近年來(lái),城市地鐵線(xiàn)網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大,為滿(mǎn)足城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)的要求,研究并解決城軌供電系統(tǒng)資源網(wǎng)絡(luò)化共享問(wèn)題、線(xiàn)網(wǎng)級(jí)能源調(diào)度問(wèn)題具有重要研究意義。目前,對(duì)于集中式供電,多數(shù)城市已實(shí)施不同線(xiàn)路主變電所資源共享工程;而對(duì)于分散式供電,各線(xiàn)路供電系統(tǒng)仍保持單線(xiàn)獨(dú)立配置,尚未實(shí)現(xiàn)不同線(xiàn)路外部電源資源共享。此外,分散式供電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中,存在部分10kV外部電源遲遲不能投入的問(wèn)題,導(dǎo)致某電源開(kāi)閉所退出后,本線(xiàn)路供電系統(tǒng)存在支援供電能力不足的情況。
因此,針對(duì)已有線(xiàn)路分散式供電系統(tǒng),工程中提出在同換乘站處不同線(xiàn)路的變電所間設(shè)置聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)線(xiàn)路,緊急情況下利用相鄰線(xiàn)路外部電源進(jìn)行支援供電,恢復(fù)本線(xiàn)路失電區(qū)域的正常供電。但該工程背景下,網(wǎng)絡(luò)化支援供電方案的選擇尚缺少理論指導(dǎo),網(wǎng)絡(luò)化支援供電方式對(duì)故障恢復(fù)的影響尚不明確,網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)工程實(shí)施的可行性、必要性尚缺少實(shí)例分析。
目前,配電網(wǎng)故障恢復(fù)優(yōu)化問(wèn)題已有許多研究成果,主要求解方法有啟發(fā)式搜索方法和智能優(yōu)化方法。在前人工作的基礎(chǔ)上,結(jié)合城軌供電系統(tǒng)的基本要求和總體功能,從調(diào)度快速性和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性?xún)蓚€(gè)方面出發(fā),西南交通大學(xué)等單位的研究人員提出一種支援供電分層優(yōu)化算法。第一階段以開(kāi)關(guān)操作次數(shù)最少為目標(biāo),通過(guò)拓?fù)渌阉魃珊蜻x方案集;第二階段通過(guò)潮流計(jì)算檢驗(yàn)候選方案的可行性,找出中壓系統(tǒng)附加損耗最小的恢復(fù)方案。
目前,基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論進(jìn)行拓?fù)浠J茄芯枯旊娋W(wǎng)、配電網(wǎng)、城市軌道交通路網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)常用的方法。研究人員借鑒這些復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)涞暮?jiǎn)化原則和表示形式,首先建立網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)模式下的城軌供電系統(tǒng)拓?fù)淠P?;然后詳?xì)說(shuō)明支援供電的優(yōu)化目標(biāo)、約束條件和分層優(yōu)化求解過(guò)程;以五條線(xiàn)路的供電系統(tǒng)為分析實(shí)例,設(shè)計(jì)兩種故障模式,模擬所有故障情況并求解最優(yōu)恢復(fù)方案,分析網(wǎng)絡(luò)化支援供電方式對(duì)城軌供電系統(tǒng)供電可靠性、調(diào)度快速性和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響,同時(shí)也驗(yàn)證了所提模型和算法的適用性。
圖1 支援供電分層優(yōu)化算法流程
研究人員最后得出以下結(jié)論:
1)基于本研究建立的城軌供電系統(tǒng)拓?fù)淠P涂赡M不同故障情況,利用本研究提出的支援供電多目標(biāo)分層優(yōu)化算法,既通過(guò)開(kāi)關(guān)操作次數(shù)最少實(shí)現(xiàn)了調(diào)度快速的要求,又在該前提下通過(guò)中壓系統(tǒng)附加損耗最小保證了運(yùn)行經(jīng)濟(jì)的功能,快速給出開(kāi)閉所退出引起單失電區(qū)域的最優(yōu)故障恢復(fù)方案,為調(diào)度人員提供參考。
2)本研究以部分路網(wǎng)分散式供電系統(tǒng)為分析實(shí)例,網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)模式下,一個(gè)開(kāi)閉所退出且失電區(qū)域含換乘站時(shí),通過(guò)相同次數(shù)的開(kāi)關(guān)操作進(jìn)行跨線(xiàn)支援供電后,中壓系統(tǒng)附加有功損耗最多可減小128.9kW。相鄰兩個(gè)開(kāi)閉所同時(shí)退出且失電區(qū)域含換乘站時(shí),單條線(xiàn)路供電系統(tǒng)內(nèi)部支援能力不足的情況下,通過(guò)跨線(xiàn)支援供電均可恢復(fù)全部一、二級(jí)負(fù)荷供電。綜合不同故障模式下的各種故障情況,分析各換乘站處跨線(xiàn)支援供電的可行性和必要性,為分散式城軌供電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)工程的實(shí)施提供參考。
3)本研究采用的拓?fù)浣K悸贰⒅г╇娔P?、分層?yōu)化算法同樣適用于集中式供電系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)線(xiàn)網(wǎng)級(jí)能源調(diào)度是智能城軌能源系統(tǒng)的研發(fā)方向之一,因此,在新建線(xiàn)路集中式供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中,基于本研究方法,在考慮換乘站實(shí)施網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)工程、故障情況下網(wǎng)絡(luò)化支援供電的背景下,如何合理配置主變電所中主變壓器容量,可以在保證供電可靠性的前提下降低工程整體投資是下一步待研究?jī)?nèi)容。
以上研究成果發(fā)表在2021年第11期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》,論文標(biāo)題為“基于分層優(yōu)化的分散式城軌供電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化支援供電”,作者為劉煒、謝文君 等。