基于拓撲修正的配電網重構方法
【專利說明】基于拓撲修正的配電網重構方法 技術領域 本發明的技術領域為配電系統自動化領域，具體為基于拓撲修正的配電網重構方法， 特別是一種能夠實現網絡優化、綜合分析配電網架構和用電負荷等信息、并依據網絡重構 在線分析的結果，采用自動或人工介入的方式實現閉環控制，實現配電網的動態調控等功 能的配電網重構方法。 【背景技術】 配電網重構的研究興起于上個世紀80年代后期，因其在降低配網網損和改善系統安 全等方面的重要作用而受到不少學者的關注。早期的配電網絡重構主要是研究配網規劃階 段的重構問題。配電網在正常運行時呈福射狀，由于網狀結構來確定樹狀結構并不唯一，使 得配電網由網狀結構確定樹狀的運行方式不唯一，開關開合狀態可形成多種組合，任一組 合均構成一種運行方式。雖然聯絡開關在正常運行時斷開，W維持系統的福射形樹狀運行 狀態，但它的存在使得系統成網狀的結構。配電網重構的實質就是在滿足一定的約束條件 下，通過改變網絡中開關狀態，優化配電網的網絡結構，從而改善配電系統的潮流分布，理 想情況是達到最優潮流分布，使配電系統網損最小或其他指標最優。 網絡重構算法本質上是一個優化算法，是一個離散變量的規劃問題。其中，消除支路 過載和電壓越限，平衡饋線負荷，是約束條件，而使網損最小是目標函數。該個算法中，通過 遺傳算法，實現自動尋優。本公司在遺傳算法上，已經實現過配電網無功規劃優化、配電網 優化改造等多個算法，該方面積累比較多。遺傳算法在工程上總能找到一個優化解，相對而 言，計算速度不是很快。在選擇重構的路徑上，需要對各個供電路徑，進行開關遮斷容量的 校核，通過短路電流計算，進行詳細的計算和校核，確保重構之后的路徑的正確性，不能出 現重構后，導致系統不安全的情況。 現有算法大多W網損最小為目標函數，在滿足各種運行條件下，W網損最小為目標函 數的配電網重構仍是一個非線性混合優化問題。由于配電網重構的非線性特性，每一次進 行優化的迭代均需要進行一次配電網潮流計算，連續的配電網潮流計算需要大量的計算時 間。為了提高計算速度，保證得出全局最優或次優的配網結構，目前主要的重構算法有如 下；支路交換法炬ranchExchangeMethod,BEM)，最優流模式法（OptimalFlow化ttern， OFP)，專家系統法巧XpertSystem,ES)，人工神經網絡法（ArtificialNeuralNetworks， ANN)，模擬退火算法（SimulatedAnnealing，SA)，遺傳算法（GeneticAlgorithm，GA)，禁忌 捜索算法訂油uSearch,T巧等。申請號為201210150190. 9公開的發明名稱為《配電網重 構的隨機鄰域捜索算法》，提供了一種具有優良的計算效率并可W穩定得到最優解的基于 支路交換的配電網重構方法；申請號為201410395124. 4公開的發明名稱為《一種基于最小 生成樹的啟發式配電網重構方法》，提供了一種將最小生成樹算法和啟發式算法相結合求 解配電網絡重構問題的方法；但是，由于作為優化變量的開關組合數量巨大，窮舉捜索將面 臨"組合爆炸"問題。并且解空間的過于龐大，使得在直接數學求解時計算量很大，因而要 占用大量的機時，并且無法保證收斂的可靠性。
【發明內容】
針對現有技術在重構問題上引起的供電路徑不準確、計算成本較大等問題，本發明提 出了一種滿足安全約束的前提下，通過開關操作等方法改變配電線路的運行方式，消除支 路過載和電壓越限，平衡饋線負荷，使網損最小的網絡重構方法。 實現上述目的的技術方案是： 一種配電網重構方法，包括下列步驟： 步驟S1，導入配電網基本參數，形成網絡拓撲結構圖； 步驟S2,提取網絡拓撲結構中關于節點的信息； 步驟S3,根據網絡是否為有源網絡、是否為福射型網絡判斷S1中形成的網絡拓撲結構 是否正確，若不正確，返回步驟S1，重新生成新的網絡拓撲結構圖；若正確，進入步驟S4 ; 步驟S4,采用網絡分環法基于當前網絡狀態進行分環，得到網絡拓撲分環； 所述的網絡分環法步驟如下： a) 讀取節點、支路狀態信息； b) 分別從電源點和末梢節點開始，去除掉不參加編碼的支路； C)去掉一些不參加編碼的支路后，根據圖2所示進行分環操作； d)依據當前運行狀態，將拓撲圖分為若干"環"路。保證每個環路有且只有一個開關是 打開的，該樣既保證了網絡的福射型，又保證了網絡中所有的負荷都能不斷電。 步驟S5,對S4中的分環進行實數編碼，保證每個環路只有一個開關處于打開狀態，所W每一個實數都只對應著一個特定開關打開的狀態； 所述實數編碼的步驟如下： a) 根據環路所具有的開關數進行實數編碼。如一條環路有N個開關，則可W用O-(N-l) 表示第一個到第N個開關是斷開的，其余開關是閉合的； b) 調用遺傳算法，環與環之間進行交叉，生成新的一代，每生成一個新的編碼進行一次 計算，根據適應度函數，得到適應度高的染色體。如此循環，直到滿足目標函數或者到達設 定的進化代數為止； C)所得到的方案為最佳的網絡重構方案。 步驟S6,針對步驟S5,將所有環段的實數編碼按照先后順序編輯成一個染色體； 步驟S7,調用遺傳算法程序，對種群內的染色體進行交叉、變異，對遺傳算法過程中會 出現一些不合格的染色體進行修正，具體步驟如下： 3)判斷所有電源所需要帶的功率5^是否能滿足負載所要的功率51。。。，而且要保留一定 的裕度。取0.9Sg>Shad。在此算法中S源W及Sicad是按照電流Shad的方式給出的。其轉 換公式為：
式中；U為電壓，標么值運算取為1 ; Si。。。為視在功率，S1。。4=P b)當滿足上述條件時，采用圖3所示流程進行染色體的修正。 步驟S8,得出最佳方案，輸出網絡中網損大小、開關次數等參數，重構結束。 本發明專利的有益效果是： 1、 具有結合配電網潮流計算分析結果對配電網網絡進行重構、實現網絡優化、提高供 電能力的功能； 2、 具有綜合分析配電網架構和用電負荷等信息，并通過改變配網運行方式等相關措 施，達到降低配網網損的目的的功能； 3、 具有根據網絡重構在線分析的結果，采用自動或人工介入的方式實現閉環控制，實 現配電網的動態調控的功能。
【附圖說明】：
[0018] 圖1 ;本發明配電網重構方法的主要流程圖 圖2 ;網絡分環算法的主要流程圖 圖3 ;實數編碼遺傳算法的主要流程圖 圖4 ;染色體修正算法的主要流程圖 【具體實施方式】 下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明 參閱圖1，本配電網重構的方法包括： 步驟S1，導入配電網基本參數（包含配電網內各節點、支路、開關和電源信息），形成網 絡拓撲結構圖，即；對配電網中的各個元件和線路進行編號，生成數據庫，數據庫中包含兩 個表，分別為NODE(節點）和BRANCH(支路），其中表NODE包含的參數有；各節點的編號、名 稱、類型、電壓模值、電壓相角、最大電流限值、負載有功功率及負載無功功率，表BRANCH包 含的內容視所提供的支路形式而定，若所提供的支路形式為阻抗加開關的形式，表BRANCH 中包含的參數有：起始支路、終止支路、支路編號、支路名稱、電阻值、電抗值、電導值、電納 值、最大載流值及開合狀態；若所提供的支路為阻抗支路與開關支路分開給予的形式，表 BRANCH中除了包含上述參數之外，還需增添另一項參數；支路屬性值； 所述開合狀態的初始值為0或1，〇表示斷開，1表示閉合；所述支路屬性的初始值為1 或2,1表示開關支路，2表示阻抗支路； 步驟S2,提取網絡拓撲結構中關于節點的參數信息，即所述表NODE中包含的所有參 數：節點編號、名稱、類型、電壓模值、電壓相角、最大電流限值、負載有功功率及負載無功功 率. 步驟S3,判斷網絡是否為正確的網絡，網絡判斷依據為；是否為有源網絡，是否為福射 型網絡； 步驟S4,采用網絡分環法基于當前網絡狀態進行分環，得到網絡拓撲分環；所述網絡 分環法的具體步驟可參照圖2 : 第一步，讀取網絡拓撲數據中關于節點的參數信息； 第二步，依據節點性質將節點分類，主要分為；電源點、普通節點、T節點及末梢節