【研究】分布式电源配电网孤岛划分模型（图）-北极星输配电网

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近年来配电系统中分布式电源(DG)渗透率不断提高。通过广泛接入DG来满足日益增长的负荷需求、优化能源结构、提高能源综合利用能力已得到越来越多的关注。

一、研究背景

近年来配电系统中分布式电源(DG)渗透率不断提高。通过广泛接入DG来满足日益增长的负荷需求、优化能源结构、提高能源综合利用能力已得到越来越多的关注。2003年制定的有关标准IEEEStd1547—2003支持DG通过协调控制等技术手段孤岛运行。2011年修订的IEEEStd1547.4—2011将微网的定义延伸到了含DG的配电系统中，并将DG渗透率较高的配电系统看成由多个基于DG协调控制体系的微网组成;具有并网模式、孤岛模式等多种运行模式。当配电区域因故障等原因与上级电网脱离时，通过合理的孤岛划分可以实现孤岛区域内负荷的恢复供电，提高供电可靠性，同时为故障检修预留充足的时间。

现有的孤岛划分策略，主要是以负荷恢复总量最大化为目标，兼顾重要负荷恢复量等因素;所采用的划分模型都是以描述孤岛内功率平衡、孤岛运行时的网络结构为主体。现有文献大多未考虑联络开关的可操作性，且未能给出从配电网结构模型上保证孤岛区域辐射状运行的严格方法。求解算法以启发式搜索算法和智能算法为主。

在此背景下，本文通过引入“虚拟节点”和“虚拟需求”两个概念，提出了一种基于有向图的支路方向可变的配电网结构模型;给出了考虑联络开关可操作性、负荷重要等级、负荷可控性以及DG运行特性对孤岛运行的影响的孤岛划分新策略，并将其转化成混合整数线性规划(MILP)问题。

二、含DG配电网的结构建模

配电网常采用闭环设计开环运行的方式。因此，进行配电网孤岛划分时需要保证孤岛区域辐射状运行结构。本文借鉴图论中有向图的概念，提出一种基于有向图的配电网结构模型，严格保证孤岛运行区域的连通性和辐射状结构。

本文采用树形结构描述配电网正常情况下的辐射状运行结构;将配电网描述成以母线为节点、供电线路为边的树。首先，定义了“虚拟节点”和节点“虚拟需求”两个概念。

“虚拟节点”具有如下性质：

①该节点是一个虚拟的独立于配电网节点外的节点，仅通过可开断的“虚拟支路”与配电网中各个DG节点相连;

②“虚拟节点”不消耗、发出或转送功率，即与DG节点相连的“虚拟支路”不传输率。

节点"虚拟需求"类似于节点负荷，其性质如下：

①配电网孤岛运行时，孤岛范围内的每个带电节点，包括DG节点，都具有一个单位的“虚拟需求”;

②仅由“虚拟节点”提供“虚拟供给”;

③“虚拟需求”的传输路径由供电支路和“虚拟支路”组成。

配电网孤岛划分后得到的孤岛方案是由一个或多个孤岛区域组成的森林。在引入“虚拟需求”“虚拟节点”及与各个DG节点相连的“虚拟支路”之后，由于供电支路同样承担着传输“虚拟需求”的职能，为了保证“虚拟需求”的传输路径，单个孤岛区域内的带电节点都将相互连通;而“虚拟节点”作为唯一的“虚拟供给”点，也将与若干孤岛区域同处在一个连通图中，如图1所示。通过该方法，孤岛运行区域内带电节点连通性得到了保证。

原标题：分布式电源配电网孤岛划分模型

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