极端灾害复电调度优化模型
Optimization Model for Power Restoration Scheduling in Extreme Disasters
DOI: 10.12677/sg.2026.165017, PDF,    科研立项经费支持
作者: 吕晓杰*, 吴亚雄, 刘树楷:中国南方电网有限责任公司,广东 广州;杨金铎:贵州电网有限责任公司,贵州 贵阳;唐惠玲:广东工业大学物理与光电工程学院,广东 广州;吴杰康:广东工业大学自动化学院,广东 广州
关键词: 配电网;极端灾害;复电调度;优化模型;Distribution Network; Extreme Disasters; Power Restoration Scheduling; Optimization Models
摘要: 极端灾害给配电网带来多重不确定性,严重影响供电恢复。本文提出一种两阶段协同恢复方法:首先构建多不确定性模型,涵盖设备故障、负荷波动与分布式电源出力,建立关键设备故障概率模型及负荷动态响应模型;其次分析极端场景下配电网多模态运行特性与韧性瓶颈,构建灾前预防、灾中应急与灾后恢复的两阶段协同优化模型,目标为最小化负荷损失成本、最大化恢复节点数及最小化系统恢复时间,并考虑资源部署、功率平衡及抢修调度等约束。采用混合整数线性规划求解。在39节点系统上的仿真验证了该方法在提升复电效率与降低经济损失方面的有效性。
Abstract: Extreme disasters impose multiple uncertainties upon distribution networks. This paper proposes a two-stage collaborative restoration approach. Firstly, a multi-uncertainty model is constructed, encompassing equipment failures, load fluctuations, and distributed generation output. Probability models for critical equipment failures—such as lines and transformers—under disaster conditions are established, alongside dynamic response models for industrial, commercial, and residential loads. Secondly, the multi-modal operational characteristics and resilience bottlenecks of distribution networks under extreme scenarios are analysed, identifying critical issues during faults, supply-demand imbalances, and islanded operation states. Building upon this, a two-stage collaborative optimisation model is proposed, encompassing pre-disaster prevention, in-disaster emergency response, and post-disaster recovery. The model’s objectives are to minimise load loss costs, maximise the number of restored supply nodes, and minimise system restoration time, whilst accounting for constraints including resource deployment, power balancing, and repair scheduling. Finally, a solution method based on mixed-integer linear programming was designed. Its effectiveness in power restoration was demonstrated through simulation validation on a 39-node distribution network.
文章引用:吕晓杰, 吴亚雄, 刘树楷, 杨金铎, 唐惠玲, 吴杰康. 极端灾害复电调度优化模型[J]. 智能电网, 2026, 16(5): 147-162. https://doi.org/10.12677/sg.2026.165017

参考文献

[1] 张信哲, 秦文萍, 朱志龙, 等. 台风扰动下计及线路老化与连锁故障的输电网韧性评估[J]. 电网技术, 2024, 48(10): 4094-4108.
[2] 张海锋, 张懿夫, 张家郡. 面向极端灾害的配电网和通信网联合故障抢修恢复策略优化方法[J]. 电力系统及其自动化学报, 2025, 37(5): 149-158.
[3] 潘凯岩, 刘宏达, 赵瑞锋. 极端自然灾害下新型配电系统韧性提升技术综述与展望[J]. 电力系统自动化, 2026, 50(6): 1-15.
[4] 薛宇晴, 杨镜非, 许家乐. 风灾影响下考虑移动氢储能的配电网滚动恢复策略[J]. 电力系统及其自动化学报, 2026, 38(3): 114-123, 131.
[5] 张瑞, 田佳, 李璐璐, 等. 计及源/网不确定性的区域电网有功不平衡度评估[J]. 科学技术与工程, 2023, 23(32): 13854-13860.
[6] 杨廷天, 林星辛, 曾柯寒, 等. 暴雨灾害下计及移动应急电源优化的电网负荷恢复策略[J]. 中国电力, 2026, 59(2): 90-103.
[7] 唐文虎, 杨毅豪, 李雅晶, 等. 极端气象灾害下输电系统的弹性评估及其提升措施研究[J]. 中国电机工程学报, 2020, 40(7): 2244-2254, 2403.
[8] 苑子俊, 张衡, 时珊珊, 等. 考虑台风特征与线路故障双重不确定性的源-网-储协同规划[J]. 电力系统自动化, 2025, 49(24): 75-86.
[9] 袁杨, 张衡, 程浩忠, 等. 台风灾害下考虑多类型故障不确定性的源网荷协同弹性提升模型[J]. 电网技术, 2024, 48(6): 2541-2549.
[10] 侯慧, 俞菊芳, 谢宇风, 等. 数据驱动的台风灾害下配网10kV杆塔受损空间分布预测[J]. 电网技术, 2021, 45(9): 3681-3692.
[11] 黄婧杰, 聂焕, 张荐, 等. 主动配电网灾后韧性提升的孤岛划分与故障抢修协同方法[J]. 电力自动化设备, 2025, 45(10): 128-134.
[12] 吴振华, 边晓燕, 周波, 等. 计及信息-能量耦合节点重要度的主动配电网灾后孤岛划分方法[J]. 电力自动化设备, 2023, 43(2): 74-81.
[13] 杨澳萌. 台风灾害下配电网考虑应急资源灾前配置的应急抢修策略研究[D]: [硕士学位论文]. 南京: 南京理工大学, 2024.
[14] 马静, 李杰, 查裕成, 等. 基于受灾强度预测的灾前-灾中联合应急调度策略[J/OL]. 电网技术: 1-13.
https://doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2025.0965, 2025-11-14.
[15] 杨丽君, 吕雪姣, 李丹, 等. 含分布式电源的配电网多故障抢修与恢复协调优化策略[J]. 电力系统自动化, 2016, 40(20): 13-19.
[16] 祝昊, 付炜, 谢海鹏, 等. 考虑元件故障位置不确定性的维修队预调度与灾后派遣方法[J]. 电力自动化设备, 2024, 44(6): 161-168.
[17] 郁琛, 李尚轩, 谢云云, 等. 考虑交通网与配电网信息融合的台风后配电网抢修策略优化[J]. 电力系统自动化, 2022, 46(4): 15-24.
[18] 卢建刚, 赵瑞锋, 余志文, 等. 一种计及源荷不确定性的有源配电网动态故障恢复方法[J]. 自动化与仪器仪表, 2025(4): 289-293.
[19] 王红君, 陈智晴, 赵辉, 等. 考虑风光荷不确定性的配电网故障恢复策略[J]. 电网技术, 2022, 46(11): 4356-4364.
[20] 陈仕龙, 孙建华, 王健, 等. 台风灾害下考虑差异化动态调度的配电网综合韧性提升方法[J]. 电力自动化设备, 2025, 45(10): 3-11, 21.
[21] 梁振锋, 闫俊杰, 李江锋, 等. 极端暴雨灾害下城市配电网风险评估方法[J]. 电网技术, 2023, 47(10): 4180-4190.
[22] 曾振锋. 考虑柔性负荷和N-1故障的配电网规划方法[D]: [硕士学位论文]. 南昌: 南昌大学, 2024.
[23] 加鹤萍, 吴昌蔚, 刘敦楠, 等. 极端天气下含灵活资源的新型电力系统韧性研究综述[J]. 电力建设, 2026, 47(1): 90-111.
[24] 许寅, 吴翔宇, 王颖. 极端事件下基于城市分区电网孤岛运行的韧性提升技术研究及展望[J]. 供用电, 2024, 41(8): 45-53.
[25] 张晓, 毛艺静, 许彦, 等. 台风灾害下考虑调节特性的多元资源紧急协调调度[J]. 电力系统自动化, 2025, 49(24): 63-74.