极端冰雪天气下计及故障演化的有源配电网故障恢复方法

吉兴全; 臧祥宇; 张玉敏; 叶平峰; 杨明; 文福拴

doi:10.7500/AEPS20250410005

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极端冰雪天气下计及故障演化的有源配电网故障恢复方法

学术研究 | 更新时间：2026-02-28

- 极端冰雪天气下计及故障演化的有源配电网故障恢复方法
- Fault Restoration Method for Active Distribution Network Considering Fault Evolution Under Extreme Ice and Snow Weather
- 电力系统自动化 2026年50卷第2期页码：60-70
- 作者机构：
  
  1.山东科技大学电气与自动化工程学院，山东省青岛市 266590
  2.山东科技大学储能技术学院，山东省青岛市 266590
  3.电网智能化调度与控制教育部重点实验室（山东大学），山东省济南市 250061
  4.浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310027
- 作者简介：
  
  吉兴全(1970—)，男，博士，教授，硕士生导师，主要研究方向：配电系统及其自动化。E-mail：xqji@sdust.edu.cn
  臧祥宇(1998—)，男，硕士研究生，主要研究方向：配电网故障恢复。E-mail：zxy1998@sdust.edu.cn
  张玉敏(1986—)，女，通信作者，博士，副教授，硕士生导师，主要研究方向：电力系统运行与控制。E-mail：ymzhang2019@sdust.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52177095);中国博士后科学基金面上资助项目(2023M734092);山东省自然科学基金资助项目(ZR2022ME219)
- DOI：10.7500/AEPS20250410005
  中图分类号：
- 收稿：2025-04-10，
  
  修回：2025-07-14，
  
  网络首发：2025-08-20，
  
  纸质出版：2026-01-25
- 稿件说明：
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吉兴全,臧祥宇,张玉敏等.极端冰雪天气下计及故障演化的有源配电网故障恢复方法[J].电力系统自动化,2026,50(2):60-70.

JI Xingquan,ZANG Xiangyu,ZHANG Yumin,et al.Fault Restoration Method for Active Distribution Network Considering Fault Evolution Under Extreme Ice and Snow Weather[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(2):60-70.
吉兴全,臧祥宇,张玉敏等.极端冰雪天气下计及故障演化的有源配电网故障恢复方法[J].电力系统自动化,2026,50(2):60-70. DOI： 10.7500/AEPS20250410005.

JI Xingquan,ZANG Xiangyu,ZHANG Yumin,et al.Fault Restoration Method for Active Distribution Network Considering Fault Evolution Under Extreme Ice and Snow Weather[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(2):60-70. DOI： 10.7500/AEPS20250410005.

摘要

针对极端冰雪天气下配电网故障演化机理刻画不精确，以及现有配电网故障恢复方法无法有效表征分布式电源控制方式的问题，文中提出一种极端冰雪天气下计及故障演化的有源配电网故障恢复方法。首先，明晰极端冰雪天气下配电线路故障过程和配电网潮流不确定性的影响，量化配电线路故障概率与系统状态转移概率，构建基于随机潮流的配电网连锁故障演化模型。其次，基于以点定域的区域划分思想，综合考虑孤岛区域内主控制节点、从控制节点与负荷节点的关系，结合孤岛的主从控制逻辑，提出计及重构与孤岛划分协同的有源配电网故障恢复模型。最后，以PG&E 69节点配电系统和某185节点实际配电系统验证了所提方法的有效性。

Abstract

The mechanism of fault evolution in distribution networks under extreme ice and snow weather is not accurately characterized. Additionally

existing fault restoration methods in distribution network cannot effectively represent the control methods of distributed power sources. This paper proposes a fault restoration method for active distribution networks considering fault evolution under extreme ice and snow weather. Firstly

this paper clarifies the impact of distribution line faults and uncertainty in distribution network power flow under extreme ice and snow weather. The probability of distribution line faults and the probability of system state transitions are quantified. A cascading fault evolution model for distribution network based on probabilistic power flow is constructed. Secondly

based on the region partitioning concept of point-based localization

the hierarchical relationships among master control nodes

subordinate control nodes

and load nodes within islanded regions are comprehensively considered. By integrating the master-slave control logic of islanded operation

a fault restoration model of distribution network is proposed

incorporating the coordination of network reconfiguration and island partition. Finally

the effectiveness of the proposed strategy is verified using the PG&E 69-bus distribution system and a certain 185-bus actual distribution system.

关键词

Keywords

references

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 .

张亚超，丁志龙，谢仕炜，等 . 面向能源互联网的配电网韧性提升研究综述及展望［J］. 电网技术， 2023 ， 47 （ 5 ）： 2054 - 2069 .

ZHANG Yachao ， DING Zhilong ， XIE Shiwei ， et al . Review and prospect of power distribution network resilience enhancement for energy internet ［J］. Power System Technology ， 2023 ， 47 （ 5 ）： 2054 - 2069 .

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 .

杨丽君，吕雪姣，李丹，等 . 基于多代理系统的主动配电网多故障动态修复策略研究［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 23 ）： 6855 - 6865 .

YANG Lijun ， LÜ Xuejiao ， LI Dan ， et al . Dynamic repair-recovery strategy of multiple faults for active distribution network based on multi-agent system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 23 ）： 6855 - 6865 .

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 .

许守东，王建，李铭益，等 . 极端气象灾害下考虑MESS主动调控的配电网故障恢复策略［J］. 电力系统保护与控制， 2024 ， 52 （ 12 ）： 45 - 57 .

XU Shoudong ， WANG Jian ， LI Mingyi ， et al . Distribution network fault recovery strategy considering active control of an MESS in extreme weather ［J］. Power System Protection and Control ， 2024 ， 52 （ 12 ）： 45 - 57 .

董雷，程卫东，杨以涵 . 考虑支路随机断线的概率潮流方法及应用［J］. 电力系统保护与控制， 2010 ， 38 （ 20 ）： 79 - 84 .

DONG Lei ， CHENG Weidong ， YANG Yihan . Probabilistic load flow method with consideration of random branch outages and its application ［J］. Power System Protection and Control ， 2010 ， 38 （ 20 ）： 79 - 84 .

韩宇奇，何宜倩，楼凤丹，等 . 基于SDN的动态优化路由策略在信息物理融合电力系统连锁故障中的研究与应用［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 8 ）： 2620 - 2629 .

HAN Yuqi ， HE Yiqian ， LOU Fengdan ， et al . Analysis and application of SDN based dynamic optimal route strategy for cyber layer in cascading failures of cyber-physical power system ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 8 ）： 2620 - 2629 .

刘雨濛，李佳松，顾雪平，等 . 计及天然气非等温特性的气电互联系统连锁故障评估［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 3 ）： 103 - 113 .

LIU Yumeng ， LI Jiasong ， GU Xueping ， et al . Assessment of cascading failures for gas-electricity interconnected system considering non-isothermal characteristics of natural gas ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 3 ）： 103 - 113 .

LI Y ， XIAO J X ， CHEN C ， et al . Service restoration model with mixed-integer second-order cone programming for distribution network with distributed generations ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 4 ）： 4138 - 4150 .

徐岩，陈嘉岳，马天祥 . 基于混合强化学习的主动配电网故障恢复方法［J］. 电力系统及其自动化学报， 2024 ， 36 （ 4 ）： 50 - 58 .

XU Yan ， CHEN Jiayue ， MA Tianxiang . Fault recovery method for active distribution network based on hybrid reinforcement learning ［J］. Proceedings of the CSU-EPSA ， 2024 ， 36 （ 4 ）： 50 - 58 .

BASSO T S ， DEBLASIO R . IEEE 1547 series of standards： interconnection issues ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2004 ， 19 （ 5 ）： 1159 - 1162 .

姚玉海，张璇，齐伟强，等 . 基于Dijkstra算法的配电网孤岛划分［J］. 电力系统保护与控制， 2017 ， 45 （ 24 ）： 36 - 43 .

YAO Yuhai ， ZHANG Xuan ， QI Weiqiang ， et al . Island partition of the distribution system based on Dijkstra algorithm ［J］. Power System Protection and Control ， 2017 ， 45 （ 24 ）： 36 - 43 .

DING T ， LIN Y L ， LI G F ， et al . A new model for resilient distribution systems by microgrids formation ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2017 ， 32 （ 5 ）： 4145 - 4147 .

OBOUDI M H ， HOOSHMAND R ， KARAMAD A . Feasible method for making controlled intentional islanding of microgrids based on the modified shuffled frog leap algorithm ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2016 ， 78 ： 745 - 754 .

吉兴全，臧祥宇，张玉敏，等 . 极端冰雪天气下计及孤岛划分与融合的配电网故障恢复［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 21 ）： 53 - 63 .

JI Xingquan ， ZANG Xiangyu ， ZHANG Yumin ， et al . Service restoration of distribution network under extreme weather of ice and snow considering island partition and combination ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 21 ）： 53 - 63 .

PANG K Y ， WANG C Y ， HATZIARGYRIOU N D ， et al . Formulation of radiality constraints for optimal microgrid formation ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2023 ， 38 （ 6 ）： 5341 - 5355 .

王旭东，林济铿 . 基于分支定界的含分布式发电配网孤岛划分［J］. 中国电机工程学报， 2011 ， 31 （ 7 ）： 16 - 20 .

WANG Xudong ， LIN Jikeng . Island partition of the distribution system with distributed generation based on branch and bound algorithm ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2011 ， 31 （ 7 ）： 16 - 20 .

孟军，汪沨，刘蓓，等 . 分布式发电条件下配电网故障恢复现状与展望［J］. 电力系统及其自动化学报， 2016 ， 28 （ 1 ）： 46 - 50 .

MENG Jun ， WANG Feng ， LIU Bei ， et al . Review and prospect of service restoration algorithm of distribution networks with distributed generation ［J］. Proceedings of the CSU-EPSA ， 2016 ， 28 （ 1 ）： 46 - 50 .

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 - 2740 .

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 - 2740 .

周湶，解慧力，郑柏林，等 . 基于混合算法的配电网故障重构与孤岛运行配合［J］. 电网技术， 2015 ， 39 （ 1 ）： 136 - 142 .

ZHOU Quan ， XIE Huili ， ZHENG Bolin ， et al . Hybrid algorithm based coordination between distribution network fault reconfiguration and islanding operation ［J］. Power System Technology ， 2015 ， 39 （ 1 ）： 136 - 142 .

何晨可，韦钢，袁丁，等 . 计及充换放储一体化电站的主动配电网故障恢复［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 13 ）： 32 - 38 .

HE Chenke ， WEI Gang ， YUAN Ding ， et al . Fault recovery of active distribution network considering charging-swapping-discharging-storage integrated power station ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 13 ）： 32 - 38 .

DING T ， LIN Y L ， BIE Z H ， et al . A resilient microgrid formation strategy for load restoration considering master-slave distributed generators and topology reconfiguration ［J］. Applied Energy ， 2017 ， 199 ： 205 - 216 .

ARIF A ， WANG Z Y ， CHEN C ， et al . Repair and resource scheduling in unbalanced distribution systems using neighborhood search ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2020 ， 11 （ 1 ）： 673 - 685 .

LEI S B ， CHEN C ， SONG Y ， et al . Radiality constraints for resilient reconfiguration of distribution systems： formulation and application to microgrid formation ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2020 ， 11 （ 5 ）： 3944 - 3956 .

于文鹏，刘东，翁嘉明 . 含分布式电源的配电网供电恢复模型及改进贪婪算法［J］. 电力系统自动化， 2013 ， 37 （ 24 ）： 23 - 30 .

YU Wenpeng ， LIU Dong ， WENG Jiaming . A power restoring model for distribution network containing distributed generators and improved greedy algorithm ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2013 ， 37 （ 24 ）： 23 - 30 .

赵化达，舒征宇，姚钦，等 . 计及源荷不确定性的配电网负荷转供优化模型［J/OL］. 南方电网技术［ 2025-05-11 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/44.1643.tk.20241205.1537.016.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/44.1643.tk.20241205.1537.016.html .

ZHAO Huada ， SHU Zhengyu ， YAO Qin ， et al . Optimization model of load transfer in distribution network considering source and load uncertainties ［J/OL］. Southern Power System Technology ［ 2025-05-11 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/44.1643.tk.20241205.1537.016.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/44.1643.tk.20241205.1537.016.html .

李奎，张杰凯，郭泽，等 . 基于触头电弧侵蚀的直流断路器电性能退化及剩余电寿命预测［J］. 电工技术学报， 2025 ， 40 （ 16 ）： 5330 - 5342 .

LI Kui ， ZHANG Jiekai ， GUO Ze ， et al . Model of electrical performance degradation and remaining life prediction for DC circuit breaker based on arc erosion ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2025 ， 40 （ 16 ）： 5330 - 5342 .

LIU H C ， WANG C ， JU P ， et al . A sequentially preventive model enhancing power system resilience against extreme-weather-triggered failures ［J］. Renewable and Sustainable Energy Reviews ， 2022 ， 156 ： 111945 .

GUAN W L ， TAN Y H ， ZHANG H X ， et al . Distribution system feeder reconfiguration considering different model of DG sources ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2015 ， 68 ： 210 - 221 .

ROKROK E ， GOLSHAN M E H . Adaptive voltage droop scheme for voltage source converters in an islanded multibus microgrid ［J］. IET Generation ， Transmission & Distribution， 2010 ， 4 （ 5 ）： 562 - 578 .

彭寒梅，曹一家，黄小庆 . 对等控制孤岛微电网的静态安全风险评估［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 18 ）： 4837 - 4846 .

PENG Hanmei ， CAO Yijia ， HUANG Xiaoqing . Static security risk assessment of islanded microgrids under peer-peer control ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 18 ）： 4837 - 4846 .

WU Y J ， LIN Z W ， LIU C J ， et al . Resilience enhancement for urban distribution network via risk-based emergency response plan amendment for ice disasters ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2022 ， 141 ： 108183 .

ZHANG Y M ， ZHANG X ， JI X Q ， et al . Optimization of integrated energy system considering transmission and distribution network interconnection and energy transmission dynamic characteristics ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2023 ， 153 ： 109357 .

卢俊杰，杨晓东，张有兵，等 . 含多端柔性软开关的互联配电系统故障恢复优化决策方法［J］. 中国电机工程学报， 2023 ， 43 （ 12 ）： 4554 - 4568 .

LU Junjie ， YANG Xiaodong ， ZHANG Youbing ， et al . Optimal decision-making method for restoration of interconnected distribution networks with multi-terminal soft open point ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2023 ， 43 （ 12 ）： 4554 - 4568 .

王红君，陈智晴，赵辉，等 . 考虑风光荷不确定性的配电网故障恢复策略［J］. 电网技术， 2022 ， 46 （ 11 ）： 4356 - 4364 .

WANG Hongjun ， CHEN Zhiqing ， ZHAO Hui ， et al . Reconstruction strategies for fault recovery of active distribution network with distributed generation uncertainties ［J］. Power System Technology ， 2022 ， 46 （ 11 ）： 4356 - 4364 .

罗伟，李长城，琚上纯，等 . 考虑孤岛融合的配电系统多源协同恢复策略［J］. 电网技术， 2022 ， 46 （ 4 ）： 1485 - 1495 .

LUO Wei ， LI Changcheng ， JU Shangchun ， et al . Multi-source cooperative restoration strategy for distribution system considering islanding integration ［J］. Power System Technology ， 2022 ， 46 （ 4 ）： 1485 - 1495 .

SPALL J C . Estimation via Markov chain Monte Carlo ［J］. IEEE Control Systems Magazine ， 23 （ 2 ）： 34 - 45 .

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