電力系統(tǒng)課程設計---考慮負荷相關性的網絡重構程序設計

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文檔簡介

1、　　目錄　　1 設計目的和意義1　　2 課程設計原理2　?。信e所查資料，所用的方法）　　3 課程設計內容3　　4 結果分析5

2、;　　5 設計總結7　　6 同組人員的名單7　　參考文獻8　　附錄A9　　附錄B30&l

3、t;/b>　　《電力系統(tǒng)分析》　　課程設計任務書　　1 設計目的和意義　　1.1 設計目的

4、　　大多數配電網絡重構工作都是針對確定負荷，而實際上，由于負荷變化的隨機性、影響負荷的因素變化的隨機性以及負荷預測器本身的不確定性，在評價配電網的安全性以及通過網絡重構確定最佳運行方式時，負荷一般都具有明顯的不確定性。網絡重構的作用是通過改變分段開關和聯絡開關的分、合狀態(tài)來變換網絡的結構，使系統(tǒng)在正常運行時能達到降低網損、消除過負荷、保證電壓水平的目的。

5、　1.2 設計意義　　配電網絡重構是確保配電網安全運行和經濟運行的重要手段。　　2 課程設計原理（列舉所查資料，所用的方法）　　配電網絡重構優(yōu)化算法一般分為隨機優(yōu)化算法和啟發(fā)式優(yōu)化算法兩類。　　遺傳算法是一類典型的隨機優(yōu)化算法，在考慮負荷不確定性時，可

6、以將式　　或 　　作為約束條件，將各代種群中不符合約束條件的個體刪除，最終得到的最優(yōu)方案就一定能滿足安全要求。對于其他隨機優(yōu)化算法也可以采用類似的方法處理。　　對于啟發(fā)式算法，可以對每一單步優(yōu)化方案采用式　　或 <

7、;/b>　　進行安全校驗，若符合安全要求則進行該步操作，否則選擇其他單步優(yōu)化方案再進行安全校驗…，如此反復直至無方案可選。但是這樣處理后，會更加降低啟發(fā)式算法獲得全局最優(yōu)解的機會，因此需要采取多組隨機初始可行運行方式（無閉環(huán)、無孤島、滿足安全要求）作為初值的策略，分別進行優(yōu)化，從中選擇最優(yōu)的結果。　　一種普遍適用的生成單步優(yōu)化方案的啟發(fā)式規(guī)則為：對

8、某個聯絡開關i進行單步平移操作，即將該聯絡開關節(jié)點合閘，而將逆著潮流方向與其相鄰的一個開關節(jié)點j分閘，若得到的運行方式不存在閉環(huán)或孤島、并且目標函數優(yōu)于調整前，則將j作為新的聯絡開關節(jié)點，否則保持原有運行方式不變。顯然對于每個聯絡開關的單步平移操作最多有2個結果，選擇其中目標函數最優(yōu)的一個結果作為該單步優(yōu)化的最終結果，若沒有較調整前更好的結果，則稱對該聯絡開關沒有單步優(yōu)化方案。　　考慮負荷不確定

9、性的啟發(fā)式配電網絡重構的流程如圖2所示。　　圖2 考慮負荷不確定性的啟發(fā)式配電網絡重構流程圖　　3 課程設計內容　　3.1 一個典型的配電網　　圖3-1 一個典型的配電網　　圖中實心圓點代表

10、合閘狀態(tài)的開關，空心圓點節(jié)點代表分閘狀態(tài)的開關（即聯絡開關），節(jié)點上的數字為節(jié)點編號，括號內為區(qū)域的編號，箭頭表示潮流方向。　　假設計劃在某個時間段安排電源點13的檢修，屆時需要將區(qū)域3、5和7的負荷轉移到電源點1和7的線路上，事先需要在確保運行安全的前提下的負荷轉移方案。　　根據對歷史數據分析，各個區(qū)域間的相關系數如表2所示。假設該配電網中有功負荷與無

11、功負荷的相關系數相等，即式中＝。　　根據天氣預報，降水概率為70%。經過長期的觀測和分析，取出具有代表性的兩組數據為例進行驗證。負荷值分別為數據1（見表3-1，表3-2）和數據2（見表3-3，表3-4），其中數據2為在檢修期間負荷最重時間段內各個區(qū)域的負荷預測結果。　　數據1

12、;　　表3-1 各個區(qū)域的負荷預測情況(單位：kW或kVar)　　表3-2 各個區(qū)域間的相關系數　　數據2　　表3-3 各個區(qū)域的負荷預測情況(單位：kW或kVar)　　表3-4 各個區(qū)域間的相關系數&

13、lt;p>　　假設電源點1和7的額定電流均為400A，安全系數取0.95。　　3.2 程序設計及其說明　　(1) 鄰接表：　　指明各個節(jié)點間關系的矩陣。用鄰接表表示圖時，很容易判斷出任意兩個節(jié)點間是否有邊相連。鄰接表為n×n矩陣，n為節(jié)點個數。如圖3-1所示

14、實例，鄰接表為14×14矩陣。　　0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 　　1 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 　　0 2 0 0 0 0

15、 0 10 9 0 0 0 0 0 　　0 0 0 0 14 0 0 0 8 0 0 0 0 0 　　0 0 0 14 0 4 0 0 0 0 13 0 0 0 　　0 0 0

16、0 4 0 6 0 0 0 0 0 0 0 　　0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 0 0 0 　　0 0 10 0 0 0 0 0 0 7 0 0 0 0 　　0

17、 0 9 8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 　　0 0 0 0 0 0 0 7 0 0 0 0 0 11 　　0 0 0 0 13 0 0 0 0 0 0 0 0 12 &

18、lt;p>　　0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 3 　　0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 0 　　0 0 0 0 0 0 0 0 0 11 12 3 0 0 &l

19、t;/p>　　(2) 無向圖：　　指明各節(jié)點電流連接關系的矩陣。用無向圖表示圖時，很容易判斷出各節(jié)點間是否有電流流過。無向圖為n×n矩陣，n為節(jié)點個數。如圖3-1所示實例，鄰接表為14×14矩陣。　　0 1 0 0 0 0 0 0 0

20、 0 0 0 0 0 　　1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 　　0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 　　0 0 0 0 1 0

21、 0 0 1 0 0 0 0 0 　　0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 　　0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 　　0 0 0

22、0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 　　0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 　　0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 　　0

23、 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 　　0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 　　0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 &

24、lt;p>　　0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 　　0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 　　4 結果分析　　4.1 電路原

25、始狀態(tài)　　(1)不下雨時　　電源1：　　電源7：　　電源13：

26、;　　（2）下雨時　　電源1：　　電源7：　　電源13：　　4.2 三種方案

27、　　方案一　　對電源點13進行檢修需要斷開其兩側隔離開關，如果聯絡開關8合閘，即將原來由電源點13供電的區(qū)域3、5、7的負荷全部轉移到電源點1供電的線路上，如圖4-2所示：　　圖4-2 方案一　　(1)

28、不下雨時　　電源1：　　電源7：　　下雨時　　電源1：&l

29、t;b>　　電源7：　　方案二　　將聯絡開關11合閘，及原來由電源點13供電的區(qū)域3、5、7的負荷全部轉移到電源點7供電的線路上，如圖4-3所示：　　圖4-3 方案二&l

30、t;b>　　(1)不下雨時　　電源1：　　電源7：　　（2）下雨時　　電源1：</p&g

31、t;　　電源7：　　方案三　　在考慮負荷相關性的基礎上進行以負荷均衡化為目標的網絡重構，得到的負荷轉移方案為：斷開開關4和開關10，閉合開關8和開關11，如圖4-4所示：　　圖4-4 方案三<

32、/b>　　（1）不下雨時　　電源1:　　電源7:　　下雨時<b&g

33、t;　　電源1:　　電源7:　　5 設計總結　　本次課程設計主要是考慮負荷相關性的配電網絡重構。具體有負荷之間的相關性問題，MATLAB軟件應用、還有電力系統(tǒng)分析的一些相關知識，是一次綜合檢測我們對學過的相關科目的應用

34、的課程設計。　　在整個設計過程中，我又一次認真的學習了相關課程，查閱了不少相關書籍，也對配電網絡重構這個新知識有了一定的認識，積累了不少的學習經驗，感到收益頗豐。當然，在此當中，也有我們組成員之間的相互幫助，互相檢查，因為這不僅是對自己學習科學知識的一次檢驗，也是考察一個人的團隊精神和相互間的協作精神的時候。　　我的課程設計主要是通過自己手算來達到對網絡

35、重構的最優(yōu)要求，也在MATLAB運行環(huán)境中得到了運行結果。在計算的過程中，我也出過不少錯，幾經檢驗才有了最終結果，這使我明白了，縝密的計算對于我們工科學生來說是相當重要的，它不僅能讓我們看到自己期望的結果，而且也會為我們省去更多的寶貴時間，所以，我平時應該就養(yǎng)成細心周密的學習習慣，才會在以后的學習中更省力。對相關軟件的學習也應當在平時多加強，要多閱讀專業(yè)相關的書籍才能在做事時游刃有余。<b

36、>　　參考文獻　　【1】劉健、倪建立、鄧永輝，配電自動化系統(tǒng)，中國水利水電出版社。　　【2】陳躍，電氣工程專業(yè)畢業(yè)設計指南，中國水利水電出版社。　　【3】王士政，電力工程類專題課程設計與畢業(yè)設計指導教程，中國水利水電出版社。　　【4】劉健，變結

37、構耗散網絡，中國水利水電出版社。　　【5】徐克明、熊煒，配電自動化系統(tǒng)，重慶大學出版社。　　【6】劉健、畢鵬翔、楊文宇、程紅麗，配電網理論及應用，中國水利水電出版社。　　【7】張毅、楊秀霞，艦船電力系統(tǒng)網絡重構研究綜述[J].電工技術學報。　　【8】余健明、蔡麗敏、楊文宇

38、，基于提高系統(tǒng)可靠性降低網損的配電網絡重構[J].電工技術學報。　　【9】劉健、武曉朦等，不確定性電工學報。　　附錄A　　① 負荷均衡化程序　　P 代表負荷矩陣，M代表源節(jié)點矩陣，D 代表無向圖

39、示意的潛在連接方式，LJB 代表鄰接表，TP0 代表給定的運行方式（1代表開關節(jié)點閉合，0代表開關節(jié)點斷開）。隨機取m種運行方式初值。　　當電源點13停電檢修，區(qū)域3、5、7的負荷由電源1和7供電，轉化過程中，聯絡開關的開合狀態(tài)須由負荷均衡化決定。根據式(3-7)、(3-8)可以得出95%置信度下復功率幅值的置信區(qū)間，從而可以用來檢驗線路源端是否過負荷。根據(3-22)、(3-23)可得在多種條

40、件下，線路源端負荷的概率分布為多個正態(tài)分布的合成。　　上述四個公式實現的負荷均衡化過程，程序如下：　　fid=fopen('下雨負荷均值.txt');　　P=fscanf(fid,'%g',[2,14])';%　　M=[1 0 0

41、0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 ];　　fid=fopen('newwuxiangtu.txt');　　D=fscanf(fid,'%g',[14,14])';　　fid=fopen('相關系數矩陣.txt');<p

42、>　　pq=fscanf(fid,'%g',[14,14]);　　p=[188.5932 13.4347 11.9138 20.0253 43.7300 50.9506 37.2624 35.2091 13.4347 13.4347 11.9138 11.9138 20.0253 20.0253 ];　　q=[61.5970 4.3

43、093 5.3232 3.5488 19.6046 17.4905 12.1673 12.5627 4.3093 4.3093 5.3232 5.3232 3.5488 3.5488 ];　　LJB={　　　　0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

44、　　1 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 　　0 2 0 0 0 0 0 10 9 0 0 0 0 0 　　0 0 0 0 14 0 0 0 8 0 0

45、 0 0 0 　　0 0 0 14 0 4 0 0 0 0 13 0 0 0 　　0 0 0 0 4 0 6 0 0 0 0 0 0 0 　　0 0 0 0 0 6 0 0

46、0 0 0 0 0 0 　　0 0 10 0 0 0 0 0 0 7 0 0 0 0 　　0 0 9 8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 　　0 0 0 0 0 0

47、 0 7 0 0 0 0 0 11 　　0 0 0 0 13 0 0 0 0 0 0 0 0 12 　　0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 3 　　0 0

48、0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 0 　　0 0 0 0 0 0 0 0 0 11 12 3 0 0 };　　T=[0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1];　　TP0=[1 1 1 0 1 1

49、1 1 1 1 0 1 1 1];　　LM=[7360 7360];　　m0=9;　　fid=fopen('運行方式.txt');　　Runway=fscanf(fid,'%g',[14,12])

50、9;;%　　n0=size(Runway,1);　　while m0~=0　　for i=1:1:m0;　　j=ceil(n0*rand);　　TPP(i,:)=Runway(j,:);&

51、lt;b>　　end　　m0=m0-1;　　end　　TPP=[TP0;TPP];　　InitTP=TPP;　　for t=1:

52、10　　T0=TPP(t,:); 　　[C,TP0]=youxiangtu22(D,M,T,T0);　　[A2]=Loadguishu(P,LJB,M,C); 　　m=size(A2,2);%　　for i=1:1:m&l

53、t;/p>　　S{i}=sum(P(A2{i},:),1);　　x=S{i};　　y=sqrt((x(1))^2+(x(2))^2);　　B=A2{i};　　zp=su

54、m(p(B).^2);　　zq=sum(q(B).^2);　　z=(zp^2+zq^2)^(1/4);　　s(i)=y+1.65*z;%　　if s(i)>7360　　jump(i)=1;<p&

55、gt;　　else 　　jump(i)=0; 　　end 　　end 　　if any(jump)　　ADD=s;

56、 ADD= ADD/7360;L0=max( ADD)/min(ADD);LR=L0;TPR=TP0;k1=1;　　while k1==1　　R=find(TP0==0);r=size(R,2);k1=0;　　for i1=1:r　　M0=find(D(R(i1),:)

57、==1);m0=size( M0,2);　　for j1=1:m0　　k2=0;TP0(M0(j1))=0;TP0(R(i1))=1;[C,TP1]=youxiangtu22(D,M,T,TP0);　　if ~isempty(TP1)　　[A2]=Loadguishu(

58、P,LJB,M,C); m=size(A2,2);　　for i=1:1:m　　S{i}=(P(A2{i}),:),1);x=S{i};y=sqrt((x(1))^2+(x(2))^2);　　B=A2{I};zp=sum(p(B).^2);zp=sum(q(B).^2);

59、　　z=(zp^2+zp^2)^(1/4);s(i)=y+1.65*z;　　end　　ADD=s; ADD= ADD/7360;　　L1=max( ADD)/min(ADD);　　if L1<LR</b&

60、gt;　　LR=L1;TPR=TP1;k1=1;AS2=A2;k2=1;　　end　　end 　　TP0(R(i1))=0;TP0(M0(j1))=1;&

61、lt;b>　　if k2==1　　break　　end　　end　　end

62、;　　if k1==1　　L0=LR;TP0=TPR;　　end　　end　　TP2=TP0;[C,TP1]=youxiangtu22

63、(D,M,T,TP2);　　if ~isempty(TP1)　　[A2]=Loadguishu(P,LJB,M,C);m=size(A2,2);　　for i=1:1:m　　S{i}=(P(A2{i}),:),1);x=S{i};y=sqrt((x(1))^2+(x(2)

64、)^2);　　B=A2{I};zp=sum(p(B).^2);zp=sum(q(B).^2);　　z=(zp^2+zp^2)^(1/4);s(i)=y+1.65*z;　　end　　end</

65、p>　　if any(s>7360)　　disp('There is no solution');　　else　　disp('There is solution');&

66、lt;b>　　end　　TPP(t,:)=TP2;　　end　　A{t}=s　　end

67、② 安全校驗程序：在網絡重構過程中，對任何一種新的網絡形式須滿足新的約束方法，即保證該網絡形態(tài)下，網絡中不出現孤島，閉環(huán)及電源點不能為空。聯絡開關的開合狀態(tài)改變采用單步平移的方法，定義某個聯絡開關的單步平移操作為：將該聯絡開關節(jié)點合閘，而將逆著潮流方向與其相鄰的一個開關節(jié)點分閘，相鄰即兩個方向，因此對每個聯絡開關的單步平移操作有兩個結果，分別稱為單步左平移操作和單步右平移操作。如果平移操作后得到的網絡結構滿足約束條件，即重構結果優(yōu)，則

68、保留該網絡形式，如果平移操作結果不滿足約束條件，則繼續(xù)進行單步平移進而改變網絡拓撲。　　程序中，youxiangtu22()，代表基形變換函數，D 代表無向圖，M 代表源節(jié)點，E 代表T節(jié)點，TP0 代表運行方式。　　function [C,TP]=youxiangtu22(D,M,E,TP0)　　%youxia

69、ngtu22() 　　b=find(E==1);　　p=size(b,2);　　for i=1:p　　if TP0(b(i))==0　　TP1=[];% disp( 'T node i

70、s open.NO admitted!')　　break　　else　　TP1=TP0;　　end</p&

71、gt;　　end　　if ~isempty(TP1)　　QS=find(M==1);　　m=size(QS,2);　　for i=1:m<p&g

72、t;　　if TP0(QS(i))==0　　% disp('Powwer source node is open.No admitted!')　　TP1=[];　　break;

73、　　else　　TP1=TP0;　　end　　end　　end

74、　　if ~isempty(TP1)　　z1=size(D,1);z2=size(D,2);　　C=zeros(z1,z2);　　while m~=0 　　n0=0;N={};　　for

75、i=1:m　　a=QS(i);　　MM=find(D(a,:)==1);　　k=size(MM,2);　　for s=1:k<b

76、>　　n0=n0+1;　　if C(MM(s),a)==0　　C(a,MM(s))=1;　　if TP1(MM(s))==1 　　N{n0}=MM(s);

77、end 　　end　　end 　　end 　　QS=cell2mat(N);　　m=s

78、ize(QS,2);　　end　　y2=find(sum(C)==2);　　if any(TP1(y2)==1)　　TP1=[]; 　　end</

79、b>　　end　　if ~isempty(TP1)　　for i=1:z1　　y=find(D(i,:)==1);　　y3=size(y,2);

80、　　for j=1:y3　　if C(i,y(j))==0 & C(y(j),i)==0 　　% disp('There is isolated island!') 　　TP1=[]; 　　bre

81、ak　　end　　end　　if isempty(TP1)　　break　　e

82、nd　　end 　　end 　　TP=TP1;　　if isempty(TP)

83、;　　C=[];　　end 　　function[AA]=Loadguishu(P,LJB,M,C)　　qs=find(M==1);l=size(qs,2);　　for ii=1:1&

84、lt;p>　　QS=qs(ii);LL=[];n1=0;m=size(QS,2);　　while m~=0　　m=0;N={};　　for i=1:m　　a=QS(i);MM=find(C(

85、a,:)==1);k=size(MM,2);　　for s=1:k　　mo=m0+1;N{mo}=MM(s);LT=cell2mat(LJB(a,MM(s)));n1=n1+1;　　LL(n1)=LT;　　end&l

86、t;/b>　　end　　QS=cell2mat(N);m=size(QS,2);　　end　　AA{ii}=LL;　　end &l

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