[發(fā)明專利]基于memetic算法的配電網(wǎng)開關(guān)優(yōu)化配置研究方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611106150.6
• 申請(qǐng)日: 2016-12-05
• 公開（公告）號(hào): CN106779197A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余昆;陳星鶯;鄭馨怡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 劉淵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種配電網(wǎng)優(yōu)化配置方法，特別是一種基于memetic算法的配電網(wǎng)開關(guān)優(yōu)化配置研究方法。

技術(shù)背景

配電網(wǎng)處于電力供應(yīng)鏈的末端，直接面向廣大電力客戶，其建設(shè)水平的高低與系統(tǒng)的供電能力、供電可靠性和電能質(zhì)量息息相關(guān)。在配電網(wǎng)中配置開關(guān)設(shè)備能夠增強(qiáng)其運(yùn)行的靈活性，但由于配電網(wǎng)規(guī)模龐大，如果在每條饋線段上都配置開關(guān)設(shè)備則投資成本太高，其性價(jià)比太低，因此需要對(duì)開關(guān)配置進(jìn)行優(yōu)化。開關(guān)配置是配電網(wǎng)規(guī)劃的重要內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化的前提，合理安排饋線上的分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)的類型、安裝數(shù)量與位置對(duì)提高系統(tǒng)的供電可靠性和實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化至關(guān)重要。

配電網(wǎng)開關(guān)優(yōu)化配置問題是兼顧開關(guān)投入需要的經(jīng)濟(jì)成本和開關(guān)配置后產(chǎn)生的可靠性效益，尋找兩者之間平衡點(diǎn)的優(yōu)化問題。現(xiàn)有對(duì)配電網(wǎng)開關(guān)優(yōu)化配置方面的研究一般是在成本-效益分析基礎(chǔ)上，綜合考慮開關(guān)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性和供電可靠性建立優(yōu)化目標(biāo)。比如，文獻(xiàn)《A novel ACS-based optimum switch relocation method》以增加開關(guān)數(shù)量所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)成本低于開關(guān)配置所減少的停電損失為前提，建立了可靠性邊際成本和效益最大化的目標(biāo)函數(shù)；文獻(xiàn)《多因素的配電網(wǎng)開關(guān)配置優(yōu)化方案研究》建立了計(jì)及重要度權(quán)重的開關(guān)配置總費(fèi)用和平均供電不可靠率最小的目標(biāo)函數(shù)；文獻(xiàn)《Optimized Allocation of Sectionalizing Switches and Control and Protection Devices for Reliability Indices Improvement in Distribution System》以開關(guān)投資費(fèi)用、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用、停電損失費(fèi)用和系統(tǒng)年線路損耗費(fèi)用之和最小值為優(yōu)化目標(biāo)；文獻(xiàn)《Optimal switching placement device in radial distribution system》建立了滿足一定可靠性水平約束的開關(guān)投資成本和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用最小的優(yōu)化目標(biāo)。為尋找優(yōu)化的開關(guān)配置方案，國(guó)內(nèi)外學(xué)者分別引入了遺傳算法、粒子群算法、免疫算法等優(yōu)化算法進(jìn)行求解。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所需解決的技術(shù)問題提供一種基于memetic算法的配電網(wǎng)開關(guān)優(yōu)化配置研究方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：

一種基于memetic算法的配電網(wǎng)開關(guān)優(yōu)化配置研究方法，包括以下步驟：

1)以最小供電分區(qū)為基本分析單元進(jìn)行可靠性分析；

2)采用等年值法進(jìn)行開關(guān)配置的經(jīng)濟(jì)性分析；

3)基于成本-效益理論建立分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)同時(shí)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型；

4)引入memetic算法，結(jié)合智能算法與局部搜索策略對(duì)分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)的安裝數(shù)量和位置進(jìn)行優(yōu)化。

作為優(yōu)化，所述步驟1)中包括供電可靠性指標(biāo)分析和最小供電分區(qū)年平均停電持續(xù)時(shí)間分析；

供電可靠性指標(biāo)分析：

進(jìn)行開關(guān)優(yōu)化配置時(shí)首先需要考慮配電網(wǎng)的供電可靠性，力求用戶不間斷供電，從這個(gè)角度出發(fā)，以年為時(shí)間周期，采用系統(tǒng)年平均供電可用率和缺供電量來衡量供電可靠性，前者反映電力用戶在一年內(nèi)實(shí)際獲得的供電時(shí)間與需要供電的時(shí)間之間的關(guān)系，后者是指電力用戶在一年內(nèi)因電網(wǎng)故障等原因造成的缺供電量，分別用公式(1)和(2)進(jìn)行計(jì)算：

式中：N_k和N_n分別表示第k和n個(gè)負(fù)荷點(diǎn)包含的用戶數(shù)；K為總的負(fù)荷點(diǎn)數(shù)；N表示受故障等因素影響正常供電的負(fù)荷點(diǎn)數(shù)；U_n和U_k分別表示負(fù)荷點(diǎn)n和k的年平均停電持續(xù)時(shí)間；P_k為負(fù)荷點(diǎn)k的平均功率；

最小供電分區(qū)年平均停電持續(xù)時(shí)間分析：

配置開關(guān)后可通過改變運(yùn)行方式來提高配電網(wǎng)的供電可靠性，為了提高計(jì)算速度，根據(jù)開關(guān)和節(jié)點(diǎn)位置關(guān)系對(duì)配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，以最小供電分區(qū)為基本對(duì)象進(jìn)行指標(biāo)計(jì)算。從某一開關(guān)開始向其下游饋線搜索，直到另一開關(guān)或饋線末端為止，所搜索到的線路和設(shè)備構(gòu)成一個(gè)最小供電分區(qū)。當(dāng)遍歷所有設(shè)備后整個(gè)配電網(wǎng)將被分為多個(gè)最小供電分區(qū)，如圖1所示，每個(gè)矩形框表示一個(gè)分區(qū)，其中SS表示分段開關(guān)位置，TS表示聯(lián)絡(luò)開關(guān)位置。