近期，我校电气与自动化工程学院丁立健教授团队成员杨晓东依托电能高效高质转化全国重点实验室在差异化柔性互联配电系统故障恢复领域取得系列新进展。相关成果相继发表于电气领域著名期刊《IEEE Transactions on Sustainable Energy》和《IEEE Transactions on Smart Grid》。
台风、冰冻、暴雪等极端灾害天气下，含新能源配电系统的故障场景呈现潮流状态频变、故障持续涌现、边界条件不断演变等特征，因此故障恢复是一个时序、动态的序列问题。然而，配电系统的序列恢复面临着互联转供能力不足、观测管控失效、恢复策略失配等挑战，严重制约了配电系统的可靠供电。团队以提升极端天气、复杂故障场景下的配电系统恢复能力为目标，针对上述序列恢复挑战开展系统性研究，有效提升了配电系统的故障转供能力和负荷恢复水平、增强了配电系统的韧性与抗灾能力。
图1 极端灾害天气下配电系统序列恢复能力提升路径
柔性互联配电系统以软开关为核心支撑，具备馈线间动态功率互济、潮流精准调控与故障转供等优势，能够有力支撑配电系统运行灵活性与故障恢复能力的提升。但传统对称式软开关受限于端口容量约束与固化连接拓扑，容量利用效率及功率转供能力较低，难以匹配不同故障区域的差异化恢复需求，制约了配电系统故障恢复能力的进一步提升。团队提出可重组式软开关(Reconfigurable Soft Open Point, R-SOP)拓扑，并将其应用于支撑配电系统的序列恢复。基于R-SOP的非对称变流器容量设计与馈线可重组连接机制，该拓扑既突破了单端口容量上限、提高了馈线间功率传输能力，又能动态调整变流器与馈线的互联关系，适配不同馈线的差异化功率交互需求，由此形成配电系统差异化柔性互联新模式。相比同规格四端对称式软开关，四端R-SOP的单馈线最大有功传输能力较同规格四端对称式软开关提升100%，能够支撑更多失电负荷恢复，有效增强了配电系统的灵活调控与故障恢复能力。相关研究论文《Reconfigurable Converter-Formed Soft Open Point-Assisted Dynamic Restoration for Distribution Systems With Cold-Load Pickup》发表于《IEEE Transactions on Sustainable Energy》，合肥工业大学为第一完成单位和通讯单位，杨晓东为论文第一作者，丁立健教授和方慧为论文通讯作者，国网安徽超高压公司、清华大学与华中科技大学为合著单位。
图2 R-SOP拓扑及其支撑的配电系统序列恢复方法框架
极端灾害来袭时，配电系统往往同时遭遇物理线路故障与通信网络中断，此时，控制中心对部分设备既“观不到”也“管不了”。为此，团队提出量测相依型差异化柔性互联配电系统韧性提升方法。该方法建立了通信恢复与供电恢复的联动机制，自适应感知不可观不可控、可观不可控、可观可控等区域，并依托无人机与小型基站搭建紧急通信链路，实现通信复通一段、同步推进一级供电恢复。该方法解决了复杂故障场景下“观不到”、“管不了”导致的配电系统韧性提升难题，实现了通信受损下失电负荷的有序恢复。相关研究论文《Measurement-Correlated Resilience Enhancement for R-SOP-Integrated Distribution Systems With Voltage Security》发表于《IEEE Transactions on Smart Grid》，合肥工业大学为第一完成单位和通讯单位，博士研究生户政丽为论文第一作者，杨晓东为论文通讯作者，贝尔法斯特女王大学与华中科技大学为合著单位。
图3 量测相依型差异化柔性互联配电系统韧性提升方法框架
极端灾害通常具有一定的持续性，导致配电系统故障随机涌现，致使静态恢复策略与实际故障场景失配。为此，团队进一步提出事件驱动型差异化柔性互联配电系统动态恢复方法。该方法聚焦持续性故障冲击与系统源荷内生不确定性，定制多类型触发事件，依托事件驱动机制动态迭代恢复策略，实现策略随故障状态实时演进；同时，充分发挥R-SOP的柔性互联优势，支持多配电网在独立/互联运行模式间动态切换，促进跨区域恢复资源共享。该方法可让配电系统恢复节奏始终与极端灾害演化同频，平均负荷恢复率可达97.26%，相较于静态恢复策略提升27.36%。相关研究论文《Event-Driven Restoration of Interconnected Distribution Systems With R-SOPs Adapting to Continuous Disasters and Uncertainties》发表于《IEEE Transactions on Sustainable Energy》，合肥工业大学为第一完成单位和通讯单位，博士研究生李自豪为论文第一作者，杨晓东为论文通讯作者，中国地质大学（武汉）与华中科技大学为合著单位。
图4 事件驱动型差异化柔性互联配电系统动态恢复方法框架
上述研究得到了国家自然科学面上项目(52377090)、国家自然科学联合基金项目(U22B20116)和中央高校基本科研业务费项目(JZ2025HGTG0270)的支持。
近年来，该科研团队持续聚焦智能配用电系统运行控制技术研究，围绕柔性配电系统优化调控、电力电子化电力系统、全直流配电等方向开展了系统性探索，已在国内外权威期刊等发表学术论文150余篇。相关研究成果在国家电网公司多项智能电网示范工程项目中得到应用，有效提升了以新能源为主体的新型配用电系统的安全、经济与灵活运行能力。
论文链接：
https://doi.org/10.1109/TSTE.2025.3532911
https://doi.org/10.1109/TSG.2025.3594669
https://doi.org/10.1109/TSTE.2026.3694420
（杨晓东/文 杨晓东/图 冯航/审核）
责任编辑：周慧
