随着我国电力体制改革的逐步深化，电力企业的服务供应方式与交易运营模式将发生重大变革。供电可靠性服务与用户的生产生活质量密切相关，因此受到社会重点关注。售电市场化改革赋予用户更多的选择权，用户可根据自身偏好向电力企业提出可靠性服务需求；而电力企业的核心竞争力在于优化其服务供应方式以提升服务效益并满足用户需求。当前，配电网自动化等技术的发展为可靠性服务的供应创造了良好的条件。因此，亟须研究考虑用户差异化需求的可靠性服务灵活供应方法。

在配电系统中，用户节点的可靠性水平与故障元件及恢复供电的设备密切相关[9-10]。供电中断持续时间是重要的可靠性评估指标之一，单次故障的供电中断时间一般由故障隔离时间、断路器合闸时间、联络线切换时间、备用电源切换时间、故障修复时间等时间中的一部分组成。

上述过程主要取决于分段开关、断路器、联络线、联络开关、电源切换开关等设备的作用能力。不同设备的用途、性能及相互间的协作方式复杂多样，其安装位置、数量、型号等决策将直接影响各节点用户的可靠性。因此，研究配电网多种设备的统一优化配置方法，是实现以用户需求为导向的可靠性服务高效供应的重要基础。国内外针对配电网开关、联络线等设备的优化配置问题已开展了大量研究。

总体而言，现有设备优化配置问题的混合整数规划（MIP）建模方法通常基于路径分析（或网络拓扑结构分析）构建约束解析设备安装决策变量、设备组合作用情况变量、用户可靠性指标变量之间的关系。随着模型所考虑的设备类型、安装位置、容量限制等要素的增多，设备间的组合作用关系越发复杂，基于路径分析直接构建安装决策变量与设备组合作用情况变量的关系约束本质上忽略了部分设备组合作用机制，故难以适用于设备类型较多且需要考虑不同类型设备组合作用机制的多种设备统一优化配置问题。

为进一步提升设备配置的经济性与可靠性服务供应的灵活性，输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室（重庆大学）的王怡、杨知方等，提出考虑用户可靠性需求的配电网多种设备统一优化配置方法，构建了包含分段开关、断路器、外部联络线、内部联络线、备用线、负荷控制开关等多种设备的统一优化配置模型。

图1 配电系统设备安装示意图

研究者首先基于网络拓扑结构与设备作用特性分析，提出了设备操作能力指示（OAI）矩阵的构建方法；然后引入单个设备、同类设备组合、多种类设备组合作用情况变量，以OAI为基础参数构建约束解析设备安装决策变量与单个设备作用情况变量的耦合关系，基于设备组合动作机制和设备动作性能构建约束解析单个设备、同类设备组合、多种类设备组合作用情况变量、用户可靠性指标变量之间的耦合关系；最后基于逻辑分析与凸松弛对非线性约束进行线性化处理，构建了综合考虑设备投资成本与用户可靠性需求的设备统一优化配置混合整数线性规划（MILP）模型，可采用商用求解器求解。

表1 相关文献所提规划模型考虑要素对比

该模型与现有相关研究所提模型的对比见表1，表1中“两端安装”是指开关可以安装在任意线路两端/节点两侧。相比现有方法，所提方法扩展考虑了备用线、电源切换开关、负荷控制开关等设备。

算例分析表明，该多种设备统一优化配置方法可充分发挥各类设备的作用特点与组合作用优势，灵活、经济、高效地满足用户的差异化可靠性需求，充分提高设备利用效益，有效降低系统总成本。

本工作成果发表在2023年第24期《电工技术学报》，论文标题为“考虑可靠性需求的配电网多种设备统一优化配置”。本课题得到国家自然科学基金项目和重庆英才计划项目的支持。