基于环路结构与风险感知的有源配电网可扩展重构方法

《IEEE Access》：A Scalable Risk-Aware Loop-Based Matheuristic for Reliability and Resilience Enhancement in Active Distribution Networks

　　## 摘要：有源配电网需要可扩展的重构策略，以在可再生能源发电波动、需求不确定性及设备故障条件下提升可靠性与韧性。然而，扩展型混合整数规划模型随着场景数量和候选开关动作的增加，计算复杂度迅速上升，求解难度显著增大。本文提出一种基于环路结构、具有风险感知能力的可扩展数学启发式方法，用于提升有源配电网的可靠性与韧性。该方法利用常开联络线所形成的基本环路结构，将重构问题编码为每个环路选择一条开断支路，从而在保持电网辐射状拓扑与连通性的前提下，有效缩小拓扑搜索空间。采用多起点群体搜索结合局部改进策略生成高质量的辐射状候选拓扑。随后，通过一个基于场景的连续运行优化模型评估每个候选拓扑，该模型考虑有功与无功功率平衡、线性化电压约束、可再生能源利用与消纳、储能电池支持、负荷削减以及关键负荷恢复。模型中引入条件风险价值（CVaR）项，对严重的电力未供应结果进行惩罚，以增强对尾部风险场景的保护。该框架报告了传统可靠性指标，包括EENS、AENS、SAIFI、SAIDI、CAIDI和ASAI，并基于加权关键负荷供电提出了一项韧性指标。在IEEE 33节点、69节点及123节点配电系统上的数值研究验证了所提方法在不同规模及开关复杂度馈线中的优越性能。此外，非线性交流潮流校验、样本外不确定性测试及与优化基准方案的对比分析，用于评估所提框架的物理可行性、泛化能力、解的质量及计算表现。