配電網韌性的意義及關鍵問題探究

2017-02-11 09:56:39 電力系統自動化　點擊量：評論 (0)

摘要:極端自然災害的日益頻繁發生和由此造成的大規模停電經濟損失,使配電網的災害應對能力得到了廣泛關注。為了評估配電網應對極端自然災害的能力,配電網引入了韌性的概念。在綜述配電網與相關工程領域韌性研究文

另一方面,為了提高有源性,需要進一步推進配電網自動化。通過配備智能量測、遠程動作開關等設備,使得災害中配電網狀態信息獲取、開關動作可以更快完成,備用設備、恢復措施可以盡快投入,保證配電網在災害中的供電能力。

在配電網投入經費有限的條件下,如何選擇備用設備和智能設備的種類、接入方式和地點,在自然災害中給配電網調度運行以最有力的支持,是提升韌性的配電網規劃所應當解決的問題。

3.3.2提升配電網韌性的調度運行措施

在配電網調度運行中提升系統韌性的措施主要有兩種,分別是災前的預防措施(ex-antemitigation)和災中/后的恢復措施(ex-postadaptation),如圖1中所示[44,54]。

預防措施是在自然災害到來前,根據災害預報信息和配電網運行狀態,調整配電網運行方式,以盡可能縮小停電范圍、保持配電網關鍵負荷持續供電的調控方式。由于災害襲擊配電網時,調控中心一般難以及時獲取詳細的破壞狀況信息并采取針對性措施,故此時系統的響應情況是由配電網系統自身特性和災害前配電網的運行狀態所決定的。若配電網能通過調整潮流分布,最大限度地提高自然災害中存活的關鍵負荷功率,不僅可以直接提升魯棒性,還有助于提高配電網恢復速度,從而改善迅速性。

恢復措施是在自然災害中或結束后,配電網逐步恢復關鍵負荷供電,使其盡快接近或者達到災前正常狀態的調控方式。此時,調控中心可以獲得較為準確的配電網破壞信息,所以可以對停電關鍵負荷采取針對性的恢復措施,如負荷轉移、投入備用設備等。有效的恢復措施可以顯著縮短關鍵負荷的停電時間,提高配電網的迅速性[55]。根據恢復時配電網維修是否完成,恢復措施又可以分為僅有部分配電網設備可用的重構恢復,和全部設備均可用的配電網黑啟動恢復。

通過預防措施和恢復措施的雙重作用和相互配合,可以有效提高配電網關鍵負荷的存活性并縮短停電時間、減小停電范圍,從魯棒性和迅速性兩方面同時提升配電網韌性。

3.3.3完善配電網的災害應急體系

為了應對電網中的重大突發災難事件,配電網的災害應急體系具體規定了電網公司應急管理工作的組織指揮體系,明確了突發事件的預警機制、處置程序、應急保障和恢復重建措施[56-57]。

災害應急體系的依據是應急預案。應急預案以配電網突發災難的先驗知識為支撐,采用專家知識和數據挖掘技術,根據預想情況規定了災害中電網公司的組織形式和所應采取的措施[58]。應急預案包括經驗型的預案處理、分析型的預防管理和智能型的災變防御三個階段[59]。在災害發生后,電網公司根據災害的影響范圍與程度查找適用的預案條目,按照預案中的規定實現人員協調、資源分配和與交通、氣象、通信等部門的聯動,進而達到減小災害損失、加速災后恢復的目的。

配電網的災害應急體系主要從組織、社會、經濟維度提升配電網韌性。

4 配電網韌性的關鍵問題和研究方向

在配電網韌性研究領域,存在以下關鍵問題和主要研究方向。

4.1配電網韌性的總體評估方法

盡管韌性能夠描述配電網在特定自然災害中的響應,引入韌性的最終目的還是從總體上衡量配電網對極端災害這類低概率、大影響故障事件的應對能力。此時不僅需要考慮配電網在某個災害中具體的預防、恢復措施,還需要考慮配電網規劃設計、措施制定、調度實施在不同災害中對關鍵負荷的綜合支撐效果。

由于自然災害發生概率比較小,因此韌性很難像可靠性那樣,通過大量實際故障案例對配電網規劃調控效果進行驗證。如何以有限的實際案例構造出具有代表意義的故障場景集,進而產生對配電網韌性的綜合評估,是本項研究中需要解決的問題。在研究中可以考慮采用與輸電網連鎖故障類似的研究方式,由故障發展和傳導的機理入手,尋找維持配電網關鍵負荷供電的薄弱環節。根據配電網中薄弱環節的分布和特性,考慮實際自然災害的影響范圍,構建出對配電網破壞最為嚴重的故障場景集,并根據配電網歷史數據和天氣信息評估這些場景的發生概率。同時,也可以借鑒配電網規劃、運行可靠性等方面的場景構建思路,構造配電網災害響應的特定場景,進而給出對配電網韌性的整體評估。