分布式发电条件下的配电网孤岛划分算法
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此外，为区分不同负荷的重要性，负荷单元还 具有负荷等级属性砘。重要负荷的负荷等级属性 为ｌ，一般负荷的为２ｊ次要负荷的为３。
图３是根据图２（ｂ）的配电网结构形成的单元划 分，图中圆圈内的区域表示单元，圆圈内用正负数 值表示单元的功率属性，括号内的数值表示单元的 序号，圆周ＤＧ技术以后配电网中出现的一种 新运行方式，它是指由ＤＧ独立向一部分配电系统 供电的运行状态【６’７】。如果配电网发生故障以后，在 保证电力系统安全的前提下，尽可能维持ＤＧ正常 供电，而将配电网转化为若干孤岛自治运行，将可 以减小停电面积，提高供电可靠性，对电网公司、 ＤＧ发电商和用户都是有利的瞵‘１１ｌ。
（２）故障发生时，由于单个故障必然存在于 某一单元中，多重故障必然存在于某几个单元中， 这些单元的端点对应的断路器动作，使故障隔离。
（３）将故障所在单元从单元邻接表中去除， 各单元采用故障发生前的功率属性值，执行孤岛划 分算法，得到最终的孤岛方案。
（４）执行孤岛方案，将配电网转变为孤岛运 行方式。
５配电网发生故障后孤岛划分的数学模型
Ｆ１ｕ）的分段断路器为节点，以相邻节点之间的元件
为边形成了基于图论的配电网简化模型。本文考虑
多个电压等级的配电系统Ｊｔ以变电站安装远程终端
单元（ｒｅｍｏｔｅ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｕｎｉｔｓ，ＲＴＵ）的断路器和馈线上
安装Ｆ１’Ｕ的断路器作为节点，以相邻节点之间的线
路、变压器、母线为边，形成分布式发电条件下的
（２）约束条件
１）集合内的功率约束
∑岛＋∑吃≥ｏ， （ｉ＝ｌ，２，…，ｎ） （２）
ｓｉ∈Ｈｌ￡ｔ∈Ｈ。
２）集合内单元连通性约束
ＶＳｆ∈Ｈｆ，ｊ厶∈Ｈｆ，（ｆ＝１，２，…，，王）
使 ｘｇ一戤＝１（Ｘｇ一政＝１表示单元５，、厶相邻；
ｘ啦此＝Ｏ表示单元ｓ，、厶不相邻）
（３）
龟ｚ，∈Ｈｉ，ｊ厶∈Ｈｉ，或。￡∈Ｈｉ
如果配电网发生故障以后在保证电力系统安全的前提下尽可能维持dg正常供电而将配电网转化为若干孤岛自治运行将可以减小停电面积提高供电可靠性对电网公司dg发电商和用户都是有利的811本文深入分析了分布式发电条件下配电网的孤岛运行方式提出了孤岛划分原则利用配电网简化模型研究了配电网故障时如何自动将其转化为孤岛运行方式以使配电网停电损失最小
（ａ）ＤＧ通过母线援入
（ｂ）ＤＧ通过馈线按入
图１配电网结构和ＤＧ接入方式
ｒｉｇ．１ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ
ａｎｄ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｏｆ ＤＧ
文献【１２】研究了１０ ｋＶ配电系统的简化模型，
以馈线上安装馈线终端单元（ｆｅｅｄｅｒ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｕｎｉｔｓ，
入使配电网的结构发生了很大的变化，原有的保护 控制体系越来越难以适应【ｌ。３Ｉ。目前国内外现行的ＤＧ 并网运行规程大多数［４－５１是基于ＤＧ并网不影响原有 配电网保护控制系统正常工作的原则提出的，这些原 则包括：要求ＤＧ不能主动参与调压；配电网发生故 障时ＤＧ必须迅速退出配电网以保证配电网继电保护 正确动作等。这些规程虽然最大限度地保证了电力系 统的安全性，却在一定程度上局限甚至破坏了ＤＧ的 正常运行，损害了ＤＧ发电商的利益，不利于ＤＧ技 术的发展。因此，必须深入研究分布式发电条件下全 新的配电网保护控制方式，充分发挥ＤＧ的积极作用， 尽量避免ＤＧ对电力系统稳定和安全的不利影响，使 电力系统更加高效、可靠地运行。
（１）配电网正常方式运行时，根据节点的位
５２
易新等：分布式发电条件下的配电网孤岛划分算法
Ｖ０１．３０ Ｎｏ．７
置和相邻关系将配电网划分为多个源点单元和负 荷单元。对单元进行编号，形成反映各单元邻接关 系的单元邻接表。确定各单元的端点属性，根据各 端点的实测潮流信息，实时计算各单元的功率属 性。对于系统电源，在孤岛运行方式时应考虑其最 大出力，这样可以维持尽可能多的负荷供电，因此 其功率属性固定设为其额定功率。
配电网简化模型（ｔｎ图２所示）。由图２可见，各种
电压等级、不同ＤＧ接入方式的配电网，可用相似
的简化模型来表示。
３ 负荷单元和源点单元
目前配电网中的测控点仍相对缺乏，暂时不可 能为所有的分支出线安装ＲＴＵ或ＦＴＵ，因此无法 确切地知道每一条出线的负荷大小。只能根据某几 个测控点实测的潮流数据计算出某一区域内供出 的负荷总量。例如在图２（ｂ）中，通过测量流过节点 １、２、１０的潮流可以计算出由这３个节点相连通区 域内供出的负荷总量。为此，本文定义负荷单元的 概念，即由彼此相邻节点及它们之间的边构成的最 小连通区域。如果从某节点引出１条末梢支路，如 图２（ｂ）中的节点９、１０所引出的末梢支路，则由该 节点和末梢支路构成负荷单元。
ＡＢＳＴＲＡＣ。Ｉ＇：Ｔｈｅ ｉｓｌａｎｄ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓｔｌｉｂｕｆｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ ｔＯ ｉｍｐｒｏｖｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ．Ｔｏ ｉｍｍｅｄｉａｔｅｌｙ ｄｒａｆｔ ａｌｌ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｉｓｌａｎｄｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｏｃｃｕｒｓ ｉｎ ｄｉｓｌｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｎ ｉｓｌａｎｄｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｉｓ ｕｓｅｄ ａｎｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｂａｌａｎｃｅ ｕｎｄｅｒ ｉｓｌａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｃｏｎｓｕｍｅｒｓ ｔｏ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｒｅｌｉａｂｉｌｔｙ，ｔｈｅ ｈｅｕｒｉｓｔｉｃ ｓｅａｒｃｈ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｉｓ ａｄｏｐｔｅｄ， ＳＯ ｔｈａｔ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｉｓｌａｎｄｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ Ｃａｎ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｉｎ ａ ｓｈｏｒｔ ｔｉｍｅ ｐｅｒｉｏｄ．Ｈｅｒｅ，ｔｗｏ ｔｙｐｉｃａｌ ｉｓｌａｎｄｉｎｇ ｃａｓｅｓ ａｌｅ ｇｉｖｅｎ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃａｓｅ ｓｔｕｄｙ ａｎｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ａｎ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｉｓｌａｎｄｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ Ｃａｎ ｂｅ ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｅｆａｕｌｔ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｉｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ．
本文深入分析了分布式发电条件下配电网的 孤岛运行方式，提出了孤岛划分原则，利用配电网 简化模型研究了配电网故障时，如何自动将其转化 为孤岛运行方式，以使配电网停电损失最小。
１ 孤岛划分的原则
配电网故障后的孤岛方案是根据故障点的位 置和故障前配电网的实际运行情况动态生成的。确 定孤岛方案时考虑以下两方面的原则：
（ａ）ＤＧ通过母线接入
（ｂ）ＤＧ通过馈线接入
图２分布式发电条件下配电网简化模型 Ｆｉｇ．２ Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｗｉｔｈ ＤＧｓ
万方数据
图３负荷单元和源点单元 Ｆｉｇ．３ Ｌｏａｄ ｃｅｌｌｓ ａｎｄ ｓｏｕｒｃｅ ｃｅｌｌｓ
４配电网转变为孤岛运行方式的流程
将最终生成的孤岛视为某些源点单元和负荷 单元的集合。这样孤岛划分的目标可表述为：从故 障后所有非故障单元中组合出多个集合，在满足一 组约束条件的情况下，使所有集合中负荷单元的负 荷加权和最大。权值用于反映负荷的重要程度。
（１）目标函数
ｍａｘ∑∑Ｉ锄乞Ｉ
（１）
ｉ－１ｂｅ风
式中：ｎ为集合总数；日；为第ｆ个集合；Ｌｉ为集合
（１）计及孤岛内负荷容量与发电容量的匹配 关系，使孤岛既能充分发挥ＤＧ的供电能力，又不 会造成ＤＧ过负荷。因此本文的第一条孤岛划分原
万方数据
第３０卷第７期
电网技术
５ｌ
则是；在满足孤岛内总负荷不超过ＤＧ总发电容量 的前提下，使孤岛包含尽可能多的负荷。
（２）计及电力系统对各等级负荷供电可靠性 的不同要求，使孤岛方案能够保证重要负荷优先供 电。因此本文的第二条孤岛划分原则是；孤岛内应 尽可能包含负荷等级更高的负荷。
使Ｘ巧一雎＝１或Ｘ目一＆＝１，（ｉ＝１，２，…，ｎ）
（４）
３）集合不相交约束
Ｖｆ，＿『，１≤ｆ，Ｊ≤，ｌ（ｉ≠歹），Ｈｆ Ａｎ』＝ｆ２ｊ （５）
６孤岛划分算法
通过对配电系统的数学建模，很多电力系统问 题都可以转化为数学优化问题【１３。１６】。孤岛划分是１ 个带有约束条件的组合优化问题，本文提出１种启 发式孤岛划分算法，孤岛形成的过程保证了约束条 件得以满足，可在短时间内得到可行的孤岛方案。 算法具体描述如下。
关键词：分布式发电；孤岛；配电网；运行方式；电力系统
Ｏ 引言
近年来，分布式发电（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ， ＤＧ）技术得到了越来越广泛的应用。大量ＤＧ的接
基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０５７７００６）。 Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ（５０５７７００６）．
（东南大学电气工程系，江苏省南京市２１００９６）
Ｉｓｌａｎｄｉｎｇ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｏｆ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｗｉｔｈ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ、
ＹＩ Ｘｉｎ，ＬＵ Ｙｕ—ｐｉｎｇ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９６，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ）
ＫＥＹ ＷＯＲＤ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ｉｓｌａｎｄ：ｄｉｓｔｉｌｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋｓ；ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ；ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ
摘要ｉ在分布式发电条件下，孤岛可作为提高配电网供电可 靠性的一种重要运行方式。为在配电网发生故障时及时制定 出优化的孤岛划分方案，提出了孤岛划分算法。该算法利用 配电网简化模型，根据孤岛运行时的功率平衡要求以及各种 负荷对供电可靠性的不同要求，采取了启发式的搜索策略， 能够在短时间内得到可行的孤岛划分方案。文中还给出了２ 个典型的孤岛划分实例。理论和实例分析表明，该算法可在 配电网发生故障以后，根据故障前的实际运行情况动态地生 成优化的孤岛划分方案。
日；中的负荷单元；毋，为负荷单元Ｌ，的功率属性；
乃，是与Ｌ，的负荷等级属性尺，，相对应的停电损失
度参数。乃，可根据实际情况整定，如本文中第一、
二、三类负荷单元对应的旯分别为１００、１０、１。停
龟损失度参数对不同等级的负荷单元区分度越大， 越能体现重要负荷在目标函数中的重要性，有利于 重要负荷优先包含于故障后的孤岛方案。
第３０卷第７期 ２００６年４月
文章编号：１０００—３６７３（２００６）０７—００５０．０５
电网技术 Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 中图分类号：ＴＭ７３２ 文献标识码：Ａ
、，０１．３０ＮＯ．７ Ａｐｒ．２００６
学科代码：４７０．４０５４
分布式发电条件下的配电网孤岛划分算法
易 新，陆于平
与负荷单元对应，建立源点单元，它反映各电 源向电网注入的功率。源点单元是由电源、电源的 接入节点及它们之间的连线构成的区域。源点单元 与负荷单元具有两个共同的属性：功率属性和端点 属性。源点单元的功率属性用只，表示，它是１个正 实数，表示源点单元Ｓ向电网输出的功率；负荷单 元的功率属性用Ｂｉ表示，它是１个负实数，表示 从负荷单元厶中供出的负荷功率。源点单元和负荷 单元的端点属性分别用瓦ｉ、瓦；表示，它们是各单 元包含的边界节点的集合。
２分布式发电条件下配电网简化模型
ＤＧ接入配电网的电压等级一般是１０一１１０ｋＶ。 各电压等级配电网的接线方式不同，ＤＧ的接入方 式也有所差异，主要可分为通过变电站母线接入（如 图１（ａ）所示）和通过馈线接入（如图ｌ（ｂ）所示）。图１（ａ） 中系统电源（Ｓ １）为ｌ条来自２２０ｋＶ变电站的线路， 分布式电源（ＤＧ ｌ、ＤＧ ２）分别接在３５ ｋＶ、１０ ｋＶ ２个不同等级的变电站母线上；图ｌ（ｂ）中系统电源 （ｓ ｌ、Ｓ ２）为２条１０ｋＶ母线，分布式电源（ＤＧ １、 ＤＧ ２）通过馈线接入配电系统。
图３是根据图２（ｂ）的配电网结构形成的单元划 分，图中圆圈内的区域表示单元，圆圈内用正负数 值表示单元的功率属性，括号内的数值表示单元的 序号，圆周ＤＧ技术以后配电网中出现的一种 新运行方式，它是指由ＤＧ独立向一部分配电系统 供电的运行状态【６’７】。如果配电网发生故障以后，在 保证电力系统安全的前提下，尽可能维持ＤＧ正常 供电，而将配电网转化为若干孤岛自治运行，将可 以减小停电面积，提高供电可靠性，对电网公司、 ＤＧ发电商和用户都是有利的瞵‘１１ｌ。
（２）故障发生时，由于单个故障必然存在于 某一单元中，多重故障必然存在于某几个单元中， 这些单元的端点对应的断路器动作，使故障隔离。
（３）将故障所在单元从单元邻接表中去除， 各单元采用故障发生前的功率属性值，执行孤岛划 分算法，得到最终的孤岛方案。
（４）执行孤岛方案，将配电网转变为孤岛运 行方式。
５配电网发生故障后孤岛划分的数学模型
Ｆ１ｕ）的分段断路器为节点，以相邻节点之间的元件
为边形成了基于图论的配电网简化模型。本文考虑
多个电压等级的配电系统Ｊｔ以变电站安装远程终端
单元（ｒｅｍｏｔｅ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｕｎｉｔｓ，ＲＴＵ）的断路器和馈线上
安装Ｆ１’Ｕ的断路器作为节点，以相邻节点之间的线
路、变压器、母线为边，形成分布式发电条件下的
（２）约束条件
１）集合内的功率约束
∑岛＋∑吃≥ｏ， （ｉ＝ｌ，２，…，ｎ） （２）
ｓｉ∈Ｈｌ￡ｔ∈Ｈ。
２）集合内单元连通性约束
ＶＳｆ∈Ｈｆ，ｊ厶∈Ｈｆ，（ｆ＝１，２，…，，王）
使 ｘｇ一戤＝１（Ｘｇ一政＝１表示单元５，、厶相邻；
ｘ啦此＝Ｏ表示单元ｓ，、厶不相邻）
（３）
龟ｚ，∈Ｈｉ，ｊ厶∈Ｈｉ，或。￡∈Ｈｉ
如果配电网发生故障以后在保证电力系统安全的前提下尽可能维持dg正常供电而将配电网转化为若干孤岛自治运行将可以减小停电面积提高供电可靠性对电网公司dg发电商和用户都是有利的811本文深入分析了分布式发电条件下配电网的孤岛运行方式提出了孤岛划分原则利用配电网简化模型研究了配电网故障时如何自动将其转化为孤岛运行方式以使配电网停电损失最小
（ａ）ＤＧ通过母线援入
（ｂ）ＤＧ通过馈线按入
图１配电网结构和ＤＧ接入方式
ｒｉｇ．１ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ
ａｎｄ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｏｆ ＤＧ
文献【１２】研究了１０ ｋＶ配电系统的简化模型，
以馈线上安装馈线终端单元（ｆｅｅｄｅｒ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｕｎｉｔｓ，
入使配电网的结构发生了很大的变化，原有的保护 控制体系越来越难以适应【ｌ。３Ｉ。目前国内外现行的ＤＧ 并网运行规程大多数［４－５１是基于ＤＧ并网不影响原有 配电网保护控制系统正常工作的原则提出的，这些原 则包括：要求ＤＧ不能主动参与调压；配电网发生故 障时ＤＧ必须迅速退出配电网以保证配电网继电保护 正确动作等。这些规程虽然最大限度地保证了电力系 统的安全性，却在一定程度上局限甚至破坏了ＤＧ的 正常运行，损害了ＤＧ发电商的利益，不利于ＤＧ技 术的发展。因此，必须深入研究分布式发电条件下全 新的配电网保护控制方式，充分发挥ＤＧ的积极作用， 尽量避免ＤＧ对电力系统稳定和安全的不利影响，使 电力系统更加高效、可靠地运行。
（１）配电网正常方式运行时，根据节点的位
５２
易新等：分布式发电条件下的配电网孤岛划分算法
Ｖ０１．３０ Ｎｏ．７
置和相邻关系将配电网划分为多个源点单元和负 荷单元。对单元进行编号，形成反映各单元邻接关 系的单元邻接表。确定各单元的端点属性，根据各 端点的实测潮流信息，实时计算各单元的功率属 性。对于系统电源，在孤岛运行方式时应考虑其最 大出力，这样可以维持尽可能多的负荷供电，因此 其功率属性固定设为其额定功率。
配电网简化模型（ｔｎ图２所示）。由图２可见，各种
电压等级、不同ＤＧ接入方式的配电网，可用相似
的简化模型来表示。
３ 负荷单元和源点单元
目前配电网中的测控点仍相对缺乏，暂时不可 能为所有的分支出线安装ＲＴＵ或ＦＴＵ，因此无法 确切地知道每一条出线的负荷大小。只能根据某几 个测控点实测的潮流数据计算出某一区域内供出 的负荷总量。例如在图２（ｂ）中，通过测量流过节点 １、２、１０的潮流可以计算出由这３个节点相连通区 域内供出的负荷总量。为此，本文定义负荷单元的 概念，即由彼此相邻节点及它们之间的边构成的最 小连通区域。如果从某节点引出１条末梢支路，如 图２（ｂ）中的节点９、１０所引出的末梢支路，则由该 节点和末梢支路构成负荷单元。
ＡＢＳＴＲＡＣ。Ｉ＇：Ｔｈｅ ｉｓｌａｎｄ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓｔｌｉｂｕｆｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ ｔＯ ｉｍｐｒｏｖｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ．Ｔｏ ｉｍｍｅｄｉａｔｅｌｙ ｄｒａｆｔ ａｌｌ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｉｓｌａｎｄｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｏｃｃｕｒｓ ｉｎ ｄｉｓｌｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｎ ｉｓｌａｎｄｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｉｓ ｕｓｅｄ ａｎｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｂａｌａｎｃｅ ｕｎｄｅｒ ｉｓｌａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｃｏｎｓｕｍｅｒｓ ｔｏ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｒｅｌｉａｂｉｌｔｙ，ｔｈｅ ｈｅｕｒｉｓｔｉｃ ｓｅａｒｃｈ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｉｓ ａｄｏｐｔｅｄ， ＳＯ ｔｈａｔ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｉｓｌａｎｄｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ Ｃａｎ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｉｎ ａ ｓｈｏｒｔ ｔｉｍｅ ｐｅｒｉｏｄ．Ｈｅｒｅ，ｔｗｏ ｔｙｐｉｃａｌ ｉｓｌａｎｄｉｎｇ ｃａｓｅｓ ａｌｅ ｇｉｖｅｎ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃａｓｅ ｓｔｕｄｙ ａｎｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ａｎ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｉｓｌａｎｄｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ Ｃａｎ ｂｅ ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｅｆａｕｌｔ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｉｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ．
本文深入分析了分布式发电条件下配电网的 孤岛运行方式，提出了孤岛划分原则，利用配电网 简化模型研究了配电网故障时，如何自动将其转化 为孤岛运行方式，以使配电网停电损失最小。
１ 孤岛划分的原则
配电网故障后的孤岛方案是根据故障点的位 置和故障前配电网的实际运行情况动态生成的。确 定孤岛方案时考虑以下两方面的原则：
（ａ）ＤＧ通过母线接入
（ｂ）ＤＧ通过馈线接入
图２分布式发电条件下配电网简化模型 Ｆｉｇ．２ Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｗｉｔｈ ＤＧｓ
万方数据
图３负荷单元和源点单元 Ｆｉｇ．３ Ｌｏａｄ ｃｅｌｌｓ ａｎｄ ｓｏｕｒｃｅ ｃｅｌｌｓ
４配电网转变为孤岛运行方式的流程
将最终生成的孤岛视为某些源点单元和负荷 单元的集合。这样孤岛划分的目标可表述为：从故 障后所有非故障单元中组合出多个集合，在满足一 组约束条件的情况下，使所有集合中负荷单元的负 荷加权和最大。权值用于反映负荷的重要程度。
（１）目标函数
ｍａｘ∑∑Ｉ锄乞Ｉ
（１）
ｉ－１ｂｅ风
式中：ｎ为集合总数；日；为第ｆ个集合；Ｌｉ为集合
（１）计及孤岛内负荷容量与发电容量的匹配 关系，使孤岛既能充分发挥ＤＧ的供电能力，又不 会造成ＤＧ过负荷。因此本文的第一条孤岛划分原
万方数据
第３０卷第７期
电网技术
５ｌ
则是；在满足孤岛内总负荷不超过ＤＧ总发电容量 的前提下，使孤岛包含尽可能多的负荷。
（２）计及电力系统对各等级负荷供电可靠性 的不同要求，使孤岛方案能够保证重要负荷优先供 电。因此本文的第二条孤岛划分原则是；孤岛内应 尽可能包含负荷等级更高的负荷。
使Ｘ巧一雎＝１或Ｘ目一＆＝１，（ｉ＝１，２，…，ｎ）
（４）
３）集合不相交约束
Ｖｆ，＿『，１≤ｆ，Ｊ≤，ｌ（ｉ≠歹），Ｈｆ Ａｎ』＝ｆ２ｊ （５）
６孤岛划分算法
通过对配电系统的数学建模，很多电力系统问 题都可以转化为数学优化问题【１３。１６】。孤岛划分是１ 个带有约束条件的组合优化问题，本文提出１种启 发式孤岛划分算法，孤岛形成的过程保证了约束条 件得以满足，可在短时间内得到可行的孤岛方案。 算法具体描述如下。
关键词：分布式发电；孤岛；配电网；运行方式；电力系统
Ｏ 引言
近年来，分布式发电（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ， ＤＧ）技术得到了越来越广泛的应用。大量ＤＧ的接
基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０５７７００６）。 Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ（５０５７７００６）．
（东南大学电气工程系，江苏省南京市２１００９６）
Ｉｓｌａｎｄｉｎｇ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｏｆ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｗｉｔｈ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ、
ＹＩ Ｘｉｎ，ＬＵ Ｙｕ—ｐｉｎｇ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９６，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ）
ＫＥＹ ＷＯＲＤ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ｉｓｌａｎｄ：ｄｉｓｔｉｌｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋｓ；ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ；ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ
摘要ｉ在分布式发电条件下，孤岛可作为提高配电网供电可 靠性的一种重要运行方式。为在配电网发生故障时及时制定 出优化的孤岛划分方案，提出了孤岛划分算法。该算法利用 配电网简化模型，根据孤岛运行时的功率平衡要求以及各种 负荷对供电可靠性的不同要求，采取了启发式的搜索策略， 能够在短时间内得到可行的孤岛划分方案。文中还给出了２ 个典型的孤岛划分实例。理论和实例分析表明，该算法可在 配电网发生故障以后，根据故障前的实际运行情况动态地生 成优化的孤岛划分方案。
日；中的负荷单元；毋，为负荷单元Ｌ，的功率属性；
乃，是与Ｌ，的负荷等级属性尺，，相对应的停电损失
度参数。乃，可根据实际情况整定，如本文中第一、
二、三类负荷单元对应的旯分别为１００、１０、１。停
龟损失度参数对不同等级的负荷单元区分度越大， 越能体现重要负荷在目标函数中的重要性，有利于 重要负荷优先包含于故障后的孤岛方案。
第３０卷第７期 ２００６年４月
文章编号：１０００—３６７３（２００６）０７—００５０．０５
电网技术 Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 中图分类号：ＴＭ７３２ 文献标识码：Ａ
、，０１．３０ＮＯ．７ Ａｐｒ．２００６
学科代码：４７０．４０５４
分布式发电条件下的配电网孤岛划分算法
易 新，陆于平
与负荷单元对应，建立源点单元，它反映各电 源向电网注入的功率。源点单元是由电源、电源的 接入节点及它们之间的连线构成的区域。源点单元 与负荷单元具有两个共同的属性：功率属性和端点 属性。源点单元的功率属性用只，表示，它是１个正 实数，表示源点单元Ｓ向电网输出的功率；负荷单 元的功率属性用Ｂｉ表示，它是１个负实数，表示 从负荷单元厶中供出的负荷功率。源点单元和负荷 单元的端点属性分别用瓦ｉ、瓦；表示，它们是各单 元包含的边界节点的集合。
２分布式发电条件下配电网简化模型
ＤＧ接入配电网的电压等级一般是１０一１１０ｋＶ。 各电压等级配电网的接线方式不同，ＤＧ的接入方 式也有所差异，主要可分为通过变电站母线接入（如 图１（ａ）所示）和通过馈线接入（如图ｌ（ｂ）所示）。图１（ａ） 中系统电源（Ｓ １）为ｌ条来自２２０ｋＶ变电站的线路， 分布式电源（ＤＧ ｌ、ＤＧ ２）分别接在３５ ｋＶ、１０ ｋＶ ２个不同等级的变电站母线上；图ｌ（ｂ）中系统电源 （ｓ ｌ、Ｓ ２）为２条１０ｋＶ母线，分布式电源（ＤＧ １、 ＤＧ ２）通过馈线接入配电系统。