学术︱有源配电网孤岛恢复供电及黑启动策略研究
上海电力学院电气工程学院、国网浙江省电力公司嘉兴供电公司的研究人员李振坤、周伟杰等，在2015年第21期《电工技术学报》上撰文，在大量分布式电源接入配电网的新形势下，对基于分布式电源孤岛运行的配电网供电恢复及孤岛黑启动策略进行了研究。
首先提出根据配电网场景优选孤岛划分模式的新思路，并以四种配电网场景为例，针对具体场景选择不同孤岛划分模式。然后分析每个孤岛内的有功平衡，在DG出力无法满足全部负荷的情况下，搭建0-1整数背包模型，并采用动态规划算法，对孤岛内负荷进行了优化选择。
孤岛黑启动操作时，为了实时保障黑启动过程中的孤岛稳定性，提出孤岛稳定裕度指标，评估孤岛稳定状态，随后根据稳定裕度指标制定了孤岛内电源和负荷的启动顺序。最后对10kV典型配电系统进行了仿真分析，论证了停电区域因地制宜确定孤岛划分模式思路的可行性，同时验证了负荷选择策略和孤岛黑启动操作策略的正确性及有效性。
当地区电力系统因事故造成大面积停电时，电网处于全黑状态，为了快速恢复负荷供电，减少经济损失和保证社会稳定，需要立即对电网进行黑启动。传统黑启动方案针对的对象是地区输电网，选取地区内具备黑启动能力的电厂充当黑启动电源，给不能够自启动的大型机组供电，逐步恢复地区输电网，最后恢复配电网[1]。
在现代电力系统中，分布式电源(Distributed Generation，DG)在配电网中的渗透率日益提高，利用DG的短时间支撑能力为配网中的重要负荷供电，建立短时间的孤岛，减少重要负荷的停电时间，可有效提高配电网的可靠性[2]，具有重要的现实意义。
目前对分布式电源孤岛运行的供电恢复已取得一定的研究成果[3-5]。主要包括孤岛划分策略、孤岛负荷选择及孤岛负荷恢复路径优化。
其中关于孤岛划分策略的研究可根据划分孤岛个数分为两类：第一类典型划分策略将停电区域划分为多孤岛模式[6-8]，每个小孤岛采用主从控制方式[9-10]，当DG功率无法满足所有负荷时，采用分支定界、广度搜索或深度搜索等算法筛选划入孤岛内负荷，最后通过调整得到最优孤岛划分方案；第二类典型孤岛划分策略将停电区域视为单个大孤岛[11-12]，以孤岛的运行模式快速恢复并网模式为目标，新增MAX约束(孤岛范围尽可能大约束)和FAR约束（远离变电站的约束）等约束条件，通过改进Prim算法或有根树算法筛选划入孤岛内的负荷，从而得到最终方案。
文献[13]和文献[14]都在孤岛负荷恢复路径方面进行了一定的研究。关于黑启动的研究主要集中在制定输电网黑启动方案[15-17]和建立评估模型上[18-20]。其中文献[18]是基于熵权模糊综合评价的模型，熵权反映客观数据蕴含的信息，模糊综合评价是考虑多种因素的影响下，运用模糊数学工具对事物作评价，然后将熵权与模糊综合评价相结合。
文献[19]采用关联矩阵法，该方法首先建立起具有层次结构的评估，确定指标的同时附于权重，通过矩阵的形式，求得各个方案的加权和，并以此作为排序的标准。文献[20]采用数据包络分析模型，该模型主要以决策元为主，以决策元的输入输出指标对方案的有效性做评估，具备客观性。但该方法对决策元的数目有一定的要求，必须在方案的数目满足要求的情况下，其评估结果才是可靠有效的。并且决策单元的结果仅分为有效的和无效的，对于多个同为有效的决策单元之间并没有更好地区分孰优孰劣。
除此之外，目前关于配电网侧黑启动的研究尚少，不管是制定配电网孤岛黑启动方案，还是孤岛黑启动方案操作等方面都鲜有成果发表。
结合配电网现状和智能配电网前景，本文进行以下研究：首先综合考虑供电恢复区域的DG功率特性、配电网调度控制能力、孤岛控制方式、DG的产权关系、电气分布及地理位置等因素，因地制宜地选择孤岛划分策略；然后采用动态规划法优化选择每个孤岛内的重要负荷，使之与内部DG容量相匹配；接着提出孤岛稳定裕度指标，制定黑启动操作步骤，逐步建立孤岛并保证稳定性，完成孤岛黑启动操作；最终通过算例验证了所提策略的合理性。
图1 孤岛划分策略示意图
结论
分布式电源不仅可以作为系统的备用电源，还可以用来在孤岛内保证重要负荷的供电，缩短了重要负荷的停电时间。因此基于分布式电源孤岛运行的供电恢复策略研究具有重要研究意义。
本文首先提出因地制宜地选择孤岛划分模式的新思路，然后在DG不能恢复全部停电负荷的情况下，采用动态规划算法优先恢复重要负荷；接着提出描述孤岛状态的两大指标和孤岛稳定裕度指标，同时结合指标制定黑启动步骤；最后通过两个典型配电网场景验证了所提思路的可行性和策略的有效性，为以后开展对供电恢复策略的深入研究奠定基础。
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