基于构网型电源时空重配置的配电网主动恢复策略

向红; 冯忠楠; 曹善康; 姚伟; 魏繁荣; 林湘宁

doi:10.7500/AEPS20240427001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于构网型电源时空重配置的配电网主动恢复策略

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 基于构网型电源时空重配置的配电网主动恢复策略
- Active Restoration Strategy for Distribution Network Based on Spatial-Temporal Reconfiguration of Grid-forming Power Sources
- 电力系统自动化 2025年49卷第6期页码：119-133
- 作者机构：
  
  华中科技大学电气与电子工程学院，湖北省武汉市 430074
- 作者简介：
  
  向红(1998—)，女，硕士研究生，主要研究方向：配电网主动恢复、新能源电网优化调度。E-mail：hong_xiang@hust.edu.cn
  冯忠楠(1998—)，女，博士研究生，主要研究方向：新能源微网优化运行。E-mail：fengzhongnan@hust.edu.cn
  曹善康(1997—)，男，博士研究生，主要研究方向：电力系统保护与控制。E-mail：804741785@qq.com
  魏繁荣(1991—)，男，通信作者，博士，副教授，主要研究方向：智能电网安全和能量管理。E-mail：weifanrong@hust.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(U22B20106)
- DOI：10.7500/AEPS20240427001
  中图分类号：
- 收稿：2024-04-27，
  
  修回：2024-08-12，
  
  网络出版：2025-02-17，
  
  纸质出版：2025-03-25
- 稿件说明：
移动端阅览
向红,冯忠楠,曹善康等.基于构网型电源时空重配置的配电网主动恢复策略[J].电力系统自动化,2025,49(6):119-133.

XIANG Hong,FENG Zhongnan,CAO Shankang,et al.Active Restoration Strategy for Distribution Network Based on Spatial-Temporal Reconfiguration of Grid-forming Power Sources[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(6):119-133.
向红,冯忠楠,曹善康等.基于构网型电源时空重配置的配电网主动恢复策略[J].电力系统自动化,2025,49(6):119-133. DOI： 10.7500/AEPS20240427001.

XIANG Hong,FENG Zhongnan,CAO Shankang,et al.Active Restoration Strategy for Distribution Network Based on Spatial-Temporal Reconfiguration of Grid-forming Power Sources[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(6):119-133. DOI： 10.7500/AEPS20240427001.

摘要

现有配电网主动恢复策略中，有限容量的构网型电源同时发挥能量、惯量支撑作用时存在的固有冲突导致网内资源无法充分利用，恢复效果欠佳。为此，文中精细化考虑构网型电源的多重支撑能力，提出基于构网型电源时空重配置的配电网主动恢复策略。首先，提出构网型电源重配置参与配电网恢复的调度理念，以构网型电源作为分区起点，协同新能源机组，形成多分区可持续供电态势；其次，考虑源荷投切及源荷不确定性，分析分区扩展过程中动态扰动下系统的频率指标，并计及构网型电源在惯量、一次调频、负荷功率三方面的支撑作用，推导兼顾频率安全与功率需求的分区扩展约束；然后，针对多电源重配置导致分区不定的问题，基于虚拟供电代理思想，建立多构网型电源参与的分区网架延拓模型，并结合扩展约束形成总恢复模型；最后，算例结果证明了所提策略的可行性及优越性。

Abstract

In the existing active restoration strategy for distribution networks

the inherent conflict exists when limited-capacity grid-forming power sources play the role of energy and inertia support at the same time

which leads to insufficient utilization of network resources and poor restoration effect. Therefore

this paper carefully considers the multiple support capabilities of grid-forming power sources

and proposes the active restoration strategy for distribution networks based on spatial-temporal reconfiguration of grid-forming power sources. Firstly

the dispatching concept of reconfiguration of grid-forming power source participating in distribution network restoration is proposed

which takes grid-forming power source as the starting point of partition and collaborates with new energy units to form a multi-zone sustainable power supply situation. Secondly

considering the switching and the uncertainty of the source and load

the frequency indices of the system under dynamic disturbance in the process of partition expansion are analyzed

and the supporting role of grid-forming power sources in inertia

primary frequency regulation and load power is taken into account. Then

to solve the problem of uncertain partition caused by multiple power source reconfiguration

based on the idea of virtual power supply agent

the partitioned network extension model involving multiple grid-forming power sources is established

and the total recovery model is formed by combining the extension constraints. Finally

the results of a numerical case prove the feasibility and superiority of the proposed strategy.

关键词

Keywords

references

庞凯元，王崇宇，文福拴，等 . 主动配电网灵活孤岛划分与实时调度策略［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 22 ）： 13 - 24 .

PANG Kaiyuan ， WANG Chongyu ， WEN Fushuan ， et al . Flexible islanding partition and real-time scheduling strategy for active distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 22 ）： 13 - 24 .

汤一达，吴志，顾伟，等 . 主动配电网故障恢复的重构与孤岛划分统一模型［J］. 电网技术， 2020 ， 44 （ 7 ）： 2731 - 2737 .

TANG Yida ， WU Zhi ， GU Wei ， et al . Research on active distribution network fault recovery strategy based on unified model considering reconstruction and island partition ［J］. Power System Technology ， 2020 ， 44 （ 7 ）： 2731 - 2737 .

陈韵含，许寅，王颖，等 . 考虑潜在恢复需求的城市配电网移动应急资源灾前布点［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 14 ）： 105 - 113 .

CHEN Yunhan ， XU Yin ， WANG Ying ， et al . Pre-disaster positioning of mobile emergency resources for urban distribution network considering potential restoration demand ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 14 ）： 105 - 113 .

刘玉玲，张峰，张刚，等 . 考虑分布式电源的配电网灾中-灾后两阶段协同韧性恢复决策［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 2 ）： 48 - 59 .

LIU Yuling ， ZHANG Feng ， ZHANG Gang ， et al . In-and post-disaster two-stage coordinated resilience recovery decision of distribution network considering distributed generators ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 2 ）： 48 - 59 .

方嵩，彭嵩，赵晋泉，等 . 分布式电源辅助电网黑启动研究综述［J］. 广东电力， 2019 ， 32 （ 1 ）： 20 - 28 .

FANG Song ， PENG Song ， ZHAO Jinquan ， et al . Research overview of power grid black-start with the aid of distributed generation ［J］. Guangdong Electric Power ， 2019 ， 32 （ 1 ）： 20 - 28 .

杨丽君，王晨，赵优，等 . 基于双层优化模型的电-气耦合综合能源故障恢复策略［J］. 电网技术， 2020 ， 44 （ 11 ）： 4264 - 4273 .

YANG Lijun ， WANG Chen ， ZHAO You ， et al . Electric-gas coupled integrated energy fault recovery strategy based on bi-level optimization model ［J］. Power System Technology ， 2020 ， 44 （ 11 ）： 4264 - 4273 .

CHEN C ， WANG J H ， QIU F ， et al . Resilient distribution system by microgrids formation after natural disasters ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2016 ， 7 （ 2 ）： 958 - 966 .

CHEN B ， CHEN C ， WANG J H ， et al . Sequential service restoration for unbalanced distribution systems and microgrids ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 33 （ 2 ）： 1507 - 1520 .

王佳庆 . 中国输配电准许收入规制效果研究：定量测算、作用机理与地区差异［D］. 大连：东北财经大学， 2022 .

WANG Jiaqing . Study on the regulation effect of permitted income of transmission and distribution in China： quantitative measurement， mechanism and regional differences ［D］. Dalian ： Dongbei University of Finance and Economics ， 2022 .

王思远，吴文传 . 灵活性资源聚合参考模型与量化指标体系［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 3 ）： 1 - 9 .

WANG Siyuan ， WU Wenchuan . Aggregation reference model and quantitative metric system of flexible energy resources ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 3 ）： 1 - 9 .

丁磊，郭一忱，鲍威宇，等 . 能量视角下的电力系统惯量［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 8 ）： 3 - 13 .

DING Lei ， GUO Yichen ， BAO Weiyu ， et al . Inertia of power systems from energy perspective ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 8 ）： 3 - 13 .

程杉，傅桐，李沣洋，等 . 含高渗透可再生能源的配电网灵活性供需协同规划［J］. 电力系统保护与控制， 2023 ， 51 （ 22 ）： 1 - 12 .

CHENG Shan ， FU Tong ， LI Fengyang ， et al . Flexible supply demand collaborative planning for distribution networks with high penetration of renewable energy ［J］. Power System Protection and Control ， 2023 ， 51 （ 22 ）： 1 - 12 .

彭春华，陈思畏，徐佳璐，等 . 综合能源系统混合时间尺度多目标强化学习低碳经济调度［J］. 电网技术， 2022 ， 46 （ 12 ）： 4914 - 4923 .

PENG Chunhua ， CHEN Siwei ， XU Jialu ， et al . Low carbon economic scheduling for integrated energy systems with mixed timescale & multi-objective reinforcement learning ［J］. Power System Technology ， 2022 ， 46 （ 12 ）： 4914 - 4923 .

蔡胜，谢云云，张玉坪，等 . 考虑移动应急电源配置的微电网顺序恢复方法［J］. 中国电机工程学报， 2023 ， 43 （ 7 ）： 2677 - 2688 .

CAI Sheng ， XIE Yunyun ， ZHANG Yuping ， et al . A sequential service restoration method for microgrids considering optimal allocation of mobile emergency generators ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2023 ， 43 （ 7 ）： 2677 - 2688 .

CAI S ， XIE Y Y ， WU Q W ， et al . Robust coordination of multiple power sources for sequential service restoration of distribution systems ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2021 ， 131 ： 107068 .

何立钢，王怡聪，王廷涛，等 . 含多类型异质资源的微电网两阶段黑启动恢复优化方法研究［J］. 电力系统保护与控制， 2023 ， 51 （ 17 ）： 37 - 48 .

HE Ligang ， WANG Yicong ， WANG Tingtao ， et al . A two-stage black-start restoration optimization method for a microgrid containing multi-type heterogeneous resources ［J］. Power System Protection and Control ， 2023 ， 51 （ 17 ）： 37 - 48 .

YAO S H ， WANG P ， LIU X C ， et al . Rolling optimization of mobile energy storage fleets for resilient service restoration ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2020 ， 11 （ 2 ）： 1030 - 1043 .

MOMEN H ， ABESSI A ， JADID S ， et al . Load restoration and energy management of a microgrid with distributed energy resources and electric vehicles participation under a two-stage stochastic framework ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2021 ， 133 ： 107320 .

YAO S H ， WANG P ， ZHAO T Y . Transportable energy storage for more resilient distribution systems with multiple microgrids ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 3 ）： 3331 - 3341 .

ZHANG G Y ， ELA E ， WANG Q . Market scheduling and pricing for primary and secondary frequency reserve ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2019 ， 34 （ 4 ）： 2914 - 2924 .

BADESA L ， MATAMALA C ， ZHOU Y J ， et al . Assigning shadow prices to synthetic inertia and frequency response reserves from renewable energy sources ［C］// 2023 IEEE Belgrade PowerTech ， June 25-29 ， 2023 ， Belgrade， Serbia .

LIANG Z R ， MIETH R ， DVORKIN Y . Inertia pricing in stochastic electricity markets ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2023 ， 38 （ 3 ）： 2071 - 2084 .

汪涛，武传涛，随权，等 . 计及故障维修与网络重构的灾后配电网综合调度策略［J］. 中国电机工程学报， 2024 ， 44 （ 5 ）： 1764 - 1776 .

WANG Tao ， WU Chuantao ， SUI Quan ， et al . Integrated dispatching strategy for post-disaster distribution networks with fault repair and network reconfiguration ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2024 ， 44 （ 5 ）： 1764 - 1776 .

寇凌峰，吴鸣，李洋，等 . 主动配电网分布式有功无功优化调控方法［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 6 ）： 1856 - 1864 .

KOU Lingfeng ， WU Ming ， LI Yang ， et al . Optimization and control method of distributed active and reactive power in active distribution network ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 6 ）： 1856 - 1864 .

谢珍建，汤奕 . 计及源荷惯量特征的电力系统最小惯量需求评估［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 10 ）： 66 - 77 .

XIE Zhenjian ， TANG Yi . Evaluation of minimum inertia requirement of power system considering source-load inertia characteristics ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 10 ）： 66 - 77 .

HOU H ， TANG J Y ， ZHANG Z W ， et al . Resilience enhancement of distribution network under typhoon disaster based on two-stage stochastic programming ［J］. Applied Energy ， 2023 ， 338 ： 120892 .

李丹，方泽仁，缪书唯，等 . 考虑训练样本分布不均衡的超短期风电功率概率预测［J］. 电网技术， 2024 ， 48 （ 3 ）： 1133 - 1145 .

LI Dan ， FANG Zeren ， MIAO Shuwei ， et al . Probability prediction of ultra-short-term wind power considering unbalanced distribution of training samples ［J］. Power System Technology ， 2024 ， 48 （ 3 ）： 1133 - 1145 .

KASHEM M A ， GANAPATHY V ， JASMON G B ， et al . A novel method for loss minimization in distribution networks ［C］// International Conference on Electric Utility Deregulation and Restructuring and Power Technologies ， April 4-7 ， 2000 ， London， UK .

Electric Power Research Institute . Meeting the challenges of declining system inertia ［EB/OL］. ［ 2023-09-10 ］. https：//www.epri.com/research/products/000000003002015131 https://www.epri.com/research/products/000000003002015131 .

IEEE 123 -node test feeder ［EB/OL］. ［ 2023-09-10 ］. http：//ewh.ieee.org/soc/pes/dsacom/testfeeders/feeder123.zip http://ewh.ieee.org/soc/pes/dsacom/testfeeders/feeder123.zip .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

暂无数据