考虑输配协同的变电站220 kV侧检修决策优化方法

李信燃; 唐爱红; 张侃君; 滕捷; 王文浩; 杨惠源; LI Xinran; TANG Aihong; ZHANG Kanjun; TENG Jie; WANG Wenhao; YANG Huiyuan

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考虑输配协同的变电站220 kV侧检修决策优化方法

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1. 武汉理工大学自动化学院，湖北省武汉市 430070； 2. 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院，湖北省武汉市 430077

最近更新：2025-06-09

DOI：10.7500/AEPS20240605002

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摘要

传统变电站220 kV侧设备检修过渡方法只考虑输电网网架重构方式，忽略了110 kV高压配电网重构对检修过渡期间输电阻塞的疏导作用。因此，文中提出一种考虑输配协同的变电站220 kV侧检修决策优化方法。首先，分析检修方式下输配电网过渡措施，并根据高压配电网网架拓扑结构提取出以联络矩阵为基本形式的区域高压配电网供电路径计算模型。进一步地，构建基于交流最优潮流的负荷转供模型计算输配电网接口支路运行边界，通过定义满足网络结构条件和运行边界约束的复合最小路以形成高压配电网可行拓扑状态。最后，根据拓扑结构性能指标寻求高压配电网最优运行状态，构建综合风险指标对输配电网检修过渡方案决策优化。通过对某电网局部系统进行变电站220 kV侧检修过渡方案分析，验证了所提方法的有效性。

关键词

变电站; 检修; 输电阻塞; 协同; 输电; 配电; 配电网; 重构; 风险评估

0 引言

变电站设备检修对于设备安全、有效运行具有重要作用，在提高设备可靠性的同时，也保障了电力系统安全可靠运行。变电站220 kV侧网架削弱严重、停电时间长的多间隔检修或全停检修场景导致变电站电气主接线方式变化、影响区域电网结构稳定性以及增加系统停电风险^［

1-3］。因此，为保证变电站设备检修停电期间区域电网的稳定性和重要用户的不间断供电，需制定合理的检修过渡方案。

目前，针对变电站220 kV侧检修过渡方案，多省市电网均采用“站外停运线路对接实现网架改造以及站内搭建电力转供通路实现重要负荷不间断供电”的方式对变电站设备检修停电期间的电网进行重构，以提高供电可靠性。但检修方式下重构后的输电网面临因网架结构变化造成的潮流分布大幅度转移所带来的输电阻塞风险。部分地区电网为大负荷受端型网络，缺乏可控的发电资源，而110 kV高压配电网作为220 kV输电系统的下级网络，具有站间联络丰富、网架结构灵活、转供半径大等特点，可通过高压配电网拓扑重构改变输电系统潮流分布情况^［

4-6］。因此，在变电站220 kV侧检修过渡方案决策研究中有必要考虑输配两级电网协同优化，本文中输、配电网分别指220 kV输电系统和110 kV高压配电网。

现有的输配电网协同优化模型研究涉及电力系统供电恢复和有源配电网优化等内容。文献［

7-8］考虑有源配电网支撑输电网供电恢复的能力，构建输配协同电网并行恢复模型。文献［9］提出输配协同方式下的分布式电源最大接入容量计算方法，利用异构分解算法将输配电网交替进行优化计算。文献［10］提出分散决策模型用于求解输电网机组和配电网分布式电源的最优运行状态。较少研究对缓解变电站检修方式下输电阻塞的输配电网优化机制展开深入探讨。此外，在输配电网优化模型求解算法方面，目前常采用的方法有启发式算法^{［参考文献 11-12}11-12］、线性规划方法^{［参考文献 13

百度学术}13］、分布式协同优化算法^{［参考文献 14-15}14-15］等。但上述优化方法存在求解含输配电网大量开关变量优化问题时易陷入局部最优解、难与风险评估中蒙特卡洛模拟抽样相结合的问题。

国内外学者针对检修决策方法开展了相应的研究。文献［

16-17］构建变电站和配电网设备状态检修决策模型，用于对设备检修方式和时段进行合理安排。文献［18-19］提出电网机组组合和检修计划的联合优化方法，以保障系统可靠经济运行。文献［20］构建变电站设备检修优先级决策指标对检修成本和风险开展量化评估。文献［21］考虑了配电网开关设备的操作策略对配电网检修决策的影响。上述研究主要从状态检修决策、机组组合与检修计划协同优化、设备检修策略等方面进行检修决策方法研究，未能从变电站设备检修停电角度考虑如何决策输配电网运行方式以最小化系统运行风险。

为解决上述问题，本文提出一种考虑输配协同的变电站220 kV侧检修决策优化方法。该方法包含输电网和配电网2个层级，输配电网层级的模型分别由基于转供矩阵和连通矩阵的输电网检修过渡方案生成模型以及基于复合最小路的高压配电网重构模型构成。同时，提出了检修过渡期间输电阻塞管控模型以描述检修方式下输配电网交互机制，并引入失负荷风险、电压越限风险、输电线路过载风险3种指标，基于综合风险指标对变电站220 kV侧输配电网检修过渡方案进行决策优化。

1 变电站220 kV侧检修过渡措施及高压配电网网架模型

1.1　输配电网检修过渡措施

变电站220 kV侧检修过渡方案包括输配电网2个层级的网架重构内容。在输电网层级，一方面通过站外输电线路组合对接提升系统网架稳定性，另一方面通过搭建电力转供通路实现负荷不间断供电；在高压配电网层级，通过调整高压配电网运行状态解决检修过渡期间的输电阻塞问题。在对变电站220 kV侧检修过渡方案研究时，需充分考虑输配电网过渡措施的协调关系，以寻求最优检修过渡方案。

以图1所示的输配电网结构为例说明变电站220 kV侧检修过渡方案的具体形式。

图1 输配电网拓扑结构示意图

Fig.1 Schematic diagram of topology transmission and distribution network

图1中，S1至S6为220 kV变电站，S3变电站220 kV侧为典型的双母线接线形式，通过L1、L2、L3、L4这4条进线与输电网相连，通过两台主变压器（简称主变）与高压配电网相连。高压配电网按照有110 kV线路相连、彼此之间没有被220 kV变电站隔离以及地理位置相近3个原则，划分为R1、R2、R3多个区域高压配电网，如图1中红色虚框所示。

以S3变电站多间隔检修期间导致进线L1、L2、L3及一台站内主变停运为例，为保证检修期间系统网架的稳定性，站外被迫停运的L1、L2、L3线路可以通过多种对接方式进行组合运行，以稳固输电系统网架。此外，未进行站外对接的输电线路可通过搭建站内电力转供通路实现下网负荷不间断供电。当输电网层面采取L1、L3组合对接和L2搭建站内电力转供通路的过渡措施时，线路L2、L4承担了更多的电量输送任务导致输电阻塞。进而，通过改变高压配电网主备供拓扑结构和110 kV变电站站内断路器开闭状态，将负荷从重负荷部分转移到轻负荷部分，以消除检修过渡期间的输电阻塞。

1.2　高压配电网网架矩阵模型

高压配电网拓扑重构一般通过变电站间联络线路断路器的开闭状态改变系统网架结构，以及通过110 kV变电站高压侧母联断路器的开闭状态改变站内运行方式。高压配电网网架结构常采用辐射型接线、T形接线和链式接线作为典型接线模式，220 kV变电站通过上述典型接线模式与若干110 kV变电站联系。

将图1中R3区域高压配电网拓扑展开为图2（a）所示的链式结构。

图2 高压配电网网架特征提取

Fig.2 Feature extraction of high-voltage distribution network

为突出高压配电网网架与负荷的连接关系，将110 kV主变和此供电通道所带负荷聚合为负荷容量单元，如图2（a）中虚线框所示。图中：TD表示输配电网接口支路；B表示断路器开关元件；U表示110 kV变电站负荷容量单元。为简化高压配电网拓扑重构的开关动作逻辑关系，将开关元件同时闭合才能实现此段线路供电的断路器等效为开关元件组CB。将区域高压配电网电气接线图2（a）转化为元件功能关系图2（b）。进一步地，以电源作为起点，负荷作为终点，图2（b）中的每个等效元件及负荷容量单元可被简化为一段弧线（k₁至k₁₂），从而将元件功能关系图转化为供电路径计算图2（c），并形成包含区域高压配电网网架结构信息的联络矩阵。实际元件、等效元件与弧编号的对应关系见附录A表A1。

根据 $N_{n}$ 节点供电路径计算图，定义相应的 $N_{n}$ 阶联络矩阵 $C = [c_{m n}]$ 。矩阵C中的元素 $c_{m n}$ 为0表示节点mn之间无弧线直接相连，不为0则表示有弧线相连。联络矩阵的列方向为出发节点编号，行方向为进入节点编号。因此，若节点mn的弧线是双向的，则 $c_{m n} = c_{n m}$ ；若是单向的，则 $c_{m n} \neq c_{n m}$ 。图2（c）供电路径计算图对应的联络矩阵C见附录A式（A1）。

定义乘法运算 $C^{2} = [c_{m n}^{(2)}]$ 。

c_{m n}^{(2)} = \sum_{k_{w} = 1}^{N_{n}} c_{m k_{w}} c_{k_{w} n}

（1）

式中： $c_{m n}^{(2)}$ 为所有从节点m到节点n长度为2的最小路。

同理，联络矩阵C的r次方为：

C^{r} = C C^{r - 1} = [c_{m n}^{(r)}] r = 2,3, \dots, N_{n} - 1

（2）

c_{m n}^{(r)} = \sum_{k_{w} = 1}^{N_{n}} c_{m k_{w}} c_{m n}^{(r - 1)}

（3）

高压配电网供电路径只关注电源起点到负荷终点之间的最小路。因此，只需求 $C^{2}, C^{3}, \dots, C^{N_{n} - 1}$ 中的某一行元素即可求电源点到负荷点的所有最小路。根据图2（c）供电路径计算图对应的联络矩阵C求取最小路，见附录A式（A2）。

高压配电网的负荷供电路径决定输配电网接口支路功率，通过改变断路器开闭状态可调整高压配电网运行状态，进而影响输配电网接口支路功率。

2 考虑输配协同的变电站220 kV侧最优检修过渡方案

2.1　输电网检修过渡方案生成方法

设变电站220 kV侧设备检修停电期间，共计 $N_{m}$ 条线路和 $N_{T}$ 台主变被迫停运。对 $N_{m}$ 条线路进行编号，记作 $L_{c} (c \in [1, N_{m}])$ ，定义转供矩阵 $X = [x_{1}, x_{2}, \dots, x_{N_{m}}]$ 表示 $N_{m}$ 条线路通过搭建电力转供通路与被迫停运主变的连接情况。X中元素 $x_{c}$ 为0-1整数变量， $x_{c}$ 为1表示站外线路 $L_{c}$ 与主变相连，为0则表示不相连。

转供矩阵X中的元素需满足式（4）。

\sum_{c = 1}^{N_{m}} x_{c} \leq N_{T}

（4）

式（4）表示搭建的站内电力转供通路总数不能大于被迫停运的主变数量。

同时，被迫停运的站外线路可以通过组合对接的形式以保障电网稳定性。定义连通矩阵Z定量描述被迫停运线路对接情况，其中，Z为 $N_{m}$ 阶方阵，Z中元素 $z_{c b}$ 为0-1整数变量， $z_{c b}$ 为1表示站外线路 $L_{c}$ 和 $L_{b}$ 对接，为0则表示不对接。

受线路组合对接工程实施条件的影响，停运线路不能任意组合。连通矩阵Z中的元素需要满足：

z_{c b} = z_{b c} \forall c, b \in [1, N_{m}]

（5）

0 \leq \sum_{c = 1}^{N_{m}} z_{c b} \leq 1 \forall b \in [1, N_{m}]

（6）

0 \leq \sum_{b = 1}^{N_{m}} z_{c b} \leq 1 \forall c \in [1, N_{m}]

（7）

\sum_{c = 1}^{N_{m}} (x_{c} \sum_{b = 1}^{N_{m}} z_{c b}) = 0 c, b \in [1, N_{m}]

（8）

z_{c b} = 0 c, b \in N_{d l}

（9）

式中： $N_{d l}$ 为同塔双回线节点集合。

式（5）表示连通矩阵Z为对称矩阵；式（6）和式（7）表示站外停运线路最多与一条其他线路对接；式（8）表示停运站外线路不能同时采取组合对接和搭建电力转供通路过渡措施；本文不考虑站外线路对接走廊分布限制，式（9）表示仅考虑同塔双回线之间不能组合对接的限制条件。

2.2　检修过渡期间输电阻塞管控模型

对输电网检修过渡方案对应的输电系统运行方式进行潮流计算，通过高压配电网拓扑重构将输电系统阻塞线路所带下网负荷进行转移。构建基于交流最优潮流的负荷转供模型^［

22］：

m i n \sum_{(i, k) \in C^{T D}} |Δ P_{i k, y} |

（10）

式中： $C^{T D}$ 为输配电网接口支路集合；（i，k）表示支路ik； $Δ P_{i k, y}$ 为接口支路ik上的负荷转供量，y为迭代次数，其最大值为y_max。

1）等式约束：潮流方程约束，如式（11）至式（14）所示。

P_{i, y} = V_{i, y} \sum_{j \to i} V_{j, y} (G_{i j} c o s θ_{i j, y} + B_{i j} s i n θ_{i j, y})

（11）

Q_{i, y} = V_{i, y} \sum_{j \to i} V_{j, y} (G_{i j} s i n θ_{i j, y} - B_{i j} c o s θ_{i j, y})

（12）

P_{i, y} - P_{L D, i, y} + \sum_{(i, k) \in C^{T D}} Δ P_{i k, y} = 0 i \in N_{D}

（13）

Q_{i, y} - Q_{L D, i, y} + ε \sum_{(i, k) \in C^{T D}} Δ P_{i k, y} = 0 i \in N_{D}

（14）

式中： $P_{i, y}$ 、 $Q_{i, y}$ 分别为节点i的有功和无功功率； $j \to i$ 表示j是与母线节点i直接相连的母线节点； $V_{i, y}$ 、 $V_{j, y}$ 分别为节点i、j的电压； $G_{i j}$ 、 $B_{i j}$ 分别为导纳矩阵第i行、第j列元素的实部和虚部； $θ_{i j, y}$ 为线路两端相角差； $P_{L D, i, y}$ 、 $Q_{L D, i, y}$ 分别为节点i的有功和无功负荷； $ε$ 为无功功率比值； $N_{D}$ 为系统中负荷母线节点集合。

2）模型中考虑的不等式约束如式（15）至式（20）所示。负荷转供量上下限约束为：

0 \leq \sum_{(i, k) \in C^{T D}} Δ P_{i k, y} \leq P_{L D, i, y} i \in N_{D}

（15）

发电机有功和无功出力上下限约束为：

P_{G, i}^{m i n} \leq P_{G, i, y} \leq P_{G, i}^{m a x} i \in N_{G}

（16）

Q_{G, i}^{m i n} \leq Q_{G, i, y} \leq Q_{G, i}^{m a x} i \in N_{G}

（17）

式中： $P_{G, i, y}$ 、 $Q_{G, i, y}$ 分别为节点i上发电机有功和无功出力； $P_{G, i}^{m a x}$ 、 $P_{G, i}^{m i n}$ 和 $Q_{G, i}^{m a x}$ 、 $Q_{G, i}^{m i n}$ 分别为发电机有功和无功出力上、下限；N_G为系统中发电机母线节点的集合。

输电线路传输容量约束为：

| T_{l, y} | \leq T_{l}^{m a x} l \in L

（18）

| T_{l_{0}, y} | \leq T_{l_{0}}^{m a x} l_{0} \in L_{0}

（19）

式中： $T_{l, y}$ 、 $T_{l_{0}, y}$ 分别为输电线路l、站内电力转供通路l₀的实际传输功率； $T_{l}^{m a x}$ 、 $T_{l_{0}}^{m a x}$ 分别为输电线路l管控容量和站内电力转供通路l₀的额定容量；L为系统中所有输电线路的集合； $L_{0}$ 为站内电力转供通路的集合。

节点电压上下限约束为：

V_{i}^{m i n} \leq V_{i, y} \leq V_{i}^{m a x} i \in N_{b u s}

（20）

式中： $V_{i}^{m a x}$ 、 $V_{i}^{m i n}$ 分别为节点电压上、下限； $N_{b u s}$ 为系统中所有母线的集合。

根据负荷转供计算结果，可由式（21）对输配电网接口支路运行边界值进行更新^［

6］。

P_{i k, y}^{O B} = \{\begin{array}{l} P_{i k, y - 1}^{O B} + Δ P_{i k, y} Δ P_{i k, y} < 0 \\ P_{i k, y - 1}^{O B} Δ P_{i k, y} \geq 0 \end{array}

（21）

式中： $P_{i k, y}^{O B}$ 为接口支路ik允许的最大有功功率。

2.3　高压配电网可行拓扑状态

根据更新后的输配电网接口支路运行边界值 $P_{i k}^{O B}$ ，驱动各接口支路所载负荷大于运行边界值的区域高压配电网进行拓扑重构。

由电源点到负荷点之间的最小路组合而成，并将满足给定准则的路的集合定义为复合最小路S。

准则1：任意的高压配电网负荷容量单元需选择其供电路径，不能出现失电负荷单元。因此，区域高压配电网电源点到负荷点的复合最小路必须包含全体负荷容量单元对应的弧编号。

定义集合运算^［

23］：

\{\begin{array}{l} Φ (I) = \{k_{t} |k_{t} = 1, k_{t} \in I; k_{t} = 0, k_{t} \notin I\} \\ V_{s u m} = \sum_{k_{t} \in I} k_{t} \end{array}

（22）

式中：I为待运算集合； $k_{t}$ 为区域高压配电网弧编号集合K中的元素， $t = 1,2, \dots, N_{a}$ ； $N_{a}$ 为弧编号集合K全体元素个数； $V_{s u m}$ 为集合I的元素和。

构造一个新的集合 $L_{a}$ ：

\{\begin{array}{l} L_{a} = {Φ (S) ⋂ Φ (H)} \\ V_{s u m}^{'} = \sum_{k_{a} \in L_{a}} k_{a} \end{array}

（23）

式中：H为负荷容量单元对应的弧编号集合； $k_{a}$ 为集合 $L_{a}$ 中的元素，a=1，2， $\dots, N_{U}$ ； $N_{U}$ 为负荷容量单元对应的弧编号集合元素个数； $V_{s u m}^{'}$ 为集合 $L_{a}$ 元素和。

若 $V_{s u m}^{'} = N_{U}$ ，则表示复合最小路中包含全体负荷容量单元对应的弧编号；若 $V_{s u m}^{'} \neq N_{U}$ ，则表示不符合复合最小路的准则1。

准则2：配电网网架结构要求以开环状态运行。供电路径计算图中的环路表示高压配电网供电路径呈闭环运行，出现环路即不满足开环状态运行的要求。

从供电路径计算图中的任意节点出发，通过深度优先搜索算法搜索图中的环路，形成区域高压配电网环路集合M。

构造一个新的集合 $L_{g (f)}$ ：

\{\begin{array}{l} L_{g (f)} = {Φ (S) ⋂ Φ (M_{(f)})} \\ V_{g (f)} = \sum_{k_{g} \in L_{g (f)}} k_{g} \end{array}

（24）

式中： $M_{(f)}$ 为区域高压配电网环路集合M中的第f个环路； $V_{g (f)}$ 为第f个环路集合元素和。

设区域高压配电网环路集合共有 $N_{l}$ 个环路，第f个环路集合中共有 $n_{f}$ 个元素，若 $V_{g (f)} \neq n_{f}$ ，则表明复合最小路中不包含此环路；若 $V_{g (f)} = n_{f}$ ，则不符合复合最小路的准则2。

满足上述两个准则的复合最小路S为：

S = {k_{m} | k_{m} \in K, V_{s u m}^{'} = N_{U}, V_{g (f)} \neq n_{f}} f = 1,2, \dots, N_{l}

（25）

式中： $k_{m}$ 为集合K中满足上述两个准则的元素。

高压配电网可行拓扑状态除了满足网络结构条件限制外，还需满足运行边界限制。根据复合最小路可知每个负荷容量单元对应的供电路径。设某区域高压配电网中有p个负荷容量单元，供电电源数为q。定义p×q维的供电路径矩阵D为：

D = [ξ_{d w}]_{p \times q} = [\begin{matrix} ξ_{11} & ξ_{12} & \dots & ξ_{1 q} \\ ξ_{21} & ξ_{22} & \dots & ξ_{2 q} \\ ⋮ & ⋮ & ⋮ \\ ξ_{p 1} & ξ_{p 2} & \dots & ξ_{p q} \end{matrix}]

（26）

式中： $ξ_{d w}$ 为第d个负荷容量单元 $U_{d}$ 与第w个电源点可达的供电通道。若 $U_{d}$ 由第w个电源点供电，则 $ξ_{d w} = 1$ ，否则， $ξ_{d w} = 0$ 。

定义负荷容量单元负载向量 $L_{U}$ 为：

L_{U} = [P (U_{1}), P (U_{2}), \dots, P (U_{p})]

（27）

式中： $P (U_{p})$ 为负荷容量单元 $U_{p}$ 所带负荷大小。

根据供电路径矩阵D和负荷容量单元负载向量 $L_{U}$ 可得到接口支路ik的负荷分配向量T为：

T = L_{U} D

（28）

负荷分配向量T中元素 $T_{i k}$ 表示接口支路ik所带负荷大小，需满足接口支路ik的运行边界值：

T_{i k} \leq P_{i k, y}^{O B}

（29）

满足网络结构条件及运行边界值限制的所有复合最小路构成区域高压配电网的可行拓扑状态。

2.4　变电站220 kV侧检修决策优化

2.4.1　最优高压配电网拓扑结构

最优高压配电网拓扑结构即在高压配电网可行拓扑状态集合中寻求一种满足220 kV变电站负载最均衡且负荷容量单元供电路径变化次数最少两项性能指标的拓扑结构，高压配电网拓扑结构综合性能指标 $F_{m i n}$ 如式（30）所示。

F_{m i n} = γ + ω

（30）

式中： $γ$ 为220 kV变电站负载均衡率； $ω$ 为负荷容量单元供电路径变化次数。 $γ$ 和 $ω$ 均为采用Min-Max归一化后的指标。

通过式（31）计算各220 kV变电站负载率：

χ (S i) = \frac{1}{P_{i}^{m a x}} \sum_{k = 1}^{N_{i}^{T D}} T_{i k}

（31）

式中： $χ (S i)$ 为220 kV变电站 $S i$ 的负载率； $P_{i}^{m a x}$ 为220 kV变电站 $S i$ 主变额定有功功率； $N_{i}^{T D}$ 为变电站 $S i$ 的输配接口支路数量。

以220 kV变电站负载率均方差的形式描述各变电站所带负荷的均衡程度 $γ$ ：

\{\begin{array}{l} γ = \sqrt[]{\frac{1}{N_{s}} \sum_{i = 1}^{N_{s}} (χ (S i) - χ_{0})^{2}} \\ χ_{0} = \sum \frac{χ (S i)}{N_{s}} \end{array}

（32）

式中： $χ_{0}$ 为变电站平均负载率； $N_{s}$ 为220 kV变电站数量。

通过终态供电路径矩阵D与初态供电路径矩阵 $D_{0}$ 的对比，得到各区域高压配电网负荷容量单元供电路径变化次数 $ω$ 的表达式为：

ω = \frac{1}{2} \sum_{d = 1}^{p} \sum_{w = 1}^{q} | D (d, w) - D_{0} (d, w) |

（33）

2.4.2　最优输配电网检修过渡方案决策

对于N种出现阻塞情况的输电网检修过渡方案，高压配电网层面对应形成N种最优拓扑结构，最终生成N种输配电网检修过渡方案。为保证变电站220 kV侧设备检修停电期间网架结构的最大稳定性和可靠性，需要在备选方案中选取最优的输配电网检修过渡方案。

本文基于风险分析对检修过渡方案进行风险定量评估和优选，由于主要面向输电系统网架结构进行风险评估，在对备选方案进行风险分析中，将各区域高压配电网最优拓扑结构对应的下网负荷等效为输电网母线处的固定负荷。同时，为全面描述输电系统运行风险，选取失负荷风险 $R_{c}$ 、电压越限风险 $R_{u}$ 、输电线路过载风险 $R_{l}$ 反映系统的越限和充裕性情况^［

24］，计算公式为：

\{\begin{array}{l} R_{c} = \sum_{s = 1}^{K_{s}} P (E_{s}) S_{c} (E_{s}) \\ S_{c} (E_{s}) = \frac{P_{c} (E_{s})}{P_{l o a d}} \times 100 % \end{array}

（34）

式中： $K_{s}$ 为系统状态数量； $P (E_{s})$ 为系统状态 $E_{s}$ 的概率； $S_{c} (E_{s})$ 为系统状态 $E_{s}$ 下的负荷削减严重度； $P_{c} (E_{s})$ 为系统状态 $E_{s}$ 下的负荷削减量标幺值； $P_{l o a d}$ 为当前系统负荷标幺值。

\{\begin{array}{l} R_{u} = \sum_{s = 1}^{K_{s}} P (E_{s}) S_{u} (E_{s}) \\ S_{u} (E_{s}) = \sum_{i \in N_{b u s}}^{} \frac{e^{m a x (V_{i} - 1.05,0.95 - V_{i}, 0)} - 1}{e - 1} \end{array}

（35）

式中： $S_{u} (E_{s})$ 为系统状态 $E_{s}$ 下的电压越限严重度。

\{\begin{array}{l} R_{l} = \sum_{s = 1}^{K_{s}} P (E_{s}) S_{l} (E_{s}) \\ S_{l} (E_{s}) = \sum_{l = 1}^{L} \frac{e^{m a x (P_{l} - P_{l m a x}, 0)} - 1}{e - 1} \end{array}

（36）

式中： $S_{l} (E_{s})$ 为系统状态 $E_{s}$ 下的输电线路过载严重度； $P_{l}$ 为输电线路实际有功功率； $P_{l m a x}$ 为输电线路额定有功功率；L为输电线路数。

为弥补层次分析法主观性带来的不足，将层次分析法与熵权法结合为组合赋权法，对包含失负荷风险、电压越限风险、输电线路过载风险的系统综合风险指标 $\bar{R}$ 进行赋权^［

25］：

\bar{R} = v_{1} R_{c} + v_{2} R_{u} + v_{3} R_{l}

（37）

式中： $v_{1}$ 、 $v_{2}$ 、 $v_{3}$ 为权重系数。

v_{h} = \frac{\sqrt[]{w_{A, h} w_{E, h}}}{\sum_{h = 1}^{3} \sqrt[]{w_{A, h} w_{E, h}}}

（38）

式中： $w_{A, h}$ 为第h个指标的层次分析法权重； $w_{E, h}$ 为第h个指标的熵权法权重。

对于全体输配电网检修过渡方案，最终选取综合风险指标最小的方案作为最优检修过渡方案。检修决策优化流程如图3所示。

图3 检修决策优化流程图

Fig.3 Flow chart of maintenance decision optimization

3 算例分析

为验证本文所提方法的有效性，以某地区局部输电系统和高压配电系统为例，分别校验所提方法对500 kV变电站与220 kV变电站的220 kV侧设备检修停电期间最优过渡方案决策的适用性。仿真系统结构及参数见附录B。

3.1　220 kV变电站220 kV侧检修过渡方案

根据本文所提方法对S4变电站220 kV侧全停检修情况进行最优过渡方案决策，多间隔检修情况下保留部分进线和主变即可。采用层次分析法计算式（37）中的权值分别为0.66、0.17和0.17。

S4变电站站外线路L5至L9上所流经的电量通过站内两台主变向高压配电网输送，其中L5、L6为同塔双回线。当S4变电站全停检修时，5条进线与下网负荷失去联系，故在输电网层面需同时采取搭建站内电力转供通路、站外停运线路组合对接两种检修过渡措施。

输电网层面可以采取单电力通路或双电力通路方案，见附录C图C1。在满足转供矩阵X与连通矩阵Z的约束条件下，形成42种输电网层面的检修过渡方案，见附录C表C1。

基于上述系统参数，分别对以下5种方式的检修过渡方案进行分析：

方式1：搭建一条电力转供通路、进行站外线路对接且进行高压配电网重构；

方式2：搭建两条电力转供通路、进行站外线路对接且进行高压配电网重构；

方式3：搭建两条电力转供通路、进行高压配电网重构，但站外线路不对接；

方式4：搭建一条电力转供通路、进行站外线路对接，但不进行高压配电网重构；

方式5：搭建两条电力转供通路、进行站外线路对接，但不进行高压配电网重构。

方式1中输电线路负载率控制在90%以下时最优检修过渡方案为方案11，如附录D图D1所示。进线L6与进线L8、进线L7与进线L9组合对接，进线5搭建电力转供通路连接站内主变，同时R1区域高压配电网内开关U30-U31（即U30与U31之间的开关）断开，开关S1-U34闭合；区域高压配电网R2内开关S3-U25断开，开关U23-U25闭合。

此方案中，在采取输电网过渡措施后，线路L5流过的功率为184 MW，出现输电阻塞情况。根据本文所提负荷转供模型计算输配电网接口支路运行边界，分为输电线路负载率控制在90%和80%以下两种情况进行高压配电网重构，运行边界计算结果见附录D图D2。

输电线路负载率控制在90%以下时，TD11、TD12支路运行功率边界值降低，驱动R1、R2区域高压配电网拓扑重构。通过R1、R2区域高压配电网的开关操作将变电站S4所带部分负载转移到变电站S1和S3，以消除线路L5的输电阻塞，经优化后的线路潮流负载率如图4所示。

图4 方式1输电线路负载率

Fig.4 Load rate of transmission line in mode 1

当输电线路负载率控制在80%以下时，TD11和TD12支路运行边界值均降低，驱动R1和R2区域高压配电网进行拓扑重构，最优高压配电网拓扑结构见附录D图D3。R1区域高压配电网中，开关S1-U34闭合，开关S4-U30断开；R2区域高压配电网中，开关U23-U25闭合，开关S3-U25断开。上述高压配电网开关操作表明，为了将线路负载率控制在80%以下，须将变电站S4所带负载更多地转移至变电站S1，以减少线路L5流过的功率，最终实现图4所示的线路负载率均在80%以下。

方式2线路负载率控制在90%以下的情况中最优检修过渡方案为方案35，如附录D图D4所示。进线L7与进线L8组合对接，进线L5与进线L9搭建电力转供通路来连接站内主变，进线L6停运，R1高压配电网中开关U28-U29、开关U30-U31断开，开关S1-U34、开关U29-U30闭合。

此方案中采取输电网过渡措施后，线路L5流过的功率为132 MW，出现输电阻塞情况。各接口支路运行边界更新结果见附录D图D5，TD11接口支路运行边界降低，驱动R1高压配电网拓扑重构，将变电站S4所带部分负载被转移到变电站S1。

对比分析方式1和方式2中的最优检修过渡方案可知，由于方案11中只有进线L5搭建了电力转供通路带站内主变运行，而线路L5的额定输送容量为120 MW，无法承担变电站S4的183 MW负荷，故需要更多地降低TD11支路运行边界以实现S4变电站负荷转移。方案35中进线L5、L9搭建电力转供通路为变电站S4负荷供电，缓解了线路L5供电压力，TD11支路运行边界更少地下降即可消除线路L5上的输电阻塞。

此外，比较方式1和方式2中的最优过渡方案系统风险指标见表1。由表1可以看出，双电力转供通路的搭建对于减少变电站检修期间下网负荷损失和提升系统网架可靠性具有重要作用。

表1 方式1和2最优过渡方案风险指标

Table 1 Risk indicators of optimal transitional schemes for mode 1 and 2

最优

方案

风险指标

切负荷

电压越限

线路过载

综合指标

方案11

1.62×10^-4

5.02×10^-5

1.86×10^-4

1.48×10^-4

方案35

1.11×10^-4

5.46×10^-5

1.75×10^-4

1.14×10^-4

方式3下的方案35中，线路L7和L8不组合对接，只有线路L5和L9搭建电力转供通路带站内主变运行。非组合对接检修的条件下，因失去线路L7+L8通路，线路L10向变电站S5输送的功率增加，此时变电站S5更多由500 kV变电站通过线路L10、L11、L12提供功率支撑。线路L9向变电站S4输送功率下降，线路L5向变电站S4输送的功率提升，此时线路L5流过的功率为144 MW。相较于方式2下的方案35，TD11接口支路运行上限减少更多，以驱动R1区域高压配电网拓扑重构，最终控制线路负载率在90%以下，如附录D图D6所示。

对方式2和方式3下的方案35进行风险分析，如表2所示，方式2的系统风险值均小于方式3，且方式2的切负荷风险指标相对于方式3显著降低。通过线路L7和L8组合对接，变电站S3和S5可实现双回路供电，相较于方式3下的网架结构，变电站S3和S5只有一条输电线路供电，表2中风险值表明方式2下的系统网架具有更高的可靠性。因此，线路组合对接不仅能够解决检修期间站外线路停运的问题，还能改善系统中的潮流分布情况并提升系统网架可靠性。

表2 不同方式风险指标

Table 2 Risk indicators for various modes

方式	风险指标
方式	切负荷	电压越限	线路过载	综合指标
方式2	1.11×10^-4	5.46×10^-5	1.75×10^-4	1.14×10^-4
方式3	3.69×10^-4	6.97×10^-5	4.59×10^-4	3.33×10^-4

方式4中完成输电网过渡措施后，在不采取高压配电网重构缓解输电阻塞的情况下，方案1至15的输电线路最高线路负载率见附录E图E1。此方式下，由于变电站S4全停检修期间系统网架拓扑结构发生较大变化，方式4中各检修过渡方案均存在不同程度的输电阻塞问题。若不采取高压配电网重构措施，则在方式4中无可行检修过渡方案，表明在变电站检修过渡期间采取高压配电网重构缓解输电阻塞是必要的。

方式5中完成输电网过渡措施后，在不采取高压配电网重构缓解输电阻塞的情况下，方案16至42的输电线路最高负载率见附录E图E2。此方式下只有过渡方案40、41、42的线路负载率在额定范围内，计算方案40、41、42风险指标，并将此3种方案风险指标与方式2中最优检修过渡方案35风险指标进行对比，如表3所示。

表3 不同方案风险指标

Table 3 Risk indicators for various schemes

方案	风险指标
方案	切负荷	电压越限	线路过载	综合指标
方案35	1.11×10^-4	5.46×10^-5	1.75×10^-4	1.14×10^-4
方案40	2.02×10^-4	5.82×10^-5	3.09×10^-4	1.99×10^-4
方案41	2.37×10^-4	5.81×10^-5	3.75×10^-4	2.32×10^-4
方案42	2.21×10^-4	6.03×10^-5	2.88×10^-4	2.12×10^-4

通过表3可以看出，方式5中的最优检修过渡方案为方案40，而方式2中通过采取高压配电网重构措施消除输电阻塞后，方案16至39即可作为备选检修过渡方案参与决策优化，且方案35的风险值小于方案40、41、42。这表明，考虑输配电网过渡措施的检修过渡方案能将因网架重构导致潮流越限的过渡方案纳入备选方案集合，避免出现无备选方案可选或备选方案网架可靠性并非最优的情况。

对考虑输配电网过渡措施的42种检修过渡方案进行风险分析，并分为线路负载率在90%和80%以下两种情况决策最优检修过渡方案见图5。由图5可知，不同线路负载率对系统综合风险值有一定影响。由于风险评估是故障后果严重程度和故障概率的乘积，若将低失效率线路所带负荷转移至高失效率线路供电，在相同故障后果情况下，高失效率线路停运时对应的系统状态概率更高，导致此状态下的系统风险指标偏高。因此，出现了方案10、方案12等线路负载率降低，而系统综合风险指标升高的情况。

图5 备选方案综合风险指标

Fig.5 Comprehensive risk indicators for alternative schemes

由图5可知，当输电线路负载率控制在90%以下时，最优检修过渡方案为方案35。当输电线路负载率控制在80%以下时，最优检修过渡方案为方案21，进线L6与进线L8组合对接，进线L9停运，进线L5与进线L7搭建电力转供通路，R1区域高压配电网中开关S1-U34、S3-U27闭合，开关U30-U31、U27-U28断开，R3区域高压配电网中开关U15-U20闭合，开关U19-U20断开。

3.2　500 kV变电站220 kV侧停电检修过渡方案

如附录F图F1所示，S7为500 kV变电站，其220 kV侧为双母线接线形式，500 kV电网通过S7变电站两台主变为220 kV系统输送电量。以全停检修为例说明本文方法在500 kV站的适用情况，输电网层面备选过渡方案见附录F表F1。

将500 kV电网通过S7变电站500 kV侧传输的功率视为上网等效电源。当S7变电站220 kV侧全停检修时，4条出线全部停运，上网等效电源与输电系统中断，此时，系统功率严重不平衡。此外，检修过渡期间部分220 kV出线传输压力变大，出现输电阻塞现象。因此，需要采取高压配电网拓扑重构措施对输电系统下网负荷分布情况进行优化，以缓解输电阻塞。采用本文所提方法对方式2下的S7变电站220 kV侧检修过渡方案进行决策，各备选方案风险指标如表4所示。

表4 备选方案风险指标对比

Table 4 Comparison of risk indicators for alternative schemes

备选方案	风险指标
备选方案	切负荷	电压越限	线路过载	综合指标
方案1	1.479×10^-4	5.519×10^-5	4.399×10^-4	1.815×10^-4
方案2	1.479×10^-4	5.508×10^-5	4.438×10^-4	1.823×10^-4
方案3	1.508×10^-4	5.512×10^-5	4.748×10^-4	1.901×10^-4
方案4	1.531×10^-4	5.502×10^-5	4.796×10^-4	1.929×10^-4

由表4可知，方案1为最优检修过渡方案，出线L2与出线L11组合对接，出线L1与出线L12搭建站内电力转供通路，采取输电网过渡措施后线路L12出现输电阻塞情况。在高压配电网重构第1次迭代过程中，R6区域高压配电网中开关U3-U4断开，开关U2-U3闭合，R5高压配电网中开关U9-S6、U10-S6断开，开关U8-U10、U7-U9闭合。完成第1次高压配电网开关操作后，线路负载率如附录F图F2所示，需再次进行高压配电网重构以消除线路L1输电阻塞。在第2次迭代过程中，R3区域高压配电网中开关U21-U22断开，开关U18-U21闭合。最优检修过渡方案1中最终采取的高压配电网重构措施如附录F图F3所示。

4 结语

本文围绕考虑输配电网协同的变电站220 kV侧检修决策优化问题展开研究。通过算例验证得出主要结论如下：

1）本文提出了基于交流最优潮流的负荷转供模型和基于复合最小路的高压配电网重构模型，可以有效描述检修方式下输配电网交互机制和高压配电网拓扑特性。

2）考虑输配协同的检修决策方法能实现在提升输电系统网架可靠性的基础上通过配电网重构优化系统负荷分布情况。与传统仅考虑输电网过渡措施的检修策略相比，最优方案综合风险由 $1.99 \times 10^{- 4}$ 下降为 $1.14 \times 10^{- 4}$ ，降低42.71%，可有效降低检修方式下的系统风险指标。

3）考虑输配协同的变电站220 kV侧检修决策优化方法在保证采取不同检修方式对输电线路不阻塞的情况下，自动生成最优输配电网检修过渡方案。还可通过控制输电线路负载率实现系统风险的进一步优化，为运行调度人员制定最优检修过渡方案提供科学决策依据。

在后续的研究中，将根据含高占比随机新能源及电能替代的新型电力系统运行特点，结合变电站220 kV侧检修作业的实际需求，研究变电站220 kV侧检修决策优化方法。

附录

附录A

表A1 实际元件、等效元件与弧编号的对应关系

Table A1 The corresponding relationship between actual element, equivalent element and arc number

元件类型	元件编号
实际元件	B1-B2	B3-B4	B5-B6	B7-B8	B9-B10	B11-B12	B13	B14	U1-U4
等效元件	CB1	CB2	CB3	CB4	CB5	CB6	CB7	CB8	/
弧编号	k1	k2	k3	k4	k5	k6	k7	k8	k9-k12

图2（c）中的供电路径计算图对应的联络矩阵C如式（A1）所示:

C = \begin{matrix} \begin{matrix} \begin{matrix} \begin{matrix} 1 & 2 & 3 \end{matrix} & 4 & 5 & 6 \end{matrix} & 7 & 8 & 9 \end{matrix} \\ \begin{matrix} \begin{matrix} \begin{matrix} \begin{matrix} 1 \\ 2 \end{matrix} \\ 3 \end{matrix} \\ 4 \\ 5 \\ 6 \end{matrix} \\ 7 \\ 8 \\ 9 \end{matrix} & [\begin{matrix} 0 & k_{1} & k_{3} & k_{4} & k_{6} & 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & k_{2} & k_{7} & 0 & k_{9} & 0 & 0 & 0 \\ 0 & k_{2} & 0 & 0 & k_{8} & 0 & k_{10} & 0 & 0 \\ 0 & k_{7} & 0 & 0 & x_{5} & 0 & 0 & k_{11} & 0 \\ 0 & 0 & k_{8} & k_{5} & 0 & 0 & 0 & 0 & k_{12} \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \end{matrix}] \end{matrix}

（A1）

图2（c）中，最小路包含的弧数不大于8，取 $C^{2}, C^{3}, \dots, C^{8}$ 矩阵的第一行元素即可求电源点到负荷点的所有最小路集。

\begin{matrix} 6 & 7 & 8 & 9 \\ C^{2} & k_{1} k_{9} & k_{4} k_{10} & k_{3} k_{11} & k_{10} k_{12} \\ C^{3} & k_{4} k_{7} k_{9} + k_{2} k_{3} k_{9} & k_{1} k_{7} k_{10} + k_{5} k_{6} k_{10} & k_{6} k_{8} k_{11} + k_{1} k_{2} k_{11} & k_{3} k_{8} k_{12} + k_{4} k_{5} k_{12} \\ C^{4} & k_{2} k_{6} k_{8} k_{9} + k_{5} k_{6} k_{7} k_{9} & k_{3} k_{5} k_{8} k_{10} + k_{2} k_{3} k_{7} k_{10} & k_{4} k_{5} k_{8} k_{11} + k_{2} k_{7} k_{4} k_{11} & k_{1} k_{5} k_{7} k_{12} + k_{1} k_{2} k_{8} k_{12} \\ C^{5} & k_{3} k_{5} k_{7} k_{8} k_{9} & k_{2} k_{6} k_{7} k_{8} k_{10} & k_{1} k_{5} k_{7} k_{8} k_{11} & k_{2} k_{4} k_{7} k_{8} k_{12} \end{matrix}

（A2）

由式（A2）可得电源点到U1负荷点的最小路集为： $k_{1} k_{9}$ ， $k_{4} k_{7} k_{9}$ ， $k_{2} k_{3} k_{9}$ ， $k_{2} k_{6} k_{8} k_{9}$ ， $k_{5} k_{6} k_{7} k_{9}$ ， $k_{3} k_{5} k_{7} k_{8} k_{9}$ ；由电源点到U2负荷点的最小路集为： $k_{4} k_{10}$ ， $k_{1} k_{7} k_{10}$ ， $k_{5} k_{6} k_{10}$ ， $k_{3} k_{5} k_{8} k_{10}$ ， $k_{2} k_{3} k_{7} k_{10}$ ， $k_{2} k_{6} k_{7} k_{8} k_{10}$ ；由电源点到U3负荷点的最小路集为： $k_{3} k_{11}$ ， $k_{6} k_{8} k_{11}$ ， $k_{1} k_{2} k_{11}$ ， $k_{4} k_{5} k_{8} k_{11}$ ， $k_{2} k_{7} k_{4} k_{11}$ ， $k_{1} k_{5} k_{7} k_{8} k_{11}$ ；由电源点到U4负荷点的最小路集为： $k_{10} k_{12}$ ， $k_{3} k_{8} k_{12}$ ， $k_{4} k_{5} k_{12}$ ， $k_{1} k_{5} k_{7} k_{12}$ ， $k_{1} k_{2} k_{8} k_{12}$ ， $k_{2} k_{4} k_{7} k_{8} k_{12}$ 。

附录B

图B1 输配系统网络结构图

Fig.B1 Distribution system network structure diagram

图中，输电系统共有12条输电线路，6座220 kV变电站，其中S4变电站220kV侧采用双母线接线形式，站外有L5-L9共5回线路。高压配电系统共分为6个区域高压配电网，区域高压配电网R1、R3、R4、R6采取单回链式接线，R5采取双回链式接线、R2采取T型接线，高压配电网的总负荷为830 MW。本文算例中的站内电力转供通路额定容量均与所连接的站外输电线路额定容量相同。

表B1 220kV系统网架参数

Table B1 220kV system grid parameters

名称	电阻/pu	电抗/pu	导纳/pu	额定容量/MW	失效率	修复时间/h
L1	0.002 8	0.025 1	0.061 5	260	0.15	10
L2	0.002 7	0.024 5	0.059 2	260	0.15	10
L3	0.003 3	0.023 1	0.039 2	120	0.10	10
L4	0.001 1	0.010 5	0.054 8	180	0.20	10
L5	0.004 8	0.024 3	0.080 9	120	0.25	10
L6	0.005 1	0.025 3	0.081 2	120	0.25	10
L7	0.006 2	0.059 9	0.068 8	120	0.40	10
L8	0.006 1	0.046 2	0.047 1	120	0.25	10
L9	0.006 2	0.049 4	0.046 2	120	0.25	10
L10	0.007 9	0.041 8	0.028 6	150	0.30	10
L11	0.002 7	0.023 3	0.072 1	275	0.35	10
L12	0.002 8	0.022 9	0.076 1	275	0.35	10

表B2 220kV系统变电站参数

Table B2 220kV system substation parameters

变电站	单台主变容量/MVA	主变台数	初始工况负载/MW
S1	120	2	138
S2	150	2	98
S3	120	2	112
S4	120	2	183
S5	150	2	115
S6	120	2	184

表B3 高压配电网负荷容量单元情况

Table B3 Load capacity unit of high voltage distribution network

单元编号	负载容量/MW	单元编号	负载容量/MW	单元编号	负载容量/MW	单元编号	负载容量/MW
U1	22.5	U10	23.5	U19	38.5	U28	22.5
U2	22.5	U11	28.5	U20	38.5	U29	24
U3	22.5	U12	28.5	U21	30.5	U30	24
U4	22.5	U13	31.5	U22	30.5	U31	30.5
U5	14.5	U14	31.5	U23	17.5	U32	34.5
U6	14.5	U15	16.5	U24	17.5	U33	34.5
U7	26.5	U16	16.5	U25	18.5	U34	30.5
U8	26.5	U17	12.5	U26	18.5
U9	23.5	U18	12.5	U27	22.5

附录C

图C1 S4变电站检修期间输电网过渡措施

Fig.C1 Transition measures of transmission network during the overhaul of S4 substation

表C1 S4变电站检修期间输电网过渡方案

Table C1 Transmission network transition scheme during the overhaul of S4 substation

方案名称	检修过渡措施
方案1	L7搭建站内电力通路；L8、L9组合对接；L5、L6停运
方案2	L7搭建站内电力通路；L5与L8、L6与L9组合对接
方案3	L7搭建站内电力通路；L6与L8、L5与L9组合对接
方案4	L8搭建站内电力通路；L5与L6、L7与L9组合对接
方案5	L8搭建站内电力通路；L5与L7、L6与L9组合对接
方案6	L8搭建站内电力通路；L6与L7、L5与L9组合对接
方案7	L9搭建站内电力通路；L7与L8组合对接；L5、L6停运
方案8	L9搭建站内电力通路；L5与L7、L6与L8组合对接
方案9	L9搭建站内电力通路；L6与L7、L5与L8组合对接
方案10	L5搭建站内电力通路；L7与L8、L6与L9组合对接
方案11	L5搭建站内电力通路；L6与L8、L7与L9组合对接
方案12	L5搭建站内电力通路；L6与L7、L8与L9组合对接
方案13	L6搭建站内电力通路；L7与L8、L5与L9组合对接
方案14	L6搭建站内电力通路；L5与L8、L7与L9组合对接
方案15	L6搭建站内电力通路；L5与L7、L8与L9组合对接
方案16	L7、L8搭建站内电力通路；L5、L9组合对接；L6停运
方案17	L7、L8搭建站内电力通路；L6、L9组合对接；L5停运
方案18	L7、L9搭建站内电力通路；L5、L8组合对接；L6停运
方案19	L7、L9搭建站内电力通路；L6、L8组合对接；L5停运
方案20	L5、L7搭建站内电力通路；L8、L9组合对接；L6停运
方案21	L5、L7搭建站内电力通路；L6、L8组合对接；L9停运
方案22	L5、L7搭建站内电力通路；L6、L9组合对接；L8停运
方案23	L6、L7搭建站内电力通路；L8、L9组合对接；L5停运
方案24	L6、L7搭建站内电力通路；L5、L8组合对接；L9停运
方案25	L6、L7搭建站内电力通路；L5、L9组合对接；L8停运
方案26	L8、L9搭建站内电力通路；L5、L7组合对接；L6停运
方案27	L8、L9搭建站内电力通路；L6、L7组合对接；L5停运
方案28	L5、L8搭建站内电力通路；L7、L9组合对接；L6停运
方案29	L5、L8搭建站内电力通路；L6、L7组合对接；L9停运
方案30	L5、L8搭建站内电力通路；L6、L9组合对接；L7停运
方案31	L6、L8搭建站内电力通路；L7、L9组合对接；L5停运
方案32	L6、L8搭建站内电力通路；L5、L7组合对接；L9停运
方案33	L6、L8搭建站内电力通路；L5、L9组合对接；L8停运
方案34	L5、L9搭建站内电力通路；L6、L7组合对接；L8停运
方案35	L5、L9搭建站内电力通路；L7、L8组合对接；L6停运
方案36	L5、L9搭建站内电力通路；L6、L8组合对接；L7停运
方案37	L6、L9搭建站内电力通路；L5、L7组合对接；L8停运
方案38	L6、L9搭建站内电力通路；L7、L8组合对接；L5停运
方案39	L6、L9搭建站内电力通路；L5、L8组合对接；L7停运
方案40	L5、L6搭建站内电力通路；L7、L8组合对接；L9停运
方案41	L5、L6搭建站内电力通路；L7、L9组合对接；L8停运
方案42	L5、L6搭建站内电力通路；L8、L9组合对接；L7停运

附录D

图D1 方式1负载率90%以下的最优过渡方案

Fig.D1 The optimal transition scheme with the load rate below 90% in mode 1

图D2 方式1接口支路运行边界值

Fig.D2 Interface branch operating boundary value in mode 1

图D3 负载率80%以下时配电网运行状态

Fig.D3 Operating status of the distribution network when the load ratio is below 80%

图D4 方式2最优检修过渡方案

Fig.D4 Optimal maintenance transition scheme in mode 2

图D5 方式2和方式3接口支路运行边界值

Fig.D5 Interface branch operating boundary value in mode 2 and 3

图D6 方式2和方式3输电线路负载率

Fig.D6 Transmission line load rate in modes 2 and 3

附录E

图E1 方式4最高线路负载率

Fig.E1 Maximum line load rate in mode 4

图E2 方式5最高线路负载率

Fig.E2 Maximum line load rate in mode 5

附录F

图F1 输电网和S7变电站拓扑结构图

Fig.F1 Topology diagram of transmission network and S7 substation

表F1 S7变电站检修期间输电网过渡方案

Table F1 Transmission network transition scheme during S7 substation overhaul

方案名称	检修过渡措施
方案1	L1、L12搭建站内电力通路；L2、L11组合对接
方案2	L1、L11搭建站内电力通路；L2、L12组合对接
方案3	L2、L11搭建站内电力通路；L1、L12组合对接
方案4	L2、L12搭建站内电力通路；L1、L11组合对接

图F2 两次迭代过程中的线路负载率

Fig.F2 Line load rate during two iterations

图F3 方案1最优检修过渡方案中的配电网最终运行状态

Fig.F3 Scheme 1 Optimal maintenance transition scheme in the final operating state of the distribution network

参考文献

李智威，王依燃，张赵阳，等.基于改进GM（1，1）模型的变电站检修运维费用预测［J］.电力科学与技术学报，2024，39（1）：218-224. [百度学术]

LI Zhiwei， WANG Yiran， ZHANG Zhaoyang， et al. Prediction of substation maintenance and repair costs with improved GM（1，1） model［J］. Journal of Electric Power Science and Technology， 2024， 39（1）： 218-224. [百度学术]

叶远波，刘宏君，黄太贵，等.变电站继电保护设备状态检修可靠性分析方法研究［J］.电力系统保护与控制，2021，49（10）：170-177. [百度学术]

YE Yuanbo， LIU Hongjun， HUANG Taigui， et al. Research on the reliability analysis method of condition-based maintenance of relay protection equipment in substation［J］. Power System Protection and Control， 2021， 49（10）： 170-177. [百度学术]

廖瑞金，王有元，刘航，等.输变电设备状态评估方法的研究现状［J］.高电压技术，2018，44（11）：3454-3464. [百度学术]

LIAO Ruijin， WANG Youyuan， LIU Hang， et al. Research status of condition assessment method for power equipment［J］. High Voltage Engineering， 2018， 44（11）： 3454-3464. [百度学术]

王强钢，郭莹霏，莫复雪，等.计及变压器短期急救负载的城市高压配电网负荷优化分配［J］.电力系统自动化，2023，47（19）：106-115. [百度学术]

WANG Qianggang， GUO Yingfei， MO Fuxue， et al. Optimal load distribution of urban high-voltage distribution network considering short-term emergency loading of transformer［J］. Automation of Electric Power Systems， 2023， 47（19）： 106-115. [百度学术]

金勇，刘友波，刘俊勇，等.基于转供逻辑约束的城市电网运行阻塞控制模型［J］.电力系统自动化，2016，40（23）：77-85. [百度学术]

JIN Yong， LIU Youbo， LIU Junyong， et al. Operation congestion management model for urban power grids based on load transfer logical constraints［J］. Automation of Electric Power Systems， 2016， 40（23）： 77-85. [百度学术]

ZHANG X， LIU Y B， GAO H J， et al. A bi-level corrective line switching model for urban power grid congestion mitigation［J］. IEEE Transactions on Power Systems， 2020， 35（4）： 2959-2970. [百度学术]

杨祺铭，李更丰，别朝红，等.计及间歇性新能源的弹性城市电网输配电协同供电恢复方法［J］.高电压技术，2023，49（7）：2764-2774. [百度学术]

YANG Qiming， LI Gengfeng， BIE Zhaohong， et al. Coordinated power supply restoration method of resilient urban transmission and distribution networks considering intermittent new energy［J］. High Voltage Engineering， 2023， 49（7）： 2764-2774. [百度学术]

张强，赵晋泉，戴则梅，等.基于目标级联分析的输配电网黑启动分布式协同优化方法［J］.电力系统自动化，2021，45（3）：111-120. [百度学术]

ZHANG Qiang， ZHAO Jinquan， DAI Zemei， et al. Distributed coordinated optimization method for black-start of transmission and distribution networks based on analytical target cascading［J］. Automation of Electric Power Systems， 2021， 45（3）： 111-120. [百度学术]

吴鸣，徐斌，季宇，等.输配协同分布式电源最大接入容量计算方法［J］.电网技术，2019，43（11）：3883-3890. [百度学术]

WU Ming， XU Bin， JI Yu， et al. Transmission-distribution-network-coordinated calculation method of maximum integration capacity of distributed generations［J］. Power System Technology， 2019， 43（11）： 3883-3890. [百度学术]

KARGARIAN A， FU Y. System of systems based security-constrained unit commitment incorporating active distribution grids［J］. IEEE Transactions on Power Systems， 29（5）： 2489-2498. [百度学术]

张曦，刘友波，吕林，等.计及高压配电网负荷转供的城市220 kV片区电网供电能力分析［J］.电网技术，2017，41（5）：1612-1620. [百度学术]

ZHANG Xi， LIU Youbo， LÜ Lin， et al. Total supply capability analysis of urban 220 kV area power system considering load transfer capability of HV distribution network［J］. Power System Technology， 2017， 41（5）： 1612-1620. [百度学术]

葛少云，郭寅昌，刘洪，等.基于供电能力计算的高压配电网接线模式分析［J］.电网技术，2014，38（2）：405-411. [百度学术]

GE Shaoyun， GUO Yinchang， LIU Hong， et al. Load supply capability based analysis of HV distribution network connection mode［J］. Power System Technology， 2014， 38（2）： 405-411. [百度学术]

孙晓艳，刘俊勇，魏震波，等.基于输配全局的城市电网供电能力研究［J］.电力自动化设备，2018，38（11）：100-106. [百度学术]

SUN Xiaoyan， LIU Junyong， WEI Zhenbo， et al. Power supply capability of urban transmission and distribution power system［J］. Electric Power Automation Equipment， 2018， 38（11）： 100-106. [百度学术]

蔡杰，王廷涛，徐小琴，等.考虑输配协同的电网机组组合与技改计划联合优化模型［J］.电力自动化设备，2023，43（1）：174-183. [百度学术]

CAI Jie， WANG Tingtao， XU Xiaoqin， et al. Joint optimization model of power grid unit commitment and technical transformation plan considering transmission and distribution coordination［J］. Electric Power Automation Equipment， 2023， 43（1）： 174-183. [百度学术]

王淏，谢开贵，邵常政，等.柔性互联输配一体化电网有损潮流的精细化建模及应用［J］.电工技术学报，2024，39（9）：2593-2607. [百度学术]

WANG Hao， XIE Kaigui， SHAO Changzheng， et al. Precise lossy power flow modeling and application of integrated transmission and distribution grids with multi-terminal flexible interconnected ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society， 2024， 39（9）： 2593-2607. [百度学术]

许易经，韩学山，杨明，等.基于设备在线监测的电网状态检修决策模型［J］.电力系统自动化，2020，44（23）：72-81. [百度学术]

XU Yijing， HAN Xueshan， YANG Ming， et al. Decision-making model of condition-based maintenance for power grid with equipment on-line monitoring［J］. Automation of Electric Power Systems， 2020， 44（23）： 72-81. [百度学术]

BASCIFTCI B， AHMED S， GEBRAEEL N Z， et al. Stochastic optimization of maintenance and operations schedules under unexpected failures［J］. IEEE Transactions on Power Systems， 33（6）： 6755-6765. [百度学术]

许奕斌，章禹，何宇斌，等.计及灵活性的检修-运行协同优化模型及算法［J］.电力系统自动化，2018，42（11）：32-40. [百度学术]

XU Yibin， ZHANG Yu， HE Yubin， et al. Collaborative optimization model and algorithm of maintenance and operation considering flexibility［J］. Automation of Electric Power Systems， 2018， 42（11）： 32-40. [百度学术]

WANG Y F， LI Z Y， SHAHIDEHPOUR M， et al. Stochastic co-optimization of midterm and short-term maintenance outage scheduling considering covariates in power systems［J］. IEEE Transactions on Power Systems， 2016， 31（6）： 4795-4805. [百度学术]

彭熹，王佳文，李振文，等.基于犹豫模糊矩阵的变电站自动化设备检修优先级决策［J］.电力系统保护与控制，2020，48（4）：104-109. [百度学术]

PENG Xi， WANG Jiawen， LI Zhenwen， et al. Substation automation equipment maintenance priority decision based on hesitation fuzzy matrix［J］. Power System Protection and Control， 2020， 48（4）： 104-109. [百度学术]

SHANG Y W， WU W C， LIAO J W， et al. Stochastic maintenance schedules of active distribution networks based on Monte-Carlo tree search［J］. IEEE Transactions on Power Systems， 2020， 35（5）： 3940-3952. [百度学术]

WANG H. On the computation and application of multi-period security-constrained optimal power flow for real-time electricity market operations［D］. New York， USA： Cornell University， 2007. [百度学术]

程林，何剑.电力系统可靠性原理和应用［M］.2版.北京：清华大学出版社，2015. [百度学术]

CHENG Lin， HE Jian. Principles and applications of power system reliability［M］. 2nd ed. Beijing： Tsinghua University Press， 2015. [百度学术]

徐浩，姜新雄，刘志成，等.基于概率预测的电网静态安全运行风险评估及主动调控策略［J］.电力系统自动化，2022，46（1）：182-191. [百度学术]

XU Hao， JIANG Xinxiong， LIU Zhicheng， et al. Probability prediction based risk assessment and proactive regulation and control strategy for static operation safety of power grid［J］. Automation of Electric Power Systems， 2022， 46（1）： 182-191. [百度学术]

商皓钰，刘天琪，卜涛，等.计及风电与光伏并网的电力系统运行风险评估［J］.现代电力，2020，37（4）：358-367. [百度学术]

SHANG Haoyu， LIU Tianqi， BU Tao， et al. Operational risk assessment of power system considering wind power and photovoltaic grid connection［J］. Modern Electric Power， 2020， 37（4）： 358-367. [百度学术]

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紫金论电

MPCE

考虑输配协同的变电站220 kV侧检修决策优化方法

摘要

关键词

0 引言

1 变电站220 kV侧检修过渡措施及高压配电网网架模型

1.1　输配电网检修过渡措施

1.2　高压配电网网架矩阵模型

2 考虑输配协同的变电站220 kV侧最优检修过渡方案

2.1　输电网检修过渡方案生成方法

2.2　检修过渡期间输电阻塞管控模型

2.3　高压配电网可行拓扑状态

2.4　变电站220 kV侧检修决策优化

3 算例分析

3.1　220 kV变电站220 kV侧检修过渡方案

3.2　500 kV变电站220 kV侧停电检修过渡方案

4 结语

附录

附录A

附录B

附录C

附录D

附录E

附录F

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1 变电站220 kV侧检修过渡措施及高压配电网网架模型

1.1 输配电网检修过渡措施

1.2 高压配电网网架矩阵模型

2 考虑输配协同的变电站220 kV侧最优检修过渡方案

2.1 输电网检修过渡方案生成方法

2.2 检修过渡期间输电阻塞管控模型

2.3 高压配电网可行拓扑状态

2.4 变电站220 kV侧检修决策优化

3 算例分析

3.1 220 kV变电站220 kV侧检修过渡方案

3.2 500 kV变电站220 kV侧停电检修过渡方案

4 结语

附录

附录A

附录B

附录C

附录D

附录E

附录F

参 考 文 献

1.1　输配电网检修过渡措施

1.2　高压配电网网架矩阵模型

2.1　输电网检修过渡方案生成方法

2.2　检修过渡期间输电阻塞管控模型

2.3　高压配电网可行拓扑状态

2.4　变电站220 kV侧检修决策优化

3.1　220 kV变电站220 kV侧检修过渡方案

3.2　500 kV变电站220 kV侧停电检修过渡方案

参考文献