配電網(wǎng)運(yùn)行決策中的優(yōu)化算法研究.pdf

1、在配電系統(tǒng)運(yùn)行中實(shí)施自動(dòng)化控制，對(duì)提高配電運(yùn)行安全、可靠和經(jīng)濟(jì)水平意義重大。在此背景下，本文就配電網(wǎng)運(yùn)行決策中基本的理論、算法，如配電潮流、電容器投切、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等，進(jìn)行了深入的研究，以期豐富和發(fā)展配電自動(dòng)化領(lǐng)域的理論和實(shí)踐。 對(duì)配電網(wǎng)存在少環(huán)的潮流處理方法進(jìn)行了研究。對(duì)于純環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)，若指定合環(huán)點(diǎn)(支路的首節(jié)點(diǎn)或末節(jié)點(diǎn))，則以合環(huán)點(diǎn)所屬支路為連枝，其它支路為樹枝，生成節(jié)點(diǎn)支路關(guān)聯(lián)矩陣，再根據(jù)基本回路矩陣與關(guān)聯(lián)矩陣之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系得到

2、基本回路矩陣；若沒有指定合環(huán)點(diǎn)，則廣度優(yōu)先搜索先確定連枝，再指定連枝的首節(jié)點(diǎn)或末節(jié)點(diǎn)作為合環(huán)點(diǎn)，采用與指定合環(huán)點(diǎn)相同的方法生成基本回路矩陣。這樣就有效避免了少環(huán)網(wǎng)計(jì)算需人工指定合環(huán)點(diǎn)和獨(dú)立回路，使算法更具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，而且廣度優(yōu)先搜索確定合環(huán)點(diǎn)處的兩端節(jié)點(diǎn)到根節(jié)點(diǎn)的邏輯距離(支路數(shù))相差很小，電壓差通常不大，所以合環(huán)電流小，在一定程度上減少了潮流計(jì)算的迭代次數(shù)。 就輻射狀配電網(wǎng)電容器優(yōu)化投切問題，給出了兩種實(shí)用化算法。一是輻射

3、網(wǎng)電容器優(yōu)化投切的作用范圍法。該算法根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)電容器優(yōu)化投切就是使無功就地平衡的思想及配電網(wǎng)輻射狀運(yùn)行的特點(diǎn)，提出節(jié)點(diǎn)最優(yōu)條件并作為啟發(fā)式規(guī)則，在不考慮電容器容量限值的條件下，獲得電源及電容器的作用范圍；再根據(jù)提出的電容器補(bǔ)償?shù)膬蓚€(gè)基本規(guī)則，在電源及電容器作用范圍的基礎(chǔ)上，并計(jì)及電容器容量限值，計(jì)算電容器實(shí)際注入無功電流，采用同級(jí)歸整法得到電容器的投切組數(shù)。二是基于潮流前推回推思想提出的一種輻射網(wǎng)電容器優(yōu)化投切實(shí)用化算法。給出局部樹的

4、概念，并將配電網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)局部樹，對(duì)局部樹分別進(jìn)行電容器優(yōu)化投切，這樣就將電容器優(yōu)化投切的大規(guī)模優(yōu)化問題分解為多個(gè)子問題，提高了計(jì)算效率，在局部樹優(yōu)化過程中，利用無功就地平衡規(guī)則，縮小局部樹上的解空間，使快速計(jì)算局部樹上電容器優(yōu)化投切成為可能；然后分析了具有相同根節(jié)點(diǎn)的局部樹間電容器投切相互影響的規(guī)律，給出快速計(jì)算它們相互影響的算法；最后將局部樹及局部樹間的電容器優(yōu)化投切算法嵌入到前推回推潮流計(jì)算中，算法具有很好的收斂性。第一種算法還

5、可判斷出電容器實(shí)際安裝的組數(shù)是否滿足作用范圍內(nèi)的無功需求，指導(dǎo)進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，降低網(wǎng)損，算例表明，第二種算法計(jì)算速度更快，更適合現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用。 就配電網(wǎng)重構(gòu)問題，提出一種通過生成樹并追求最優(yōu)重構(gòu)結(jié)果的方法。根據(jù)配電網(wǎng)重構(gòu)結(jié)果一定是輻射網(wǎng)的特點(diǎn)，將網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)這一復(fù)雜的非線性組合優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為獲取圖的最小生成樹問題，以簡化的最優(yōu)流模式法得到的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作為參考，并給出理想網(wǎng)絡(luò)及比較規(guī)則，以此為依據(jù)，在擴(kuò)展生成樹過程中，通過理想網(wǎng)絡(luò)和參考

6、的比較，使生成樹過程中避免無效子圖的處理，在保證最優(yōu)解的前提下，提高了計(jì)算效率，對(duì)大規(guī)模配電網(wǎng)有較好的適應(yīng)性。 在電容器投切和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)研究基礎(chǔ)上，對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)綜合優(yōu)化問題進(jìn)行了研究。在采用有效減小生成樹數(shù)量方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)后，對(duì)最后得到的所有網(wǎng)損小于參考的網(wǎng)損的輻射狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分別采用基于前推回推思想的輻射網(wǎng)電容器優(yōu)化投切方法進(jìn)行電容器優(yōu)化投切，而不是只對(duì)網(wǎng)損最小的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行電容器優(yōu)化投切，更易獲得網(wǎng)損較小的優(yōu)化方案；在電容器優(yōu)

7、化投切后，利用支路交換法支路交換前后網(wǎng)損估算公式判別電容器有投切后是否需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，避免了交替迭代法電容器有投切后一定進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)計(jì)算，從而使計(jì)算效率有所提高。在綜合優(yōu)化得到的優(yōu)化方案基礎(chǔ)上，再應(yīng)用輻射網(wǎng)電容器優(yōu)化投切作用范圍法，計(jì)算電容器的作用范圍，判斷電容器的額定安裝組數(shù)是否滿足其作用范圍內(nèi)無功需求，進(jìn)而指導(dǎo)進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，降低損耗。 最后，介紹了含風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的潮流算法，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合非序貫Monte-Carlo模擬