[發(fā)明專利]一種基于最優(yōu)流法與Mayeda生成樹實(shí)用算法的配網(wǎng)重構(gòu)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711350981.2
• 申請(qǐng)日: 2017-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN107944639A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王高猛;么莉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q50/06;H02J3/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所12201
• 代理人: 劉子文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)領(lǐng)域，特別涉及一種基于最優(yōu)流法與Mayeda生成樹實(shí)用算法的配網(wǎng)重構(gòu)方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前我國(guó)配電自動(dòng)化水平覆蓋率不到20％，遠(yuǎn)低于法國(guó)、日本的90％和100％，距實(shí)現(xiàn)十三五規(guī)劃配電網(wǎng)自動(dòng)化水平80％的目標(biāo)還任重道遠(yuǎn)[1]，而配網(wǎng)重構(gòu)是配電網(wǎng)自動(dòng)化常態(tài)化運(yùn)行不可或缺的重要環(huán)節(jié)。

配網(wǎng)重構(gòu)問(wèn)題屬于大規(guī)模、混合整型、非線性組合優(yōu)化問(wèn)題，在計(jì)算復(fù)雜度上屬于NP-hard問(wèn)題。基于國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)配網(wǎng)重構(gòu)問(wèn)題的研究成果，目前解決配網(wǎng)重構(gòu)問(wèn)題的算法大致可分為確定性算法、隨機(jī)類算法以及啟發(fā)式算法3類。

1)確定性方法。該方法主要是采用混合整數(shù)確定性優(yōu)化算法來(lái)處理配網(wǎng)重構(gòu)問(wèn)題[2-6]。文獻(xiàn)[2]提出了一種基于“路徑到節(jié)點(diǎn)”概念的配網(wǎng)重構(gòu)優(yōu)化模型，將配網(wǎng)重構(gòu)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為混合整數(shù)線性規(guī)劃問(wèn)題，并采用遺傳算法對(duì)其進(jìn)行求解，但該方法僅能求得近似解。文獻(xiàn)[3]對(duì)潮流約束方程進(jìn)行了近似處理，將配網(wǎng)重構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為混合整數(shù)二次錐優(yōu)化問(wèn)題，然后采用branch-and-cut算法對(duì)其進(jìn)行求解，以提高重構(gòu)的計(jì)算速度。文獻(xiàn)[4]提出了一種基于圖論的配網(wǎng)重構(gòu)方法，并利用混合整數(shù)二次優(yōu)化方法與多目標(biāo)帕累托算法進(jìn)行求解，以提高收斂性。這類算法的優(yōu)點(diǎn)在于可求得系統(tǒng)的局部最優(yōu)解，但其可靠性較低，并且隨著系統(tǒng)規(guī)模的增大，算法的重構(gòu)效率低，其計(jì)算時(shí)間難以滿足實(shí)際工程的需要。

2)隨機(jī)類算法。近些年，各種隨機(jī)優(yōu)化方法，如模擬退火法、遺傳算法、蟻群算法、粒子群算法等[7-14]配網(wǎng)重構(gòu)方法，已成功地應(yīng)用在配網(wǎng)重構(gòu)問(wèn)題的求解。文獻(xiàn)[7]提出了一種改進(jìn)的模擬退火算法，該方法采用多項(xiàng)式時(shí)間冷卻表以提高模擬退火的性能，并引入成本函數(shù)避免陷入局部最優(yōu)解，進(jìn)而達(dá)到全局次最優(yōu)解。文獻(xiàn)[8]將超立方體框架引入蟻群算法，通過(guò)改變信息更新法則，限制信息素的值，以降低配網(wǎng)重構(gòu)的計(jì)算量。文獻(xiàn)[9]提出了一種基于Mayeda生成樹實(shí)用算法與粒子群算法的配網(wǎng)重構(gòu)方法，該方法的優(yōu)點(diǎn)在于可以得到配電網(wǎng)絡(luò)的全局最優(yōu)解，但不足之處在于隨機(jī)優(yōu)化粒子群算法在進(jìn)行交換支路的選取中過(guò)于繁瑣，從而導(dǎo)致重構(gòu)算法計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)。文獻(xiàn)[10]提出了一種基于粒子群算法與遺傳算法的混合算法，將粒子群算法結(jié)果作為遺傳算法的初值，并利用徑向約束對(duì)算法進(jìn)行修正，以提高收斂性。隨機(jī)類算法一般可以得到系統(tǒng)的全局最優(yōu)解或次最優(yōu)解，但在求解實(shí)際大規(guī)模系統(tǒng)時(shí)，相應(yīng)解的數(shù)量急劇膨脹，導(dǎo)致計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)。

3)啟發(fā)式算法[15-19]。這類方法主要包括最優(yōu)流模式算法與支路交換算法。最優(yōu)流算法把配網(wǎng)重構(gòu)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為優(yōu)化潮流的計(jì)算問(wèn)題，有效簡(jiǎn)化了配網(wǎng)重構(gòu)問(wèn)題的復(fù)雜性，由于初始時(shí)閉合所有開關(guān)使系統(tǒng)中同時(shí)存在多個(gè)環(huán)網(wǎng)，各環(huán)網(wǎng)電流相互影響，選取的開關(guān)在很多情況下并非最佳開斷，且打開開關(guān)的順序?qū)τ?jì)算結(jié)果有較大影響。因此，文獻(xiàn)[15]提出每次僅閉合一個(gè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，同時(shí)確定一個(gè)待開開關(guān)的方法，以消除各環(huán)網(wǎng)電流的相互影響。文獻(xiàn)[16]按照開關(guān)與電源點(diǎn)的電氣距離對(duì)開關(guān)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)編號(hào)，再通過(guò)潮流計(jì)算尋找電壓最小的節(jié)點(diǎn)，并斷開節(jié)點(diǎn)附近流經(jīng)電流最小的支路開關(guān)。文獻(xiàn)[17]提出了一種基于最優(yōu)匹配回路流的配網(wǎng)重構(gòu)方法，該算法首先利用最優(yōu)匹配回路流求得一個(gè)初始輻射形網(wǎng)絡(luò)，再通過(guò)轉(zhuǎn)移聯(lián)絡(luò)開關(guān)兩端的局部負(fù)荷進(jìn)一步迭代搜索最優(yōu)開關(guān)。文獻(xiàn)[18]證明了閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)損耗接近于開環(huán)輻射形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的最小網(wǎng)絡(luò)損耗，并將支路閉環(huán)電流的倒數(shù)作為權(quán)值，以最小生成樹作為系統(tǒng)最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這類算法優(yōu)點(diǎn)在于計(jì)算效率高，重構(gòu)時(shí)間快，不足之處在于僅能得到系統(tǒng)的局部最優(yōu)解，解的精度有待提高；另外，最優(yōu)流算法所求的配網(wǎng)重構(gòu)解中有可能存在孤立節(jié)點(diǎn)，使得配網(wǎng)重構(gòu)解不滿足配電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行所須的輻射型結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)如下：

[1]“十三五”配用電領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)體系研究報(bào)告[EB/OL].http://www.ocn.com.cn/chanjing/201606/dweve15150611-3.shtml,2016-06-15/2017-03-29.

[2]Ramos E R，Expósito A G，Santos J R Path-based distribution network modeling：application to reconfiguration for loss reduction[J].IEEE Transactions on Power Systems，2005，20(2)：556-564.