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近年來，城市地鐵線網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，為滿足城市軌道交通網(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)化共享問題、線網(wǎng)級(jí)能源調(diào)度問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)施不同線路主變電所資源共享工程；而對(duì)于分散式供電，各線路供電系統(tǒng)仍保持單線獨(dú)立配置，尚未實(shí)現(xiàn)不同線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題，導(dǎo)致某電源開閉所退出后，本線路供電系統(tǒng)存在支援供電能力不足的情況。

因此，針對(duì)已有線路分散式供電系統(tǒng)，工程中提出在同換乘站處不同線路的變電所間設(shè)置聯(lián)絡(luò)開關(guān)線路，緊急情況下利用相鄰線路外部電源進(jìn)行支援供電，恢復(fù)本線路失電區(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)性兩個(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。第一階段以開關(guān)操作次數(shù)最少為目標(biāo)，通過拓?fù)渌阉魃珊蜻x方案集；第二階段通過潮流計(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停蝗缓笤敿?xì)說明支援供電的優(yōu)化目標(biāo)、約束條件和分層優(yōu)化求解過程；以五條線路的供電系統(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，既通過開關(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)開閉所退出且失電區(qū)域含換乘站時(shí)，通過相同次數(shù)的開關(guān)操作進(jìn)行跨線支援供電后，中壓系統(tǒng)附加有功損耗最多可減小128.9kW。相鄰兩個(gè)開閉所同時(shí)退出且失電區(qū)域含換乘站時(shí)，單條線路供電系統(tǒng)內(nèi)部支援能力不足的情況下，通過跨線支援供電均可恢復(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?、支援供電模型、分層?yōu)化算法同樣適用于集中式供電系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)線網(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，在新建線路集中式供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，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。