Послеаварийная реконфигурация распределительной сети как способ восстановления электроснабжения потребителей

Цель – проведение исследований, направленных на решение проблемы использования реконфигурации и дополнительных источников реактивной мощности для восстановления питания потребителей распределительной сети среднего напряжения при аварийных отключениях связей с секционными выключателями. Проблема реконфигурации для 118-узловой тестовой распределительной сети решается с использованием быстродействующего алгоритма, заключающегося в построении на графе сети максимального покрывающего дерева и определения на его основе информации о составе ветвей и хордах независимых контуров, необходимой для восстановления питания после отключения связей. Для обеспечения допустимых уровней напряжений после восстановления питания производится установка дополнительных источников реактивной мощности в сенсорных узлах сети, определяемых методами сингулярного анализа матрицы Якоби. Для тестовой схемы проанализированы режимы при единичных отключениях отдельных секционных выключателей, в том числе и в тупиковых секциях. Показано, что оптимальная реконфигурация сети в нормальном режиме позволила уменьшить отклонения напряжений с 13 до 7%. Для режимов, вызванных отключениями отдельных секционных выключателей, которые приводят к недопустимым отклонениям напряжения, выбраны места размещения и реактивные мощности дополнительных источников. В наиболее тяжелом из рассмотренных сценариев отключения связей установка дополнительных источников обеспечила снижение отклонений напряжений с 18 до 8%. Таким образом, предлагаемые авторами методы позволяют восстановить режим тестовой сети после аварийных отключений связей и обеспечить поддержание напряжений в узлах сети в допустимых пределах, как в нормальном, так и в послеаварийном режимах.

1. Lin Yanling, Bie Zhaohong. Tri-level optimal hardening plan for a resilient distribution system considering reconfiguration and DG islanding // Applied Energy. 2018. Vol. 210. P. 1266–1279. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.06.059.

2. Ding Tao, Lin Yanling, Bie Zhaohong, Chen Chen. A resilient microgrid formation strategy for load restoration considering master-slave distributed generators and topology reconfiguration // Applied Energy. 2017. Vol. 199. P. 205–216. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.05.012.

3. Zu Guoqiang, Xiao Jun, Sun Kai. Mathematical base and deduction of security region for distribution systems with DER // IEEE Transactions on Smart Grid. 2019. Vol. 10. Iss. 3. P. 2892–2903. https://doi.org/10.1109/TSG.2018.2814584.

4. Успенский М.И., Кызроев И.В. Методы восстановления электроснабжения в распределительных сетях. Сыктывкар: Коми научный центр УрО РАН, 2010. 120с.

5. Guimaraes M.A.N., Castro C.A., Romero R. Distribution systems operation optimisation through reconfiguration and capacitor allocation by a dedicated genetic algorithm // IET Generation, Transmission & Distribution. 2010. Vol. 4. Iss. 11. P. 1213–1222. https://doi.org/10.1049/ietgtd.2010.0020.

6. Abubakar A.S., Ekundayo K.R., Olaniyan A.A. Optimal reconfiguration of radial distribution networks using improved genetic algorithm // Nigerian Journal of Technological Development. 2019. Vol. 16. Iss. 1. P. 10–16. https://doi.org/10.4314/njtd.v16i1.2.

7. Pereira B.R.J., Cossi A.M., Contreras J., Mantovani J.R.S. Multiobjective multistage distribution system planning using tabu search // IET Generation, Transmission & Distribution. 2014. Vol. 8. Iss. 1. P. 35-45. https://doi.org/10.1049/iet-gtd.2013.0115.

8. Abdelaziz A.Y., Osama R.A., El-Khodary S.M. Reconfiguration of distribution systems for loss reduction using the hyper-cube ant colony optimisation algorithm // IET Generation, Transmission & Distribution. 2012. Vol. 6. Iss. 2. P. 176–187. https://doi.org/10.1049/iet-gtd.2011.0281.

9. Chang Chung-Fu. Reconfiguration and capacitor placement for loss reduction of distribution systems by ant colony search algorithm // IEEE Transactions on Power System. 2008. Vol. 23. Iss. 4. P. 1747–1755. https://doi.org/10.1109/TPWRS.2008.2002169.

10. Kavousi-Fard A., Niknam T., Khooban M.H. Intelligent stochastic framework to solve the reconfiguration problem from the reliability view // IET Science, Measurement & Technology. 2014. Vol. 8. Iss. 5. P. 245–259. https://doi.org/10.1049/iet-smt.2013.0106.

11. Wu Wu-Chang, Tsai Men-Shen. Application of enhanced integer coded particle swarm optimization for distribution system feeder reconfiguration // IEEE Transactions on Power Systems. 2011. Vol. 26. Iss. 3. P. 1591–1599. https://doi.org/10.1109/TPWRS.2010.2094212.

12. Minieka E., Dekker M. Optimization algorithms for networks and graphs. New York: John Wiley & Song, 1979. 356 c.

13. Голуб И.И., Войтов О.Н., Болоев Е.В., Семенова Л.В. Алгоритм реконфигурации городской распределительной сети // Известия Российской академии наук. Энергетика. 2020. № 5. C. 3–12. https://doi.org/10.31857/S0002331020050052.

14. Голуб И.И., Войтов О.Н., Болоев Е.В., Семенова Л.В. Выбор краткосрочной фиксированной конфигурации распределительной сети // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2018. T. 20. № 9-10. С. 39–51. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2018-20-9-10-39-51.

15. Zhang Dong, Fu Zhengcai, Zhang Liuchun. An improved TS algorithm for loss-minimum reconfiguration in large-scale distribution systems // Electric Power Systems Research. 2007. Vol. 77. Iss. 5-6. P. 685–694. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2006.06.005.

16. Гамм А.З., Голуб И.И. Сенсоры и слабые места в электроэнергетических системах. Иркутск: СЭИ СО РАН, 1996. 99 с.

17. Войтов О.Н., Воропай Н.И., Гамм А.З., Голуб И.И., Ефимов Д.Н. Анализ неоднородностей электроэнергетических систем. Новосибирск: Наука, 256 с.

18. Агарков О.А., Войтов О.Н., Воропай Н.И., Гамм А.З., Голуб И.И. Два подхода к анализу слабых мест электроэнергетических систем. М.: Высшая школа, 1985. 536 с.

19. Белов Е.И. Исследование влияния параметров узлов и ветвей на сенсорность элементов электроэнергетической системы // Известия НТЦ Единой энергетической системы. 2018. № 2. C. 88–95.

20. Белов Е.И., Латманизова Ю.Н., Сорокин Е.В. Применение сингулярного анализа для определения сенсорных по току ветвей в электроэнергетических системах // Электроэнергия. Передача и распределение. 2018. № 4. C. 48–52.