极端天气条件下的配电网韧性分析及提升措施研究

摘要

随着近年来全球气候变化，极端天气灾害发生日益频繁，造成电网发生大规模停电事件，带来了严重的经济损失和社会影响。配电网位于电网末端，作为给用户直接供电的关键环节，其在极端天气情况下的正常运行，对维持社会和经济的稳定发展具有十分重大的意义。因此引入韧性来体现配电网抵御极端天气危害、减小故障损失并在扰动结束后尽快恢复到原有运行状态的能力。 配电网韧性分析是提高韧性措施研究的重要理论基础，配电网元件众多，多重故障停电影响和故障修复过程分析更为复杂，有必要建立更加适用于配电网的韧性分析方法。目前，提高配电网韧性措施方面的研究主要针对的是架空线电缆化和更换高强度的线路元件等传统方法，但投资成本较高限制了其应用价值。分布式电源的接入使配电网韧性提高的措施研究有了重大突破，在电网元件遭到大面积破坏故障停运后，分布式电源能够为配电网中关键负荷提供功率支撑。 为此，本文针对配电网韧性评估分析和提升措施进行了研究：首先，区分了配电网韧性与可靠性概念，提出了配电网韧性分析方法，介绍了极端天气对配电网元件故障率的影响机理，利用系统信息熵筛选故障场景，确定灾害可能导致的故障规模；结合系统缺供负荷量，构建韧性评估方法。其次，分析分布式电源接入对配电网韧性的提升作用，考虑到分布式电源出力的不确定性，采用非参数核密度估计的方法计算韧性概率分布。最后，分析了配电网韧性提升的原理，提出了加固电网元件和优化故障修复过程这两种传统提升策略，通过算例结果对比分析了韧性提升措施的效果，验证了韧性分析方法的有效性和提升措施研究的实用价值。

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