配電網(wǎng)孤島劃分含不同類型DG的配電網(wǎng)孤島劃分原則

DG須具備以下條件才能單獨(dú)供電，稱之為可靠性DG:①電源輸出的功率穩(wěn)定且大小可以調(diào)節(jié);②有綜合控制策略來(lái)維持該區(qū)域的電壓和頻率的穩(wěn)定;③具備一定的通信能力，在其單獨(dú)對(duì)某一區(qū)域進(jìn)行供電時(shí)，采集點(diǎn)將系統(tǒng)實(shí)時(shí)的電壓、頻率和負(fù)荷變化等信息傳回DG , DG根據(jù)這些信息采用相應(yīng)的控制策略，維持該區(qū)域電壓和頻率的穩(wěn)定。

可靠性DG主要包括燃料電池、微型燃?xì)廨啓C(jī)、配置儲(chǔ)能裝置的風(fēng)能發(fā)電及光伏發(fā)電等。

一般的風(fēng)能發(fā)電及光伏發(fā)電，由于其出力波動(dòng)極大且很難進(jìn)行調(diào)節(jié)，為非可靠性DG，需與可靠性DG一起對(duì)一個(gè)負(fù)荷區(qū)域聯(lián)合供電 。

因此，含DG的配電網(wǎng)在進(jìn)行孤島劃分時(shí)需考慮以下幾個(gè)原則。

1)重要負(fù)荷優(yōu)先供給原則。在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，重要負(fù)荷優(yōu)先得到供電恢復(fù)。因此，在孤島劃分時(shí)應(yīng)首先將一、二級(jí)負(fù)荷劃入孤島內(nèi)。

2)最大負(fù)荷原則。在滿足島內(nèi)總負(fù)荷不超過(guò)DG發(fā)電容量的前提下，為提高系統(tǒng)的供電可靠性，減少負(fù)荷失電量，充分發(fā)揮DG的作用，應(yīng)將盡可能多的負(fù)荷并入孤島內(nèi)。

3)孤島備用原則。當(dāng)DG孤島運(yùn)行時(shí)，由于沒(méi)有大網(wǎng)作為依托對(duì)島內(nèi)的頻率和電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此需要部分機(jī)組具備一定的調(diào)節(jié)能力以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的削峰填谷、平滑功率、調(diào)峰調(diào)頻等情況。

4)聯(lián)合供電原則。根據(jù)DG單獨(dú)供電的要求，需要避免出現(xiàn)非可靠的DG獨(dú)自供給區(qū)域負(fù)荷的情況，使劃分后的每個(gè)孤島都能安全可靠的運(yùn)行。

DG的引入滿足了負(fù)荷日益增長(zhǎng)的供電需求，減少了環(huán)境污染，提高了能源的綜合利用率，但同時(shí)也使得原先單電源輻射狀的配電網(wǎng)絡(luò)變成了多源網(wǎng)絡(luò)，線路潮流和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本性的改變，導(dǎo)致了繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)，使配電網(wǎng)的運(yùn)行和保護(hù)更加復(fù)雜，所以最初的IEEE Std 929-2000規(guī)定含DG的配電系統(tǒng)應(yīng)盡量防止產(chǎn)生電力孤島，這就不利于提高分布式能源的利用率，也不能降低用戶的平均停電時(shí)間，在一定程度上破壞了DG發(fā)電商的利益。隨著分布式發(fā)電技術(shù)的日趨成熟，IEEE Std 1547-2003標(biāo)準(zhǔn)允許并鼓勵(lì)供電方和用戶盡可能通過(guò)技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)孤島運(yùn)行，并在經(jīng)濟(jì)方面達(dá)成共識(shí)。后來(lái)IEEE又修訂了該標(biāo)準(zhǔn)，并于2011年頒布了IEEE Std 1547-2011，該標(biāo)準(zhǔn)己成為一系列包含系統(tǒng)可靠性、系統(tǒng)保護(hù)、系統(tǒng)通信、安全標(biāo)準(zhǔn)、電能質(zhì)量等DG與電力系統(tǒng)互聯(lián)的規(guī)定 。

孤島運(yùn)行分為計(jì)劃孤島(intentional islanding)和非計(jì)劃孤島(unintentional islanding) .計(jì)劃孤島是根據(jù)本地負(fù)荷大小和分布式發(fā)電容量事先確定孤島的范圍和孤島的運(yùn)行控制方式，與大電網(wǎng)斷開(kāi)后能夠穩(wěn)定運(yùn)行。計(jì)劃孤島是一種很好的故障處理方式，通過(guò)對(duì)其有效控制和合理規(guī)劃可避免DG對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的不利影響，可以使電力系統(tǒng)更加高效可靠的運(yùn)行，計(jì)劃孤島運(yùn)行作為一種提高供電可靠性的有效方式越來(lái)越受到關(guān)注和青睞，實(shí)際電網(wǎng)中往往形成計(jì)劃孤島。

電網(wǎng)的孤島運(yùn)行模式是電網(wǎng)在事故情況下的一種特殊運(yùn)行方式，孤島將電網(wǎng)分成多個(gè)獨(dú)立穩(wěn)定的板塊，以避免局部事故擴(kuò)散從而引發(fā)大規(guī)模的停電災(zāi)難。電力孤島的形成應(yīng)充分考慮孤島內(nèi)DG的容量約束、孤島的電氣安全約束、總負(fù)荷恢復(fù)量，孤島網(wǎng)絡(luò)損耗等，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)多約束條件的目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題。對(duì)此，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者進(jìn)行諸多研究，也取得了一定成果。現(xiàn)有關(guān)于孤島問(wèn)題的研究包括孤島運(yùn)行的可行性和孤島運(yùn)行控制研究孤島運(yùn)行對(duì)配電系統(tǒng)供電運(yùn)行可靠性的影響、孤島形成或孤島劃分算法的研究。其中孤島生成算法的研究較多，縱觀此類文獻(xiàn)，其思路主要可以分為以下三類 :

其一，形成孤島時(shí)僅僅考慮孤島內(nèi)功率約束，其代表方法是基于有根樹(shù)的啟發(fā)式搜索方法，以DG為根節(jié)點(diǎn)逐漸向外融合負(fù)荷，融合過(guò)程不考慮負(fù)荷的可控性，若負(fù)荷滿足DG容量約束就將其納入孤島，不滿足則舍棄;此類具有算法模型簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，但不足之處是未考慮實(shí)際中負(fù)荷的可控性以及聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的影響。文獻(xiàn)「28]以饋線上的饋線終端單元(feeder terminal units, FTU)的分段斷路器為節(jié)點(diǎn)，以相鄰節(jié)點(diǎn)之間的元件為邊形成配電網(wǎng)的簡(jiǎn)化模型，該簡(jiǎn)化模型下，輸電線路、變壓器、母線等元件被劃分到負(fù)荷單元或源點(diǎn)單元中。從每個(gè)源點(diǎn)開(kāi)始進(jìn)行孤島擴(kuò)大操作，該算法能在較短的時(shí)間內(nèi)得到可行的孤島方案，但該算法不能保證對(duì)低級(jí)負(fù)荷的供電恢復(fù)。文獻(xiàn)[ 根據(jù)配電網(wǎng)輻射狀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，提出利用具有層次特性的根數(shù)對(duì)含分布式發(fā)電的孤島形成問(wèn)題進(jìn)行建模，利用節(jié)點(diǎn)賦權(quán)和邊賦權(quán)根數(shù)進(jìn)行深度優(yōu)先搜索，確定孤島的范圍，該文中采用了層次和自上而下的搜索方向后，孤島搜索的復(fù)雜度大大的減小了，仿真結(jié)果也表明了算法的有效性。

其二，孤島形成算法中不僅考慮了功率平衡，還顧及負(fù)荷優(yōu)先級(jí)和可控性。代表方法是基于樹(shù)背包問(wèn)題的圖論算法，該類算法一般采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法和分支定界法，邊搜索邊調(diào)節(jié)，不斷修正使得最終的孤島最優(yōu)。此類算法的模型精度和算法復(fù)雜度都符合輻射狀孤島劃分要求，但也未考慮饋線之間聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的影響。一種基于樹(shù)背包問(wèn)題的含分布式發(fā)電配電系統(tǒng)最優(yōu)孤島劃分新模型;在孤島形成過(guò)程中全面考慮了負(fù)荷的優(yōu)先級(jí)、可控性、功率平衡約束，將配電網(wǎng)中含有多個(gè)DG的孤島劃分問(wèn)題分解為多個(gè)樹(shù)背包問(wèn)題，然后使用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法進(jìn)行求解，再進(jìn)行孤島合并(若可以)，最后對(duì)孤島的可行性進(jìn)行校驗(yàn) 。該算法計(jì)算時(shí)間復(fù)雜度低，具有很強(qiáng)的理論基礎(chǔ)，具有恢復(fù)負(fù)荷多、孤島網(wǎng)損小等優(yōu)點(diǎn)，但不足的是形成孤島時(shí)需要逐個(gè)檢驗(yàn)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)是否應(yīng)該加入孤島。考慮了負(fù)荷的優(yōu)先級(jí)和可控性，直接在失電區(qū)直接形成一個(gè)包含所有的DG的孤島，然后再根據(jù)孤島內(nèi)功率平衡約束調(diào)整負(fù)荷，其中向孤島中加入負(fù)荷時(shí)候優(yōu)先加入不可控負(fù)荷，減負(fù)荷時(shí)優(yōu)先切除不可控負(fù)荷，該算法形成的孤島較大，造成較大的網(wǎng)損。

其三，全面考慮功率平衡、負(fù)荷的優(yōu)先級(jí)和可控性、孤島個(gè)數(shù)、聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的影響。

代表方法是基于Prim算法的連通圖搜索方法，此類算法將考慮聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的孤島劃分問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求取連通圖的最小生成樹(shù)，對(duì)前面兩類算法進(jìn)行了補(bǔ)充和完善，與實(shí)際系統(tǒng)更加吻合，實(shí)用性明顯增強(qiáng)，但存在難以保障孤島功率差額最小，無(wú)法充分利用分布式能源。]首先為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)和支路賦權(quán)以建立配電網(wǎng)的帶權(quán)重的連通圖模型，將孤島的劃分問(wèn)題轉(zhuǎn)換為在連通圖中尋找最小生成樹(shù)問(wèn)題，采用改進(jìn)的克魯斯卡爾算法確定最優(yōu)孤島范圍。將孤島劃分問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求取連通圖的最小生成樹(shù)問(wèn)題，但不同的是該文采用改進(jìn)的普里姆算法來(lái)搜索孤島，該算法能夠適應(yīng)配電網(wǎng)的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，有利于配網(wǎng)故障恢復(fù)后孤島運(yùn)行模式和并網(wǎng)模式快速切換。

智能配電網(wǎng)中的自愈功能建設(shè)將是智能電網(wǎng)體系構(gòu)建的關(guān)鍵一環(huán)。其中，最優(yōu)電力孤島劃分即為電網(wǎng)自愈中的最關(guān)鍵技術(shù)之一。對(duì)于輸電網(wǎng)而言，在系統(tǒng)崩潰之前，把系統(tǒng)提前分解成數(shù)個(gè)獨(dú)立穩(wěn)定運(yùn)行的子系統(tǒng)，可以在實(shí)現(xiàn)故障隔離的同時(shí)，將負(fù)荷損失降到最低。對(duì)于配電網(wǎng)而言，由于分布式電源( distributedgenerator, DG)的滲透性越來(lái)越強(qiáng)，如國(guó)內(nèi)6 MW以下的光伏電站無(wú)條件并網(wǎng)的政策己經(jīng)在部分地區(qū)試執(zhí)行;隨著該政策的全而執(zhí)行，在國(guó)內(nèi)的各地配電網(wǎng)中即將包含有大量以小光伏發(fā)電為主的DG系統(tǒng)，配電網(wǎng)正逐步擁有某些與輸電網(wǎng)類似的運(yùn)行;在因輸電系統(tǒng)或配電系統(tǒng)發(fā)生故障導(dǎo)致配電系統(tǒng)全而停電的情況下，因DG具有主動(dòng)發(fā)電的能力，可以通過(guò)形成以DG為電源的配電網(wǎng)電力孤島運(yùn)行而恢復(fù)一部分重要負(fù)荷的供電，在提高配電網(wǎng)的供電可靠性的同時(shí)，也一并提高DG的利用效率 。

孤島運(yùn)行是相對(duì)于聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行而言的，而孤島指的是暫時(shí)脫離主網(wǎng)運(yùn)行的局部獨(dú)立系統(tǒng)。輸電網(wǎng)孤島運(yùn)行和配電網(wǎng)孤島運(yùn)行作為電網(wǎng)故障處理的一種應(yīng)急運(yùn)行方式，均可明顯提升系統(tǒng)供電的可靠性和安全性。但由于兩者所包括的電源性質(zhì)、規(guī)模及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的差異性，兩者又有很大的不同。首先，二者的目標(biāo)不同:輸電網(wǎng)孤島運(yùn)行的目標(biāo)是在保證故障隔離(即孤島劃分過(guò)程要計(jì)及故障信息)的前提下分離失步機(jī)群，實(shí)現(xiàn)各個(gè)孤島安全穩(wěn)定運(yùn)行，且同時(shí)考慮盡量降低負(fù)荷切除量;配電網(wǎng)直接與用戶相連，其孤島運(yùn)行的目標(biāo)是在配電網(wǎng)故障安全隔離之后，使失電區(qū)域中重要負(fù)荷得到優(yōu)先恢復(fù)的同時(shí)，盡可能多地恢復(fù)其他負(fù)荷，即實(shí)現(xiàn)恢復(fù)供電收益最大?；诖四繕?biāo)的不同，兩者劃分所要考慮的條件不同:①輸電網(wǎng)孤島要求每個(gè)孤島內(nèi)機(jī)組歸屬于同一同調(diào)機(jī)群，以保證孤島系統(tǒng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，而DG多為逆變型電源，調(diào)節(jié)及控制方便，故配電網(wǎng)孤島無(wú)同調(diào)要求，可以靈活配置;②基于負(fù)荷損失最小的目標(biāo)，輸電網(wǎng)孤島要求任一負(fù)荷在沒(méi)被切除之前，至少有一個(gè)電源與之相連，即連通性要求，而DG容量一般比較小，難以實(shí)現(xiàn)失電區(qū)域整體供電恢復(fù)，所以配電網(wǎng)孤島沒(méi)有這一要求，但為了充分發(fā)揮在電網(wǎng)失電之后DG出力的最大效用，配電網(wǎng)孤島需計(jì)及負(fù)荷的重要性及可控性。其次，輸電網(wǎng)孤島一般要求電網(wǎng)是環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，而配電網(wǎng)孤島要求電網(wǎng)是放射性結(jié)構(gòu)。

含有大量可再生能源并網(wǎng)的現(xiàn)代互聯(lián)輸電網(wǎng)/配電網(wǎng)一般均規(guī)模龐大，接線形式非常復(fù)雜，跨越地域遼闊，在實(shí)現(xiàn)最優(yōu)能源傳輸及分配的同時(shí)，也蘊(yùn)含著重大事故發(fā)生的隱患。在重大事故發(fā)生時(shí)，如何J決速有效地確定最佳電力孤島，實(shí)現(xiàn)故障隔離，盡可能減少停電范圍，盡可能發(fā)揮具有獨(dú)立發(fā)電能力的可再生能源的作用以提高供電可靠性，智能配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)均是函待解決的一個(gè)難題。

1. 以功率最大的 DG 為根節(jié)點(diǎn)建立功率樹(shù)，結(jié)合連通性約束和放射性約束用隱枚舉法在不考慮網(wǎng)損的情況下進(jìn)行優(yōu)化求解獲得初始劃分方案，然后在計(jì)及網(wǎng)損條件下通過(guò)對(duì)每個(gè)孤島進(jìn)行靜態(tài)生存性約束校驗(yàn)來(lái)修正恢復(fù)供電的負(fù)荷量，從而得到最終的孤島劃分方案。

2. 分別以 DG 為中心，通過(guò)功率圓遍歷的方法確定恢復(fù)等值有效負(fù)荷最大的孤島方案。但當(dāng) DG 較多時(shí)，以不同 DG 為中心的功率圓會(huì)存在相互重疊的可能，相交區(qū)域內(nèi)負(fù)荷的不同歸屬判定將會(huì)得到不同的孤島劃分方案。

3. 分別利用基于樹(shù)背包理論的分支定界算法和深度優(yōu)先動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法，并采用“搜索 校核”策略，實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)孤島的劃分，其孤島劃分的最優(yōu)性具有較強(qiáng)的理論支撐。

4. 從 DG 最優(yōu)源點(diǎn)開(kāi)始，根據(jù)節(jié)點(diǎn)電壓約束、支路潮流約束與無(wú)電磁環(huán)網(wǎng)約束，逐條線路擴(kuò)展供電范圍，當(dāng)約束條件不能滿足時(shí)即完成一個(gè)源點(diǎn)的擴(kuò)展，當(dāng)所有的源點(diǎn)擴(kuò)展結(jié)束時(shí)即完成了孤島劃分,

對(duì)于配電網(wǎng)孤島劃分，以下問(wèn)題有必要進(jìn)一步深化研究 。

配電網(wǎng)孤島劃分完善和實(shí)用化最優(yōu)主動(dòng)解列算法

從前述的大量最優(yōu)孤島劃分的研究成果中不難看到，利用圖論相關(guān)理論求解大電網(wǎng)最優(yōu)孤島問(wèn)題己經(jīng)成為研究的主流和趨勢(shì)。其主要原因是最優(yōu)孤島斷而的搜索問(wèn)題可以通過(guò)對(duì)圖論中一些典型問(wèn)題，如最小割問(wèn)題和圖分割問(wèn)題的擴(kuò)展進(jìn)行很好的描述和求解。但是，迄今為比，以各孤島功率差額最小為目標(biāo)的輸電網(wǎng)孤島中所抽象出的圖論問(wèn)題并未見(jiàn)諸報(bào)道，用于搜索孤島斷而的策略多為典型圖分割方法與簡(jiǎn)單啟發(fā)式規(guī)則的結(jié)合，問(wèn)題的復(fù)雜性往往是NP難題，如何提高其計(jì)算速度，需要進(jìn)一步研究和探索。再者，當(dāng)前的圖分解方法往往無(wú)法保證連通性，均需要進(jìn)行人工干預(yù)才能使連通約束和同調(diào)約束得到滿足，導(dǎo)致結(jié)果最優(yōu)性無(wú)法保證，最多是次優(yōu)或次次優(yōu)，如何減少人工干預(yù)而保證解的最優(yōu)性也是需要深入研究和探索的問(wèn)題。

配電網(wǎng)孤島劃分完善和實(shí)用化最優(yōu)主動(dòng)解列模型

當(dāng)前絕大多數(shù)電力孤島的劃分均是基于同調(diào)約束、連通約束以及功率平衡約束，此3種約束應(yīng)該說(shuō)還只是最優(yōu)孤島所需滿足的基本約束，它們保證了所形成的孤島子系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性和系統(tǒng)的靜態(tài)安全性。當(dāng)前的方法并沒(méi)更多地計(jì)及動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性、無(wú)功功率平衡等方而的約束。而這些約束也是保證孤島子系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要約束，因此也很有必要進(jìn)一步研究如何計(jì)及這些約束，使得最后所得到的所有電力孤島子系統(tǒng)能夠真正地安全穩(wěn)定運(yùn)行。

配電網(wǎng)孤島劃分解列時(shí)機(jī)判定策略研究

為了防比系統(tǒng)大而積停電，主動(dòng)解列的實(shí)施時(shí)機(jī)同樣關(guān)鍵。若時(shí)機(jī)把握不好，主動(dòng)解列的實(shí)施可能適得其反或效果不好。在線的主動(dòng)解列時(shí)機(jī)選擇建立在準(zhǔn)確而迅速的暫態(tài)穩(wěn)定性判別的基礎(chǔ)上，因此基于決策樹(shù)等方法的解列時(shí)機(jī)判定方法的研究有待深入。

配電網(wǎng)孤島劃分廣域信息的利用

作為未來(lái)廣域系統(tǒng)保護(hù)的重要組成部分，主動(dòng)解列成功發(fā)揮效用的關(guān)鍵在于相量測(cè)量單元(PMU)/WAMS信息有效利用口〕。如何基于廣域信息而正確且快速地獲得相關(guān)的系統(tǒng)解列決策，是一個(gè)前景廣闊的研究方向。2100433B

隨著節(jié)能減排壓力的增大，以及 DG 技術(shù)的逐漸成熟，配電網(wǎng)中以各種可再生能源為一次能源的DG 越來(lái)越多，對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行方式及管理提出了更高的要求。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)程規(guī)定，主網(wǎng)故障后配電網(wǎng)中的所有 DG 必須短時(shí)退出運(yùn)行。但因 DG 具有獨(dú)立供電的能力，故障隔離之后，利用 DG 恢復(fù)部分重要負(fù)荷的供電，將顯著提高系統(tǒng)的供電可靠性。配電網(wǎng)的最優(yōu)電力孤島應(yīng)綜合考慮電氣安全約束、負(fù)荷總恢復(fù)量、網(wǎng)絡(luò)損耗、負(fù)荷可控性等因素。眾多專家學(xué)者就如何形成配電網(wǎng)最優(yōu)孤島進(jìn)行了廣泛而有益的研究。

常見(jiàn)的孤島劃分可見(jiàn)表：

對(duì)于配電網(wǎng)，由于實(shí)際配電系統(tǒng)往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分布式電源分布不均且數(shù)量龐大，含 DG 的配電系統(tǒng)孤島劃分問(wèn)題其實(shí)是 一個(gè) NP 難題。從方法學(xué)而言，所 提 出 的 方 法 均 屬 于 “搜索 調(diào)整”思路，是考慮到問(wèn)題的復(fù)雜性和實(shí)際工程對(duì)計(jì)算時(shí)間的要求所采取的簡(jiǎn)化求解策略。對(duì)于其中的搜索問(wèn)題，可以通過(guò)改進(jìn)相應(yīng)圖論算法而進(jìn)一步改善其計(jì)算速度和計(jì)算精度。而調(diào)整過(guò)程中的優(yōu)化問(wèn)題，是一個(gè)多變量的優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題，需進(jìn)一步采取先進(jìn)優(yōu)化技術(shù)或理論加以解決。并且從問(wèn)題的本質(zhì)來(lái)看，應(yīng)當(dāng)把搜索和調(diào)整兩個(gè)步驟更緊密地結(jié)合在一起求解，從而得到更為優(yōu)化的電力孤島劃分方案。再者，基于考慮問(wèn)題的側(cè)重點(diǎn)，當(dāng)前各種方法的模型所計(jì)及的因素并不全面，均沒(méi)有考慮配電系統(tǒng)中聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的作用；如果在模型中計(jì)及聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，配電系統(tǒng)中部分負(fù)荷的供電方式將有多種選擇，現(xiàn)有基于放射性樹(shù)結(jié)構(gòu)的求解策略將無(wú)法直接使用，需研究在此情況下的相應(yīng)有效求解策略。對(duì)于輸電網(wǎng)孤島劃分，以下問(wèn)題有必要進(jìn)一步深化研究。

電力孤島劃分方法完善和實(shí)用化最優(yōu)主動(dòng)解列算法

從前述的大量最優(yōu)孤島劃分的研究成果中不難看到，利用圖論相關(guān)理論求解大電網(wǎng)最優(yōu)孤島問(wèn)題已經(jīng)成為研究的主流和趨勢(shì)。其主要原因是最優(yōu)孤島斷面的搜索問(wèn)題可以通過(guò)對(duì) 圖論中一些典型問(wèn)題，如最小割問(wèn)題和圖分割問(wèn)題的擴(kuò)展進(jìn)行很好的描述和求解。但是，迄今為止，以各孤島功率差額最小為目標(biāo)的輸電網(wǎng)孤島中所抽象的圖論問(wèn)題并未見(jiàn)諸報(bào)道，用于搜索孤島斷面的策略多為典型圖分割方法與簡(jiǎn)單啟發(fā)式規(guī)則的結(jié)合，問(wèn)題的復(fù)雜性往往是 NP難題，如何提高其計(jì)算速度，需要進(jìn)一步研究和探索。再者，當(dāng)前的圖分解方法往往無(wú)法保證連通性

，均需要進(jìn)行人工干預(yù)才能使連通約束和同調(diào)約束得到滿足，導(dǎo)致結(jié)果最優(yōu)性無(wú)法保證，最多是次優(yōu)或次次優(yōu)如何減少人工干預(yù)而保證解的最優(yōu)性也是需要深入研究和探索的問(wèn)題。

電力孤島劃分方法完善和實(shí)用化最優(yōu)主動(dòng)解列模型

當(dāng)前絕大多數(shù)電力孤島的劃分均是基于同調(diào)約束、連通約束以及功率平衡約束，此3種約束應(yīng)該說(shuō)還只是最優(yōu)孤島所需滿足的基本約束，它們保證了所形成的孤島子系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性和系統(tǒng)的靜態(tài)安全性。當(dāng)前的方法并沒(méi)更多地計(jì)及動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性、無(wú)功功率平衡等方面的約束。而這些約束也是保證孤島子系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要約束，因此也很有必要進(jìn)一步研究如何計(jì)及這些約束，使得最后所得到的所有電力孤島子系統(tǒng)能夠真正地安全穩(wěn)定運(yùn)行。

電力孤島劃分方法解列時(shí)機(jī)判定策略研究

為了防止系統(tǒng)大面積停電，主動(dòng)解列的實(shí)施時(shí)機(jī)同樣關(guān)鍵。若時(shí)機(jī)把握不好，主動(dòng)解列的實(shí)施可能適得其反或效果不好。在線的主動(dòng)解列時(shí)機(jī)選擇建立在準(zhǔn)確而迅速的暫態(tài)穩(wěn)定性判別的基礎(chǔ)上，因此基于決策樹(shù)等方法的解列時(shí)機(jī)判定方法的研究有待深入。

電力孤島劃分方法廣域信息的利用

作為未來(lái)廣域系統(tǒng)保護(hù)的重要組成部分，主動(dòng)解 列 成 功 發(fā) 揮 效 用 的 關(guān) 鍵 在 于 相 量 測(cè) 量 單 元（PMU）/WAMS信息的有效利用。如何基于廣域信息而正確且快速地獲得相關(guān)的系統(tǒng)解列決策，是一個(gè)前景廣闊的研究方向。

智能電網(wǎng)（智能輸電網(wǎng)/智能配電網(wǎng)）中的自愈功能建設(shè)將是智能電網(wǎng)體系構(gòu) 建的關(guān)鍵一環(huán)。其中，最優(yōu)電力孤島劃分即為電網(wǎng)自愈中的最關(guān)鍵技術(shù)之一。對(duì)于輸電網(wǎng)而言，在系統(tǒng)崩潰之前，把系統(tǒng)提前分解成數(shù)個(gè)獨(dú)立穩(wěn)定運(yùn)行的子系統(tǒng)，可以在實(shí)現(xiàn)故障隔離的同時(shí)，將負(fù)荷損失降到最低。對(duì)于配 電 網(wǎng) 而 言，由 于 分 布 式 電 源 （distribu tedgenerator，DG）的 滲 透 性 越 來(lái) 越 強(qiáng)，如 國(guó) 內(nèi) 6 MW以下的光伏電站無(wú)條件并網(wǎng)的政策已經(jīng)在部分地區(qū)試執(zhí)行；隨著該政策的全面執(zhí)行，在國(guó)內(nèi)的各地配電網(wǎng)中即將包含有大量以小光伏發(fā)電為主的 DG 系統(tǒng)，配電網(wǎng)正逐步擁有某些與輸電網(wǎng)類似的運(yùn)行特性；在因輸電系統(tǒng)或配電系統(tǒng)發(fā)生故障導(dǎo)致配電系統(tǒng)全面停電的情況下，因 DG 具有主動(dòng)發(fā)電的能力，可以通過(guò)形成以 DG 為電源的配電網(wǎng)電力孤島運(yùn)行而恢復(fù)一部分重要負(fù)荷的供電，在提高配電網(wǎng)的供電可靠性的同時(shí)，也一并提高 DG 的利用效率。

孤島運(yùn)行是相對(duì)于聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行而言的，而孤島指的是暫時(shí)脫離主網(wǎng)運(yùn)行的局部獨(dú)立系統(tǒng)。輸電網(wǎng)孤島運(yùn)行和配電網(wǎng)孤島運(yùn)行作為電網(wǎng)故障處理的一種應(yīng)急運(yùn)行方式，均可明顯提升系統(tǒng)供電的可靠性和安全性。但由于兩者所包括的電源性質(zhì)、規(guī)模及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的差異性，兩者又有很大的不同。首先，二者的目標(biāo)不同：輸電網(wǎng)孤島運(yùn)行的目標(biāo)是在保證故障隔離（即孤島劃分過(guò)程要計(jì)及故障信息）的前提下分離失步機(jī)群，實(shí)現(xiàn)各個(gè)孤島安全穩(wěn)定運(yùn)行，且同時(shí)考慮盡量降低負(fù)荷切除量；配電網(wǎng)直接與用戶相連，其孤島運(yùn)行的目標(biāo)是在配電網(wǎng)故障安全隔離之后，使失電區(qū)域中重要負(fù)荷得到優(yōu)先恢復(fù)的同時(shí)，盡可能多地恢復(fù)其他負(fù)荷，即實(shí)現(xiàn)恢復(fù)供電收益最大。

基于此目標(biāo)的不同，兩者劃分所 要考慮的 條件不同：①輸電網(wǎng)孤島要求每個(gè)孤島內(nèi)機(jī)組歸屬于同一同調(diào)機(jī)群，以保證孤島系統(tǒng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，而 DG 多為逆變型電源，調(diào)節(jié)及控制方便，故配電網(wǎng)孤島無(wú)同調(diào)要求，可以靈活配置；②基于 負(fù) 荷損失最小的目標(biāo)，輸電網(wǎng)孤島要求任一負(fù)荷在沒(méi)被切除之前，至少有一個(gè)電源與之相連，即連通性要求，而 DG 容量一般比較小，難以實(shí)現(xiàn)失電區(qū)域整體供電恢復(fù)，所以配電網(wǎng)孤島沒(méi)有這一要求，但為了充分發(fā)揮在電網(wǎng)失電之后 DG 出力的最大效用，配電網(wǎng)孤島需計(jì)及負(fù)荷的重要性及可控性。其次，輸電網(wǎng)孤島一般要求電網(wǎng)是環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，而配電網(wǎng)孤島要求電網(wǎng)是放射性結(jié)構(gòu)。含有大量可再生能源并網(wǎng)的現(xiàn)代互聯(lián)輸電網(wǎng)/配電網(wǎng)一般均規(guī)模龐大，接線形式非常復(fù)雜，跨越地域遼闊，在實(shí)現(xiàn)最優(yōu)能源傳輸及分配的同時(shí)，也蘊(yùn)含著重大事故發(fā)生的隱患。在重大事故發(fā)生時(shí)，如何快速有效地確定最佳電力孤島，實(shí)現(xiàn)故障隔離，盡可能減少停電范圍，盡可能發(fā)揮具有獨(dú)立發(fā)電能力的可再生能源的作用以提高供電可靠性，對(duì)于智能輸電網(wǎng)及智能配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)均是亟待解決的一個(gè)難題。