一種基于安全域的配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及配電系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于安全域的配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)重 構(gòu)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)值istributionNetworkReconfiguration,DNR)指通過開關(guān)操 作W調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是提高配電系統(tǒng)運(yùn)行安全性與經(jīng)濟(jì)性的重要手段。
[0003]DNR數(shù)學(xué)本質(zhì)上是一個多約束的組合優(yōu)化問題。在模型的優(yōu)化目標(biāo)與約束方面，傳 統(tǒng)DNR的目標(biāo)主要包括：降低網(wǎng)損、均衡負(fù)荷、提高電壓質(zhì)量，而約束則為正常狀態(tài)運(yùn)行約 束W及網(wǎng)絡(luò)的福射結(jié)構(gòu)約束。在算法方面，由于多約束的組合優(yōu)化問題求解困難，大量研究 致力于提高求解算法的速度與精度，W滿足網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的實際應(yīng)用需求；特別是W遺傳算法 為代表的智能算法，取得了很好的效果。
[0004] 隨著用戶對供電可靠性要求的不斷提高，安全、可靠逐漸成為DNR的目標(biāo)或約束。 可靠性的本質(zhì)是系統(tǒng)各個時間斷面的安全性的積分，指標(biāo)較多且體系成熟，方便用于網(wǎng)絡(luò) 重構(gòu)的目標(biāo)函數(shù)，例如：系統(tǒng)平均停電次數(shù)（SAIFI)等?；诳煽啃缘腄NR對計算速度要求 不高，更加適合應(yīng)用在電網(wǎng)規(guī)劃領(lǐng)域；而安全性更關(guān)注系統(tǒng)某一個時間斷面的運(yùn)行狀態(tài)，基 于安全性的DNR面向系統(tǒng)的實時調(diào)度與監(jiān)控，對計算速度要求較高。
[0005] 長久W來，基于安全性的DNR研究較少，主要是由于；1)傳統(tǒng)安全性分析采用N-1 逐點仿真法，在配電網(wǎng)規(guī)模較大時，逐點法計算速度較慢，若直接將N-1分析過程加入DNR 模型，則會進(jìn)一步增加網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)計算的難度；2)現(xiàn)有安全性指標(biāo)多為N-1故障發(fā)生后的系 統(tǒng)失負(fù)荷量，而正常運(yùn)行時DNR的目標(biāo)是對電網(wǎng)進(jìn)行預(yù)防或優(yōu)化控制，需要能夠反映當(dāng)前 電網(wǎng)安全信息的指標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供了一種基于安全域的配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法，本發(fā)明將安全域理論應(yīng) 用于配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)中，為面向安全性的配電網(wǎng)實時調(diào)度與優(yōu)化控制提供方法，詳見下 文描述：
[0007] -種基于安全域的配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法，所述配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法包括W下 步驟：
[0008] 根據(jù)配電系統(tǒng)安全域、安全邊界方程構(gòu)建配電系統(tǒng)安全域的安全性指標(biāo)；
[0009] 根據(jù)所述配電系統(tǒng)安全域的安全性指標(biāo)獲取網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)模型，通過所述網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)模 型對配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重構(gòu)，獲取全網(wǎng)最終的開關(guān)狀態(tài)。
[0010] 所述根據(jù)配電系統(tǒng)安全域、安全邊界方程構(gòu)建配電系統(tǒng)安全域的安全性指標(biāo)的步 驟具體為：
[0011] 獲取單條饋線安全距離；
[0012] 通過所述單條饋線安全距離分別獲取平均饋線安全距離、W及最小饋線安全距 離。
[0013] 所述根據(jù)所述配電系統(tǒng)安全域的安全性指標(biāo)、結(jié)合遺傳算法獲取網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)模型的 步驟具體為：
[0014] 將環(huán)形接線上的所有開關(guān)集合作為一個基因塊，各條環(huán)形接線的基因塊組成染色 體；
[0015] 將配電網(wǎng)的網(wǎng)損百分比作為適應(yīng)度函數(shù)，通過所述單條饋線安全距離的約束影響 適應(yīng)度函數(shù)的取值，對染色體進(jìn)行篩選；
[0016] 通過限制交叉和變異操作產(chǎn)生新的個體，同時使得網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)后的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)保 持福射運(yùn)行特性；
[0017] 通過最優(yōu)個體保存策略提高算法的收斂速度。
[0018] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是；本方法首次將DSSR理論應(yīng)用于配電系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，建立了計及DSSR安全性指標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)模型，是安全域理論在網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)領(lǐng)域的 首次嘗試。
[0019] 首先，DSSR理論可W在電網(wǎng)實際運(yùn)行之前，優(yōu)先給出工作點可W運(yùn)行的N-1安全 邊界方程并儲存在調(diào)度中屯、的計算機(jī)中，W備觀測時直接調(diào)用，從而省略了復(fù)雜耗時的N-1 逐點計算過程。因此，本方法可W從根本上提高網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的計算速度，使其滿足配電網(wǎng)實時 監(jiān)控和運(yùn)行的需求。
[0020] 其次，模型W系統(tǒng)網(wǎng)損為目標(biāo)函數(shù)，安全距離SD等為約束條件。其中利用向量 SDmi?？蒞區(qū)別設(shè)置各條饋線的安全裕度約束，該有利于靈活設(shè)置不同的重構(gòu)策略，W滿足 不同的經(jīng)濟(jì)性和安全性的需求。相比于傳統(tǒng)的單純考慮經(jīng)濟(jì)性的重構(gòu)方法，本方法可W針 對重要饋線進(jìn)行安全約束，最大化的提高重要饋線的安全裕度，同時較好的減小全網(wǎng)網(wǎng)損。
[0021] 最后，本方法采用改進(jìn)的遺傳算法求解網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)模型，可W避免個體"早熟"，收斂 效果較好，算法較為穩(wěn)定。本方法為配電網(wǎng)安全域理論的應(yīng)用提供新思路，對于N-1要求嚴(yán) 格的大規(guī)?；ヂ?lián)城市配電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行（網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)），尤其具有較好的指導(dǎo)作用。
【附圖說明】
[0022] 圖1為改進(jìn)的遺傳算法網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)流程圖；
[0023] 圖2為11節(jié)點互聯(lián)配電網(wǎng)圖；
[0024] 圖3為算例電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖；
[0025] 圖4為不同約束策略的安全距離與網(wǎng)損對比示意圖；
[0026] 圖5為安全約束策略1下的群體進(jìn)化情況；
[0027] 圖6為一種基于安全域的配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0028] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面對本發(fā)明實施方式作進(jìn)一步 地詳細(xì)描述。
[0029] 基于N-1準(zhǔn)則的配電系統(tǒng)安全域值istributionSystemSecurityRegion,DSSR) 是分析配電網(wǎng)安全性的新工具，可W有效解決上述問題w。首先，DSSR可W在電網(wǎng)實際 運(yùn)行之前，根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和配置直接給出系統(tǒng)的N-1安全邊界方程，并將其預(yù)先儲存在調(diào) 度中屯、的計算機(jī)中，需要觀測時可W直接調(diào)用，省略了復(fù)雜耗時的N-1計算過程。其次， 根據(jù)工作點到安全邊界的相對位置，可W給出新的安全性指標(biāo)一一安全距離（Security Distance,SD)，該指標(biāo)可W量化描述系統(tǒng)當(dāng)前工作點的安全信息，提供預(yù)防和優(yōu)化控制的 依據(jù)。
[0030] 實施例1
[0031] 一種基于安全域的配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法，該配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法包括W下步 驟：
[0032] 101 ;根據(jù)配電系統(tǒng)安全域、安全邊界方程構(gòu)建配電系統(tǒng)安全域的安全性指標(biāo)；
[0033] 102;根據(jù)配電系統(tǒng)安全域的安全性指標(biāo)獲取網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)模型，通過網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)模型對 配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重構(gòu)，獲取全網(wǎng)最終的開關(guān)狀態(tài)。
[0034] 其中，根據(jù)配電系統(tǒng)安全域、安全邊界方程構(gòu)建配電系統(tǒng)安全域的安全性指標(biāo)的 步驟具體為：
[00巧]獲取單條饋線安全距離；
[0036] 通過所述單條饋線安全距離分別獲取平均饋線安全距離、W及最小饋線安全距 離。
[0037] 其中，根據(jù)配電系統(tǒng)安全域的安全性指標(biāo)、結(jié)合遺傳算法獲取網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)模型的步 驟具體為：
[0038] 將環(huán)形接線上的所有開關(guān)集合作為一個基因塊，各條環(huán)形接線的基因塊組成染色 體；
[0039] 將配電網(wǎng)的網(wǎng)損百分比作為適應(yīng)度函數(shù)，通過單條饋線安全距離的約束影響適應(yīng) 度函數(shù)的取值，對染色體進(jìn)行篩選；
[0040] 通過限制交叉和變異操作產(chǎn)生新的個體，同時使得網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)后的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)保 持福射運(yùn)行特性；
[0041 ] 通過最優(yōu)個體保存策略提局算法的收斂速度。
[0042] 通過上述的操作步驟從根本上提高網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的計算速度，使其滿足配電網(wǎng)實時監(jiān) 控和運(yùn)行的需求。
[004引實施例2
[0044] 下面結(jié)合具體的試驗數(shù)據(jù)，計算公式詳細(xì)的描述一種基于安全域的配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) 重構(gòu)方法的操作過程，詳見下文描述：
[0045] 201 ;構(gòu)建配電系統(tǒng)安全域及其安全邊界方程；
[0046] 配電系統(tǒng)安全域DSSR定義為滿足N-1安全運(yùn)行準(zhǔn)則及其他各種運(yùn)行約束（例如： 基爾霍夫定律約束，潮流方程約束，節(jié)點電壓幅值約束或福射結(jié)構(gòu)運(yùn)行約束，具體實現(xiàn)時， 本發(fā)明實施例對此不做限制）的所有工作點W的集合。其中，工作點W是配電系統(tǒng)所有負(fù) 荷節(jié)點組成的n維向量，即配電系統(tǒng)安全域為：
[0047] W=化，F(xiàn)2，...，F(xiàn)i，...，F(xiàn)n)T
[0048] (1)
[004引 Qdssr= 1WIf(V，0 ) =W，g師）< 0}
[0050] 式（1)中，Qdss巧DSSR的數(shù)學(xué)符號；V，0為節(jié)點電壓的幅值和相角。f(V，0)= W為潮流平衡約束；g(W)<0為安全運(yùn)行約束，主要包括；N-1故障后的支路電流約束、主變?nèi)?量約束和節(jié)點電壓約束。。表示節(jié)點負(fù)荷；T表示轉(zhuǎn)置。對于常見的單環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)配電網(wǎng)絡(luò)，W可簡化為用饋線出口功率表示。
[0051] 已有研究表明，嚴(yán)格計及電壓網(wǎng)損的DSSR邊界也具有近似線性的特征，當(dāng)結(jié)果精 度要求不高時，簡化網(wǎng)損和電壓約束DSSR的安全邊界可W僅根據(jù)故障重構(gòu)路徑直接解析 得出，此時第i條饋線對應(yīng)的安全邊界方程記為B(i):
[0052]
【主權(quán)項】
1. 一種基于安全域的配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法，其特征在于，所述配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方 法包括以下步驟： 根據(jù)配電系統(tǒng)安全域、安全邊界方程構(gòu)建配電系統(tǒng)安全域的安全性指標(biāo)； 根據(jù)所述配電系統(tǒng)安全域的安全性指標(biāo)、結(jié)合遺傳算法獲取網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)模型，通過所述 網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)模型對配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重構(gòu)，獲取全網(wǎng)最終的開關(guān)狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于安全域的配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法，其特征在于，所 述根據(jù)配電系統(tǒng)安全域、安全邊界方程構(gòu)建配電系統(tǒng)安全域的安全性指標(biāo)的步驟具體為： 獲取單條饋線安全距離； 通過所述單條饋線安全距離分別獲取平均饋線安全距離、以及最小饋線安全距離。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于安全域的配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法，其特征在于，所 述根據(jù)所述配電系統(tǒng)安全域的安全性指標(biāo)、結(jié)合遺傳算法獲取網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)模型的步驟具體 為： 將環(huán)形接線上的所有開關(guān)集合作為一個基因塊，各條環(huán)形接線的基因塊組成染色體； 將配電網(wǎng)的網(wǎng)損百分比作為適應(yīng)度函數(shù)，通過所述單條饋線安全距離的約束影響適應(yīng) 度函數(shù)的取值，對染色體進(jìn)行篩選； 通過限制交叉和變異操作產(chǎn)生新的個體，同時使得網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)后的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)保持輻 射運(yùn)行特性； 通過最優(yōu)個體保存策略提高算法的收斂速度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于安全域的配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法，所述配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法包括以下步驟：根據(jù)配電系統(tǒng)安全域、安全邊界方程構(gòu)建配電系統(tǒng)安全域的安全性指標(biāo)；根據(jù)所述配電系統(tǒng)安全域的安全性指標(biāo)、結(jié)合遺傳算法獲取網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)模型，通過所述網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)模型對配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重構(gòu)，獲取全網(wǎng)最終的開關(guān)狀態(tài)。本方法采用改進(jìn)的遺傳算法求解網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)模型，可以避免個體“早熟”，收斂效果較好，算法較為穩(wěn)定。本方法為配電網(wǎng)安全域理論的應(yīng)用提供新思路，對于N-1要求嚴(yán)格的大規(guī)?；ヂ?lián)城市配電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行，尤其具有較好的指導(dǎo)作用。
【IPC分類】G06Q10-04, H02J3-00, G06Q50-06, G06N3-12
【公開號】CN104866921
【申請?zhí)枴緾N201510266477
【發(fā)明人】肖峻, 祖國強(qiáng), 劉佳
【申請人】天津大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月22日