重要区域孤岛微电网抗毁性规划初探

后勤工程学院机械与电气工程系的研究人员黄帅、龙燕、赵宏伟等，在2016年第5期《电工技术学报》上撰文，考虑到极端情况下重要区域配电网络的脆弱性，以逐渐成熟的微电网技术为基础，进行了以抗毁性为目标的微电网孤岛规划研究。

首先，基于单个分布式发电(Distributed Generation，DG)对单个负荷供电的情况进行理论推导，建立了适用于微电网的抗毁性指标，并引入复杂网络理论优化了该指标的应用方法。以抗毁性指标最优为目标，对某重要区域孤岛微电网网络规划的实际问题建立了DG选址定容与网架规划交替迭代的联合规划模型，得到了随迭代次数变化的网络抗毁性指标及其对应的网架结构和DG分布情况。最后，以攻击策略为依据模拟了网络受打击情况，得到抗毁性评估结果。

结果表明，抗毁性指标能够较好的体现网络的抗毁性，而采用联合规划的方式能够有效提升网络抗毁性。

对于供电可靠性要求较高的中心城区，军事单位，重要机场，大型煤矿等区域，考虑到战争、袭击等极端情况，不同程度上存在着过度依赖国家电网供电的问题，而集成利用DG供电的微电网为区域供电的自给自足提供了技术基础[1]。然而，如何利用微电网技术增强战争、袭击等极端情况下区域供电的可靠性成为难题。

随着与人类生活息息相关的网络如因特网、交通网、电力网等网络的高速发展，这些网络事故频发的现象引发了网络抗毁性的研究。复杂网络抗毁性理论针对较复杂的网络结构，分析事故隐患对整个网络的影响，并衡量网络系统在随机或蓄意破坏的情况下能否正常工作。

随着研究不断深入，该理论在解决大型网络如全球通信网络、全国物流网络等抗毁性问题上有一定应用[2-7]。但微电网规模较小且结构、运行原理难以用普通网络的边、节点关系描述，难以直接引入该理论。

目前，微电网或小型电网的抗毁性研究程度有限，虽然引入了复杂网络抗毁性理论的思想，但没有提出考虑电力网络独特性的微电网抗毁性指标，同时存在着蓄意攻击手段有限，缺乏针对电网抗毁性的有效验证方式等问题[8-10]。

文献[8]将复杂网络抗毁性理论的自然连通度指标和pajek网络抗毁性分析软件应用于中压配电网，分析了辐射网、环网、N供一备网、多分段多联络网抗毁性及网络中的薄弱节点，但将该文在抗毁性分析中没有考虑电力网络的特殊性，而将其作为普通网络进行研究。

文献[9]将网络抗毁性指标中的等效最短路径数引入配电网建立了抗毁性测度指标，该指标通过比较待评价网络与全连通网络的差异得到待评价网络抗毁性，但该指标无法体现待评价电力网络能否正常工作。

文献[10]引入节点脆弱性指标衡量小型电网对于蓄意攻击最薄弱节点手段的抗毁性，然而实际攻击中不能仅考虑最薄弱点遭受攻击情况，还需要考虑多个重要节点、多条线路同时遭受攻击的情况。

本文以极端条件为背景，假定微电网的DG和线路根据其重要性等因素遭受不同程度攻击，引入复杂网络抗毁性的思想建立了评价孤岛微电网抵抗蓄意攻击能力的抗毁性指标，提出了以该抗毁性指标为目标的孤岛微电网规划方法，并利用模拟攻击方式对抗毁性指标和规划方法进行验证和评估。

结论

以战争、袭击等极端条件为背景，考虑电网受主动攻击情况，结合复杂网络抗毁性理论的思想，本文创建了适于衡量孤岛微电网抗毁性的指标，同时提出了以该指标为目标的DG选址定容和网架规划交替迭代的联合规划方式。

该指标充分考虑了对电网的常规攻击策略和微电网结构、工作方式的特殊性，使指标较好的体现了微电网抗毁性的特点，同时采用区分DG所处线路类型并给予不同权重的方法减小了线路搜索量、提高了搜索效率，较好的区分了DG处于不同线路对抗毁性指标的影响，从而优化了指标。

网架规划中采用初选、精选结合的方式有效减少了初始随机网络数，提高了搜索精选网络的效率。以对电网的模拟攻击方式为基础，采用蒙特卡罗法建立了抗毁性评估模型，该评估模型验证了抗毁性指标和联合规划方式的有效性、合理性。

(本文有缩减)