastructure resilience in power systems ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2017 ， 32 （ 6 ）： 4732 - 4742 .

竺炜，周孝信，唐如 . 电网的弹性力学网络拓扑映射［J］. 中国电机工程学报， 2011 ， 31 （ 31 ）： 109 - 117 .

ZHU Wei ， ZHOU Xiaoxin ， TANG Ru . Elasticity network topology mapping for power grid ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2011 ， 31 （ 31 ）： 109 - 117 .

章博，刘晟源，林振智，等 . 高比例新能源下考虑需求侧响应和智能软开关的配电网重构［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 8 ）： 86 - 94 .

ZHANG Bo ， LIU Shengyuan ， LIN Zhenzhi ， et al . Distribution network reconfiguration with high penetration of renewable energy considering demand response and soft open point ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 8 ）： 86 - 94 .

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