一種主動配電網(wǎng)潮流計算的優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種主動配電網(wǎng)潮流計算的優(yōu)化方法，包括以下步驟：S1：主動配電網(wǎng)的任何一個樹的樹支數(shù)；S2：主動配電網(wǎng)支路傳輸功率之和最小為目標(biāo)，給定支路傳輸功率約束，呈輻射狀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)且滿足節(jié)點功率平衡；S3：以有功網(wǎng)損最小為目標(biāo)函數(shù)；S4：等式約束為潮流約束和網(wǎng)絡(luò)輻射狀約束兩種約束；S5：不等式約束為節(jié)點電壓約束、有功、無功出力約束和支路電流約束三種約束組成；S6：在潮流方程中都與sij相乘，只有當(dāng)sij＝1時，支路接入主動配電網(wǎng)計算。本發(fā)明能夠降低網(wǎng)損的同時保證系統(tǒng)的安全運行，提高電網(wǎng)控制、分布式發(fā)電接入，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量。本發(fā)明使主動配電網(wǎng)復(fù)雜的潮流計算簡單化，方便易行，使主動配電網(wǎng)控制和調(diào)節(jié)方法更為科學(xué)。
【專利說明】-種主動配電網(wǎng)潮流計算的優(yōu)化方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)主動配電網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種主動配電網(wǎng)潮流計算 的優(yōu)化方法。

【背景技術(shù)】
[000引 主動配電網(wǎng)（Active distribution network，ADN)是由微電源、負(fù)荷、儲能系統(tǒng)和 控制裝置構(gòu)成的系統(tǒng)。它對于大電網(wǎng)表現(xiàn)為一個單一可控的單元，可實現(xiàn)對負(fù)荷多種能源 形式的高可靠供給。而主動配電網(wǎng)的特點主要有兩個：一是含有本地發(fā)電裝置，多為容量較 小的分布式電源，分布式電源值istributed Generation Resource, DGR)通常指主要利用 可再生新能源且發(fā)電功率為幾kW至50MW小型模塊式、與環(huán)境兼容的獨立電源，可W滿足電 力系統(tǒng)和用戶特定要求。二是主動配電網(wǎng)是可控的，主動配電網(wǎng)的功能是將電源和用戶需 求有效連接起來，允許雙方共同決定如何最好地實時運行。要達(dá)到該一要求，控制水平要遠(yuǎn) 高于傳統(tǒng)配電網(wǎng)的水平。
[0003] 主動配電網(wǎng)系統(tǒng)可將多種類型的分布式發(fā)電單元組合在一起，有效發(fā)揮單一能源 系統(tǒng)的優(yōu)點，實現(xiàn)多種能源互補，提高整個微電網(wǎng)系統(tǒng)的效率、能源利用率和供電可靠性。 主動配電網(wǎng)接入大電網(wǎng)并網(wǎng)運行，不僅可W充分利用主動配電網(wǎng)內(nèi)部的綠色可再生能源， 還可W提高整個電網(wǎng)的安全性，是中國建成智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)。同時，主動配電網(wǎng)系統(tǒng)是 解決偏遠(yuǎn)地區(qū)和海島供電的有效手段之一。
[0004] 自1975年Merlin、Bach等利用數(shù)學(xué)規(guī)劃方法來處理潮流計算和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)問題， 人們嘗試了不同的方法來解決配電潮流計算和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的問題。潮流計算和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)是一 個多目標(biāo)非線性混合優(yōu)化問題，目前解決的算法主要有數(shù)學(xué)優(yōu)化理論、最優(yōu)流法、支路交換 法和人工智能算法等幾類。數(shù)學(xué)優(yōu)化方法，是用數(shù)學(xué)模型對配電網(wǎng)重構(gòu)問題進(jìn)行描述，然后 通過特定的算法，得到不依賴配電網(wǎng)絡(luò)初始結(jié)構(gòu)的優(yōu)化結(jié)果，進(jìn)而解決潮流計算繁瑣迭代 問題。該方法計算時間長，占用內(nèi)存大，對于大規(guī)模配電網(wǎng)的求解，困難很大，因此一般先進(jìn) 行化簡然后近似處理。啟發(fā)式方法，W直觀分析為依據(jù)，根據(jù)一定的原則，逐步迭代直至得 到滿意的重構(gòu)結(jié)果，該方法主要有最優(yōu)流模式算法和支路交換法。智能優(yōu)化算法近些年發(fā) 展迅速，主要有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、模擬退火算法、禁忌搜索算法、蟻群算法、粒子群優(yōu)化算 法、遺傳算法等，人工智能算法具有較好的全局搜索性能，不易陷入局部最優(yōu)，但其缺點是 計算量大，計算時間長。目前，在相關(guān)主動配電網(wǎng)福射運行約束暗含在算法文獻(xiàn)中，還沒有 給出準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)描述及方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種主動配電網(wǎng)潮流計算的優(yōu)化方法，包括W下 步驟：
[0006] Sl ;主動配電網(wǎng)可W看作是含有叫個節(jié)點M條支路的簡單系統(tǒng)圖，配電網(wǎng)的福射 運行要求全部節(jié)點連通且無閉環(huán)，因此歸結(jié)為"樹"的概念來說明此問題。電網(wǎng)絡(luò)理論中 "樹"的定義是；一個連通圖G的樹T包含G的全部節(jié)點和部分支路，而樹T本身是連通的且 不含回路。同時，一個具有rib個節(jié)點的連通圖，它的任何一個樹的樹支數(shù)為式（1):
[0007] M =咕-1 (1)
[0008] 主動配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可按照"樹"的概念，形成福射狀運行結(jié)構(gòu)。根據(jù)上述分析 可W得出；配電系統(tǒng)呈福射狀運行需滿足如下條件：
[0009] ①網(wǎng)絡(luò)包含的支路數(shù)目為；M = Db-I ;
[0010] ②網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點必須是連通的。
[0011] 但僅憑條件①作為主動配電網(wǎng)福射運行的判據(jù)，系統(tǒng)可能會出現(xiàn)孤島或環(huán)網(wǎng)，并 不能確定配電網(wǎng)呈福射運行。
[0012] S2 ;主動配電網(wǎng)支路傳輸功率之和最小為目標(biāo)，滿足基爾霍夫第一定律，給定支路 傳輸功率約束，確定最終呈福射狀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)且滿足節(jié)點功率平衡，公式如（2)?（7):

【權(quán)利要求】
1. 一種主動配電網(wǎng)潮流計算的優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟： 51 :主動配電網(wǎng)的任何一個樹的樹支數(shù)為式（1): M = nb-l (1) 主動配電網(wǎng)呈輻射狀運行需滿足如下條件： ① 網(wǎng)絡(luò)包含的支路數(shù)目為：M = nb-l ; ② 網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點必須是連通的； 52 :主動配電網(wǎng)支路傳輸功率之和最小為目標(biāo)，給定支路傳輸功率約束，呈輻射狀的網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)且滿足節(jié)點功率平衡，公式如（2)?（7):
其中，Qb為系統(tǒng)的節(jié)點集合，Q1是支路集合，是出力節(jié)點的集合，nb為總節(jié)點數(shù)， Sij是0-1變量，為控制線路開斷的狀態(tài)變量，若線路斷開則為0,若閉合，則為I 是節(jié)點 i和節(jié)點j之間的有功傳輸功率，gi是平衡節(jié)點i的有功出力，Cli是節(jié)點i的有功負(fù)載，.? 是支路ij的支路傳輸最大功率，5是平衡節(jié)點i的最大出力； 53 :以有功網(wǎng)損最小為目標(biāo)函數(shù)：
^G{0，1} V(J)GQir (15) 其中：Sij為線路的狀態(tài)變量，若線路閉合，取Sij = 1，若線路斷開，則取Sij = O ;聯(lián)絡(luò)點 是不帶負(fù)荷的節(jié)點，^^是聯(lián)絡(luò)點的集合，式（12)?（15)既可保證含聯(lián)絡(luò)點的配電網(wǎng)沒有 環(huán)網(wǎng)出現(xiàn)，也能保證聯(lián)絡(luò)點在網(wǎng)絡(luò)中不是終端節(jié)點； 55 :不等式約束為節(jié)點電壓約束、有功、無功出力約束和支路電流約束三種約束組成： S5. 1 :節(jié)點電壓約束 ￥<￥,<￥ mb (16) S5. 2 :有功、無功出力約束： W 4 rnbs (17) Qsi ^Qsi ^QsisifienI., (18) S5. 3 :支路電流約束： k ^ sa'h (19) 其中：Qb為系統(tǒng)的節(jié)點集合，Q1是支路集合，A,是與節(jié)點i相連的節(jié)點集合，:是 出力接入點的集合，nb為總節(jié)點數(shù)，Vi為節(jié)點i電壓的幅值，F(xiàn)和Y分別為節(jié)點i電壓幅值 的上下限，為滿足網(wǎng)絡(luò)供電要求，其標(biāo)幺值分別取值為[1，0.9] ; A,.、％是出力接入點的 有功、無功輸出功率，烏、巧.:是接入點的有功輸出功率上下限，氐、^是接入點的無功 輸出功率上下限，pA、&,?分別是節(jié)點i有功負(fù)載和無功負(fù)載；IU為節(jié)點i、j間的線路電 流，7Jz、分別為節(jié)點i、j間線路電流的上下限； 56 :在潮流方程中都與Sij相乘，只有當(dāng)Sij = 1時，支路接入主動配電網(wǎng)計算，Pp Qij的表達(dá)式如下：
其中，gij和^分別為節(jié)點i、j間的電導(dǎo)和電納；Pi」、Qij是從i節(jié)點流向j節(jié)點的有 功、無功功率。
【文檔編號】H02J3/00GK104362625SQ201410662783
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】沈鑫, 閆永梅, 曹敏, 張林山, 丁心志, 王昕 , 王恩 申請人:云南電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院