（广东电网有限责任公司惠州惠城供电局）
摘要：配电网所具有的稳定性主要受到故障恢复性因素所决定。现阶段，配电网内所具有的分布式发电数量在快速增加，这样就为配电网故障恢复带来了更多的挑战。采用改进的最小割集算法对含分布式电源的配电网进行可靠性评估。然后将分布式电源接入传统典型配电网，计算分布式电源接入前后可靠性的各项指标，分析不同数量、不同种类的分布式电源对配电网可靠性的影响。
关键词：分布式发电配电网故障恢复可靠性
前言：分布式电源凭借其灵活性等优势越来越多的被用到配电网中，分布式发电要是能够在配电网内应用，配电网网络结构将发生大幅度的改变，配电网运行模式及结构都出现了本质性差异，这样造成传统配电网故障恢复方式也就无法在配电网内应用。给我们传统的配电网的可靠性的评估带来很大的影响。而分布式电源的输出功率具有一定的随机性。同时在对传统的电源与分布式电源的比较中，传统的馈线在供电电源的方式上一般是由单电源在提供，并采用辐射式的供电方式，其中的任何一条的馈线出现问题，都有可能导致馈线后面的负荷出现全部停电，而在采用分布式的电源之后，供电电源则有单个变成了多个，当配网中的元件发生故障的时候，配网则很可能出现含分布式电源的孤岛运行模式，对其进行的可靠性评估的模型等也将发生不同的变化。而点评估法凭借高精度计算以及低成本受到越来越广泛的应用。
一、分布式发电对配电网故障恢复的影响
分布式发电对于配电网故障恢复应用过程中，所具有的影响主要表现在两个方面：
1.1分布式发电并网运行
分布式发电要是没有应用到配电网内之后，配电网要是出现故障之后，在对于故障解决过程中通过重构，就能够对于配电网网络结构进行优化，进而解决配电网在实际运行过程中所出现的问题，保证人们能够拥有稳定电能，但是配电网在实际运行过程中部分节点电压或者是输电线路经常会出现超限或者是过载情况之后，就需要进行切负荷操作。所以，部分负荷虽然能够直接与电源进行连接，就需要适当增加节点上面的电压，并且还能够降低部分线路所具有的负载，最大程度提高配电网所具有的安全性能。
1.2分布式发电孤岛运行
分布式发电在实际应用过程中虽然具有十分显著优势，但是却无法在孤岛上面应用。因此，为了能够充分发挥出分布式发电所具有的优势，保证配电网在运行过程中所具有的安全性能，笔者就提出了IEEE1547-2003标准，进而保证分布式发电能够在孤岛上面应用。该标准并不是禁止孤岛的存在，更多是鼓励供电企业与用户之间利用科学技术手段，保证孤岛能够应用分布式发电，同时在经济层面上面获得统一。在对于配电网故障恢复过程中，要是配电网进行失点负荷，最大程度发挥出分布式发电所具有的优势，让配电网在失点负荷状态之下还是能够提供电能。
二、含分布式电源的配电网故障快速定位方法研究
>基于改进GA的含DG的配电网故障定位技术研究
配电网的故障总体上可以分为永久性故障和瞬时性故障两种。对于永久性故障，相应的继电保护装置会发出信号使相应的断路器动作，从而切除故障线路：根据配电网自动化的程度采取不同故障隔离方案，自动化程度较低的配电网一般需要跳开该故障线路首端的断路器，而自动化程度较高的配电网满足多分段条件，只需跳开距离故障点最近的一个或者多个断路器。瞬时性故障一般发生在架空线路上，瞬时故障可通过机电保护重合闸装置来消除，也提高了配电网的供电可靠性；当线路发生永久性故障时，发生单相接地故障占总故障的70%～80%，由于我国的配电网中心点接地方式多采用小电流接地方式，因此不会形成短路，只是经线路对地容性的电流通道，故障电流小，可允许配电系统继续运行1～2小时，但最终必须经过合理的故障处理，故障隔离势必以切除线路部分负荷为代价来保证配电系统的稳定性，对于故障隔离区段的线路，其电力供应只能是在线路的故障位置修复后才能恢复的，对于故障隔离区段以外的线路刻通过联络开关来实现负荷转供，因此精确、快速的故障定位技术有利于实现故障区段供电的快速恢复。当线路发生瞬时性故障时，虽不会造成故障线路的长时间停电事故，但是在发生瞬时故障的位置其绝缘性等会受到影响会成为该线路的薄弱点，随着时间的积累有可能在将来发展成为永久性故障点，这样以来，故障定位技术也有助于线路维护计划的制定和实施。因此，对于上述两种故障故障定位有着不同的目的和意义。本项目首先在研究GA在不含DG的配电网的故障定位应用的基础上，进一步研究基于改进GA在含DG的多电源情况下的永久性故障的定位技术。
>故障电流正方向及网络编号
通过前面的分析，DG的接入增加了配电系统网络拓扑结构的复杂度，故障时也会对故障点产生故障电流，这使得配电系统中的故障电流的方向不一致，因此，必须定义一个正方向，这样便于开关函数和适应度函数的建立。
对于配电网络正方向的定义都是假设网络在只有单个电源（一般选取DG之外的上级主电源）供电时的功率方向作为网络的正方向，这样使得整个配电网络就只有一个正方向。结合前面对开关上下级电源的说明，本项目定义开关的正方向为从上级电源指向下级电源，这样对某个具体的开关而言，假定整个配电网络只有该开关的上级电源供电时的潮流方向为该开关的正方向，这样的定义使得该网络中每一个开关只有一个确定的正方向，该正方向对网络整体而言意义不大。由于定义了开关的正方向，因此在多电源的情况下开关的过流状态会有三种情况出现：当与开关对应的FTU或DTU监测点检测到故障过流方向且与其定义的正方向相同时，开关的状态为1；没有检测到故障过电流时，则为0。对开关的故障电流状态为-1时的编码必须考虑到接入DG的配电网与单电源辐射状的馈线结构不同，在DG的支路上的开关流过的故障电流可能会与接入前的方向相反，因此增加-1编码能更好反映这种含DG的配电网络，另一方面，配电系统线路的状态依然还是定义故障状态为l，正常状态为0。
三、基于人工智能方法的含分布式配电网故障恢复
含分布式发电配电网故障解决过程中，最为有效的途径就是人工智能，在对于含分布式发电配电网建故障恢复方法内，主要包含三种算法，分别是多智能体算法、粒子群算法与遗传算法。
3.1基于多智能体算法的含分布式发电配电网故障恢复
智能体自身在实际应用过程中具有良好的自主性，在信息沟通及适应能力等方面优势十分显著，所以多智能体算法在实际应用过程中，经常应用到对于配电网通信故障恢复过程中。科研人员在对于多智能体算法研究过程中，已经获得了十分显著的研究成果，例如我国科研人员就以母线代理完全分布式代理系统作为基础，对于通讯机制进行分析研究，该研究主要目的就是希望能够将配电网所具有的连锁故障在极端情况下的问题进行解决。相比较原有配电网内所应用的控制系统相比较，多智能体技术在应用上面更加灵活。但是每一个智能体之间应该怎样灵活操作，对于智能体所恢复任务进行确定，这些内容还需要进一步分析研究。
3.2基于粒子算法的含分布式配电网故障恢复
粒子群算法是基于鸟群觅食的行为举止，所构成成为的一种随机搜索算法，在实际应用过程中具有记忆力特征。基于粒子算法的含分布式配电网故障恢复所应用的编码形式，正常情况下都是通过使用0与1进行表示，粒子算法特别应用到含分布式发电的配电网故障恢复问题。处于含分布式的配电网结构与运行特征，粒子算法在应用过程中，还无法有效解决拓扑结构所存在的问题，搜索速度较低，这样在研究过程中就会陷入僵局。
3.3基于遗传算法的含分布式配电网故障恢复
遗传算法属于一种进化算法，在实际应用过程中拥有广泛的应用用途。遗传算法主要是模拟生物基因进行背景，通过多个途径，能够找到种群内的最佳个体。遗传算法在计算过程中还存在一定缺陷，与粒子群算法计算相同，计算过程中容易出现局部最佳情况。
四、含分布式电源的配电网可靠性分析
4.1分布式电源的可靠性模型讨论
4.1.1将DG作为普通的配网变电站考虑。这种模型下当某段馈线发生故障时，通过断路器跳闸将故障段隔离，而在系统中原来与DG相连的部分可由DG继续供电。这种模型对配网可靠性的提高很大，但实际应用价值不大。
4.1.2将DG作为等值发电机考虑。这种模型由于其功率输出稳定，保持不变，可能会出现负荷会超过DG所能提供的功率的情况，为了确保孤岛内电力的供需平衡，保证形成的孤岛运行稳定，须对配网进行孤岛划分。这种模型只能够提高孤岛内负荷点的风险水平。
4.1.3本文将DG的可靠性模型分类为三种，即将DG作为普通的配网变电站考虑，将DG作为等值发电机考虑，将DG作为随机电源考虑。
4.1.4将DG作为随机电源考虑。这种模型除了额定功率输出外，还有多个非额定运行状态，需要考虑其形成孤岛的概率问题，一般由历史负荷和DG的功率输出数据统计得到。此种模型比较符合常见DG的实际情况。
.2含分布式电源的配电网孤岛运行
当配电网发生故障，用户失去电源时，如果可以用DG顶替，则能够继续向重要负荷供电，从而改善配电网供电可靠性。包含DG的供电网与主配电网分离后，仍能继续向部分负荷供电，则此包含DG的供电网称之为孤岛。孤岛这种新的运行方式可以减小停电面积，提高配电网的供电可靠性。
4.3含分布式电源的配电网可靠性指标
按照评估对象的不同，配电网的可靠性指标可分为负荷点指标和系统指标。
负荷点指标描述的是单个负荷点的可靠度，主要包含平均故障率、停运持续时间和平均停运时间这三个指标。它们都是一种概率指标，反映在某种概率分布下的期望值。
五、配电网可靠性评估的意义及现状
随着我国社会经济的快速发展，不但用户对电能质量方面的要求越来越高，国家对供电企业供电可靠性的要求也越来越高，因此研究电力系统可靠性具有重大的现实意义。
目前，分布式发电技术在全球范围内发展很快，像风力发电、光伏发电等都己经相当成熟。分布式电源接入电网后，将会影响电网，尤其是配电网的运行和规划，如电力损耗、供电可靠性、电压稳定、继电保护和电能质量等。因此可靠性研究的一个重要方面就是分布式电源对配电网可靠性的影响。
对于配电系统供电可靠性评估，国外的研究起步较早，早期的研究主要是统计分析。现在，供电可靠性评估已成为许多国家配电系统规划决策中的一项常规性工作，美国、英国、法国等都成立了专门的研究机构，负责配电系统供电可靠性评估参数的收集和整理工作，并建立了完善的配电系统供电可靠性评估指标体系。
国内于上世纪80年代初期开始对配电系统供电可靠性进行研究，配电系统可靠性研究与发电和输电系统相比起步比较晚。同时由于缺乏必要的统计数据和比较有效的分析方法，发展比较缓慢。近些年来，随着社会经济的快速发展，城市用电负荷不断增长，供需矛盾日益突出，为使有限的资源得到最大的收益，非常需要对配电系统进行科学合理的规划，从而促进配电系统供电可靠性评估的发展。目前，配电网可靠性的研究已经成为电力工程领域中的研究热点。
1配电系统的可靠性评估
配电系统可靠性指标能够定量评估配电系统可靠性，良好的评估指标可以准确清晰地反映配电系统的可靠性水平，从而为管理人员提供详细准确的配网供电情况。因此在进行评估时首先要确定配电系统可靠性指标。
由于配电系统中辐射状主馈线系统在配电网中占主导地位，与发输电系统相比，配电网的可靠性评估的方法有较大的差异。
配电系统的可靠性指标及评估方法。根据评估对象的不同配网可靠性指标可分为两类，一类是负荷点的可靠性指标，另一类是系统的可靠性指标。
目前配网的可靠性评估方法主要有解析法和模拟法。同时随着人工智能技术的不断深入研究，人工智能技术也逐渐引入到了配电系统的可靠性评估中。
解析法目前广泛用于配网的可靠性评佶中，其基本原理是根据系统的结构和元件的功能以及两者之间的逻辑关系建立系统的可靠性概率模型，然后通过递推和迭代等数学方法对该模型精确求解，从而计算出可靠性指标，下面介绍一下解析法中的最小路法。
最小路法首先对每一个负荷点求取其最小路模型，即负荷点与电源之间的最短通路，根据网络的实际，将非最小路上元件对负荷点的影响折算到相应的最小路节点上。因此，对于每个负荷点，仅对其最小路上的元件与节点进行计算即可得到负荷点相应的可靠性指标，并最终形成整个系统的可靠性指标。最小路法考虑了分支线保护、分段断路器、隔离开关的影响，同时考虑了计划检修的影响，并且能够处理有无备用变压器和有无备用电源的情况。
六、分布式电源的可靠性模型
6.1非间歇性分布式电源模型
这种可靠性模型是将分布式电源等效成一个由额定容量的发电机，这类分布式电源称为EDG。对这种分布式电源考虑正常和故障两种状态，状态模型如下图1所示，图中的λ为分布式电源故障率，μ为修复率。分布式电源的故障状态概率为：
结束语
按照含分布式发电的配电网故障恢复算法研究过程中，由于现阶段应用最为广泛的算法还是智能优化算法，从人工智能算法对于数学模型进行优化，这也是含分布式发电的配电网故障恢复算法进一步分析。分布式电源作为一种有潜力的发电技术，是对传统的集中式电源供电的有益补充。正确考虑配电网后的孤岛作用，可以提高配电网供电可靠性。由于分布式电源是刚刚兴起的一个研究方向，国内外对其的研究都还较为浅显，还需作进一步深入的研究。
参考文献
[1]康龙云，郭红霞.分布式电源及其接入电力系统时若干研究课题综述.电网技术，2010.5.
[2]李剑峰.基于遗传算法的配电网故障定位；电网技术.2016.12.
[3]张荣森.含分布式电源的配电网故障定位技术及暂态稳定性研究；湖南大学.2014.9.