Abstract Effective self-healing schemes enhance the resilience of active distribution networks (ADNs). As a critical part of self-healing, service restoration aims to restore outage areas with minimal un-supplied demands. With the increasing complexity and size of ADNs, distribution system operators (DSOs) face a more complicated service restoration problem. Thus, it is important to obtain optimal service restoration plans and reduce computational complexity. To achieve this goal, a hierarchical service restoration scheme is proposed to obtain service restoration plans based on the alternating direction method of multipliers (ADMM). The optimal service restoration problem is formulated as a mixed-integer linear programming (MILP) model considering the switching sequence, distributed generation (DG) units and controllable loads, and is solved using the ADMM-based algorithm in a hierarchical manner. In the proposed scheme, each zone of the ADN has a local service restoration controller solving its sub-problem with information from a central service restoration controller. The central controller solves a global coordination problem with information from all the zones. Three case studies were conducted with the 44-node test system, modified IEEE 123-node system and Brazil 948-node system. The results show that the proposed hierarchical service restoration can obtain optimal service restoration plans and reduce computational complexity. Moreover, computation time can be reduced substantially by using the proposed hierarchical scheme for large-scale ADNs.

中文翻译：

---

基于ADMM的主动配电网分层服务恢复方案

摘要 有效的自愈方案增强了主动配电网络 (ADN) 的弹性。作为自我修复的关键部分，服务恢复旨在以最小的未提供需求恢复中断区域。随着 ADN 的复杂性和规模越来越大，配电系统运营商 (DSO) 面临着更复杂的服务恢复问题。因此，获得最佳服务恢复计划并降低计算复杂度非常重要。为了实现这一目标，提出了一种基于乘法器交替方向法（ADMM）的分层服务恢复方案来获得服务恢复计划。考虑切换顺序、分布式发电 (DG) 单元和可控负载，将最优服务恢复问题表述为混合整数线性规划 (MILP) 模型，并使用基于 ADMM 的算法以分层方式求解。在提议的方案中，ADN 的每个区域都有一个本地服务恢复控制器，使用来自中央服务恢复控制器的信息解决其子问题。中央控制器利用来自所有区域的信息解决全局协调问题。使用 44 节点测试系统、改进的 IEEE 123 节点系统和巴西 948 节点系统进行了三个案例研究。结果表明，所提出的分层服务恢复可以获得最优的服务恢复计划并降低计算复杂度。此外，通过对大规模 ADN 使用所提出的分层方案，可以大大减少计算时间。ADN 的每个区域都有一个本地服务恢复控制器，使用来自中央服务恢复控制器的信息解决其子问题。中央控制器利用来自所有区域的信息解决全局协调问题。使用 44 节点测试系统、改进的 IEEE 123 节点系统和巴西 948 节点系统进行了三个案例研究。结果表明，所提出的分层服务恢复可以获得最优的服务恢复计划并降低计算复杂度。此外，通过对大规模 ADN 使用所提出的分层方案，可以大大减少计算时间。ADN 的每个区域都有一个本地服务恢复控制器，使用来自中央服务恢复控制器的信息解决其子问题。中央控制器利用来自所有区域的信息解决全局协调问题。使用 44 节点测试系统、改进的 IEEE 123 节点系统和巴西 948 节点系统进行了三个案例研究。结果表明，所提出的分层服务恢复可以获得最优的服务恢复计划并降低计算复杂度。此外，通过对大规模 ADN 使用所提出的分层方案，可以大大减少计算时间。使用 44 节点测试系统、改进的 IEEE 123 节点系统和巴西 948 节点系统进行了三个案例研究。结果表明，所提出的分层服务恢复可以获得最优的服务恢复计划并降低计算复杂度。此外，通过对大规模 ADN 使用所提出的分层方案，可以大大减少计算时间。使用 44 节点测试系统、改进的 IEEE 123 节点系统和巴西 948 节点系统进行了三个案例研究。结果表明，所提出的分层服务恢复可以获得最优的服务恢复计划并降低计算复杂度。此外，通过对大规模 ADN 使用所提出的分层方案，可以大大减少计算时间。