一種含分布式電源的配電網重構方法
2023-09-19 02:40:00
一種含分布式電源的配電網重構方法
【專利摘要】一種含分布式電源的配電網重構方法，該方法先獲取當前需要重構的配電網的網架結構參數和運行參數，並初始化最大最小蟻群算法的參數，然後依據最大最小蟻群算法和生成樹理論形成多個輻射網，再採用前推回代法潮流計算形成的輻射網的網損值，隨後找出本次計算的最小網損值及該最小網損值所對應的輻射網的網架結構，並更新全局最小網損值及本次計算的最小網損值所對應的輻射網的網架結構中各支路的信息素濃度，接著對更新後的各支路的信息素濃度進行限定以完成一次迭代，再依次循環直至完成最大迭代次數，最後輸出得到的全局最小網損值及其所對應的輻射網的網架結構。本設計不僅能夠實現含分布式電源的配電網重構，而且重構效果顯著。
【專利說明】一種含分布式電源的配電網重構方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於電網優化【技術領域】，具體涉及一種含分布式電源的配電網重構方法， 適用於優化網架結構、減小網損。
【背景技術】
[0002] 配電網一般採用閉環設計，開環運行，配電網潮流也是從首端向末端流動。隨著 我國新能源發電飛速發展和越來越多的DG接入配電網，由於分布式電源電流的注入，配電 網的潮流分布就不再是單方向流動，從而配電網的網損也會產生變化。配電網重構是指對 網絡中的常閉開關和聯絡開關進行合理切換，優化網架結構，減小網損，提高可靠性，改善 電能質量等。通過對含分布式電源的配電網進行重構，有利於分布式電源所發電量的就地 消耗，避免電能的大範圍遠距離傳輸，從而減小網損，因此這是目前值得解決的一個重要課 題。現有的配電網重構技術大多針對傳統配電網，對加入分布式電源的配電網就不再適用， 因此考慮含分布式電源的配電網重構具有現實的意義。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是克服現有技術存在的配電網重構方法無法適用於含分布式電源 的配電網的問題，提供一種能夠優化網架結構、減小網損的含分布式電源的配電網重構方 法。
[0004] 為實現以上目的，本發明的技術方案如下：
[0005] -種含分布式電源的配電網重構方法，該方法依次包括以下步驟：
[0006] 1 :獲取當前需要重構的配電網的網架結構參數和運行參數，並初始化最大最小蟻 群算法的參數；
[0007] 2 :依據最大最小蟻群算法和生成樹理論形成多個輻射網；
[0008] 3:先根據獲取的配電網運行參數，採用前推回代法潮流計算形成的多個輻射網的 網損值，然後找出本次計算的最小網損值及該最小網損值所對應的輻射網的網架結構；
[0009] 4:先根據本次計算的的最小網損值大小更新全局最小網損值，然後採用最大最小 蟻群算法，根據本次計算的最小網損值及其對應的輻射網的網架結構更新相應支路的信息 素濃度，再對更新後的各支路的信息素濃度進行限定，此時，完成一次迭代；
[0010] 5 :重複步驟2-4以完成下一次迭代，依次循環，直至完成最大迭代次數，最後輸 出得到的全局最小網損值及該全局最小網損值所對應的輻射網的網架結構。
[0011] 所述配電網運行參數包括配電網中分布式電源的併網位置及容量、配電網中各負 荷節點的負荷大小。
[0012] 步驟1中，
[0013] 所述配電網的網架結構參數包括配電網的電壓等級、配電網的拓撲結構、配電網 中各線路的電阻電抗，所述配電網的拓撲結構包括配電網中各負荷節點的編號、各線路的 編號、線路與負荷節點之間的連接關係、聯絡開關和常閉開關所處位置；
[0014] 所述初始化最大最小蟻群算法的參數是指：設定信息素因子α為1，信息素揮發 係數P為0.2,全局信息素更新參數Q'為0.1,信息素濃度初始值為最大信息素濃度值,最 大迭代次數為30,螞蟻個數為30,啟發式函數因子β為1，啟發式函數Ii u = 1/?，其中， Rij為支路ij的電阻值。
[0015] 步驟2中，
[0016] 所述依據最大最小蟻群算法和生成樹理論形成多個輻射網依次包括以下操作：
[0017] 2. 1 :輸入配電網中各負荷節點的編號、各線路的編號，並將各線路的信息素濃度 設定為信息素濃度初始值；
[0018] 2. 2:輸入集合H、集合E、集合W，其中，H為已接入樹的節點（初始化為首節點）， E為未接入樹的節點，W為H和E之間待搭建的支路；
[0019] 2. 3 :計算集合W中各支路的概率，採用輪盤賭規則，讓螞蟻依據概率隨機選擇W中 的支路作為下一條路徑：
【權利要求】
1. 一種含分布式電源的配電網重構方法，其特徵在於： 該方法依次包括以下步驟： 1) :獲取當前需要重構的配電網的網架結構參數和運行參數，並初始化最大最小蟻群 算法的參數； 2) :依據最大最小蟻群算法和生成樹理論形成多個輻射網； 3) :先根據獲取的配電網運行參數，採用前推回代法潮流計算形成的多個輻射網的網 損值，然後找出本次計算的最小網損值及該最小網損值所對應的輻射網的網架結構； 4) :先根據本次計算的的最小網損值大小更新全局最小網損值，然後採用最大最小蟻 群算法，根據本次計算的最小網損值及其對應的輻射網的網架結構更新相應支路的信息素 濃度，再對更新後的各支路的信息素濃度進行限定，此時，完成一次迭代； 5) :重複步驟2 - 4以完成下一次迭代，依次循環，直至完成最大迭代次數，最後輸出得 到的全局最小網損值及該全局最小網損值所對應的輻射網的網架結構。
2. 根據權利要求1所述的一種含分布式電源的配電網重構方法，其特徵在於：所述配 電網運行參數包括配電網中分布式電源的併網位置及容量、配電網中各負荷節點的負荷大 小。
3. 根據權利要求2所述的一種含分布式電源的配電網重構方法，其特徵在於： 步驟1中， 所述配電網的網架結構參數包括配電網的電壓等級、配電網的拓撲結構、配電網中各 線路的電阻電抗，所述配電網的拓撲結構包括配電網中各負荷節點的編號、各線路的編號、 線路與負荷節點之間的連接關係、聯絡開關和常閉開關所處位置； 所述初始化最大最小蟻群算法的參數是指：設定信息素因子a為1，信息素揮發係數 P為0.2,全局信息素更新參數Q'為0.1,信息素濃度初始值為最大信息素濃度,最大迭代 次數為30,螞蟻個數為30,啟發式函數因子0為1，啟發式函數Hij = I/%」，其中，Rij為支 路ij的電阻值。
4. 根據權利要求3所述的一種含分布式電源的配電網重構方法，其特徵在於： 步驟2中， 所述依據最大最小蟻群算法和生成樹理論形成多個輻射網依次包括以下操作： 2. 1 :輸入配電網中各負荷節點的編號、各線路的編號，並將各線路的信息素濃度設定 為信息素濃度初始值； 2. 2 :輸入集合H、集合E、集合W，其中，H為已接入樹的節點（初始化為首節點），E為 未接入樹的節點，W為H和E之間待搭建的支路； 2. 3 :計算集合W中各支路的概率，採用輪盤賭規則，讓螞蟻依據概率隨機選擇W中的支 路作為下一條路徑：
式中，Pu為集合W中各支路的概率，[T d為信息素濃度，[riij]為啟發式因子，a為 信息素濃度的影響因子，P為啟發式因子的影響因子，2 [ T [ nu]0為集合W中所有支 路計算結果的總和； 2. 4 :更新集合H、集合E及集合W ; 2. 5 :循環執行操作2. 3和操作2. 4,直至集合E為空集。
5. 根據權利要求4所述的一種含分布式電源的配電網重構方法，其特徵在於： 所述操作2. 4是指：在集合H中增加新增支路的節點，在集合E中去掉新增支路的節 點，去掉集合W中新增的支路，增加集合H中新增節點與E中節點相連的支路。
6. 根據權利要求3所述的一種含分布式電源的配電網重構方法，其特徵在於： 步驟3中，所述採用前推回代法潮流計算形成的輻射網的網損值依次包括以下操作： 3. 1 :計算各負荷節點的等效負荷容量： Pi - Pli-PdGi Qi 一 Qli-Qdgi 式中，Pi、Qi分別為接入分布式電源後負荷節點i的等效負荷容量中的有功功率、無功 功率，pu、Qu分別為負荷節點i的實際負荷容量中的有功功率、無功功率，PDM、Q dm分別為 接入負荷節點i的分布式電源容量中的有功功率、無功功率； 3. 2 :根據各負荷節點的等效負荷容量，採用前推回代法潮流計算形成的輻射網中各 支路末端負荷節點的有功功率、無功功率以及該負荷節點的節點電壓，其中，所述前推回代 法包括前推算法、回代算法； 所述前推算法根據輻射網的拓撲結構和各負荷節點的實際負荷大小，由末端向始端求 解：
Sij = S，,J+A Sij 式中：S' u為支路ij末端流過的功率，為負荷節點j的等效負荷容量 與負荷節點j相連的支路的首端功率和，A Su為支路ij的功率損耗，P' p Q' u分別為 S' u中的有功功率、無功功率，\為負荷節點j的電壓，ru、分別為支路ij的電阻、電 抗，Su為支路ij首端流過的功率； 所述回代算法設定初始負荷節點電壓值為額定電壓，相角為〇,由始端向末端求解：
式中％為支路末端負荷節點j的電壓,Vi為支路首端負荷節點i的電壓，PpQu分別 為支路ij首端流過的有功功率、無功功率，rm &.分別為支路ij的電阻、電抗； 3. 3 :比較連續兩次迭代得到的電壓值，若其電壓差的最大值小於0. 00001，輸出各支 路末端負荷節點的有功功率、無功功率以及各負荷節點的節點電壓，否則，轉至操作3. 2 ; 3. 4 :根據形成的輻射網中各支路末端負荷節點的有功功率、無功功率以及該負荷節點 的節點電壓計算輻射網的網損值：
式中：f為網損值，Li為線路總數，ri為線路的電阻值，ki為線路開關狀態，Pi為線路末 端的有功功率，Qi為線路末端的無功功率，Vi為線路末端負荷節點的電壓值。
7. 根據權利要求6所述的一種含分布式電源的配電網重構方法，其特徵在於： 所述步驟3還包括約束條件檢驗操作，該操作位於操作3. 2與操作3. 3之間； 所述約束條件檢驗是指將不符合以下約束條件的輻射網捨去： 電壓約束：Vimin < Vi < Vimax 式中，Vi為負荷節點i的節點電壓值，Vimax、Vimin分別為負荷節點i的節點電壓的上、下 限值； 容量約束：Si < Simax 式中，Sp Simax分別為經過負荷節點i的各支路流過的功率及其線路容量； 網絡輻射狀約束：不存在環網和孤島。
8. 根據權利要求3所述的一種含分布式電源的配電網重構方法，其特徵在於： 步驟4中，所述根據本次計算的的最小網損值大小更新全局最小網損值是指：將本次 計算的最小網損值與全局最小網損值進行比較，若比全局最小網損值大，則全局最小網損 值無需更新；若比全局最小網損值小，則將本次計算的最小網損值設定為全局最小網損值。
9. 根據權利要求4所述的一種含分布式電源的配電網重構方法，其特徵在於： 步驟4中，所述根據本次計算的最小網損值及其對應的輻射網的網架結構更新相應支 路的信息素濃度採用以下公式： !^(t + l) = (I-P) T11 (t) +A T11
式中：TijU)為本次迭代各支路的信息素濃度，Tij (t + 1)為下一次迭代各支路的信息 素濃度值，A Tij為本次迭代各支路信息素濃度的增加值，P為信息素揮發係數，Q'為全局 信息素更新參數，/(CU為本次計算的最小網損值，為本次計算的最小網損值所對應 的輻射網的網架結構。
10. 根據權利要求9所述的一種含分布式電源的配電網重構方法，其特徵在於： 步驟4中，所述對更新後的各支路的信息素濃度進行限定是指： 先採用以下公式計算各支路的最大信息素濃度和最小信息素濃度，然後將其與若更 新後的各支路的信息素濃度進行比較，若更新後的各支路的信息素濃度大於最大信息素濃 度，則令其等於最大信息素濃度，若小於最小信息素濃度，則令其等於最小信息素濃度，若 位於最大信息素濃度與最小信息素濃度之間，則維持原值不變：
式中：P為信息素揮發係數，Q'為全局信息素更新參數，f(s_)為全局最小網損值，T min為最小信息素濃度，T max為最大信息素濃度，n為負荷節點數。
【文檔編號】G06Q50/06GK104361413SQ201410655369
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月18日 優先權日:2014年11月18日
【發明者】陳 峰, 阮博, 張籍, 楊明, 杜治, 楊東俊, 譚丹, 國光輝 申請人:國家電網公司, 國網湖北省電力公司經濟技術研究院, 華中科技大學