[發明專利]基于頭腦風暴算法的配電網電壓優化方法及其系統

有效

• 申請號: 202110560589.0
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113346501B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 王寶華;王大飛;張文惠;張弛;王梓銘;余佳成;酈陽
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12;H02J3/16;G06N3/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 封睿

本發明公開了一種基于頭腦風暴算法的配電網電壓優化方法及其系統，根據農村低壓配電網拓撲結構和負荷端電壓計算，確定相應的調壓措施；綜合考慮配網電壓水平、網損和經濟效益，構建目標函數、潮流約束和電壓約束，得到電壓優化模型，在保證電壓質量的前提下，減小配網的網損，壓縮投資成本，實現綜合經濟效益的最大化；采用頭腦風暴算法來求解電壓優化模型，并使用前推回代潮流計算方法計算每次頭腦風暴算法迭代所需的電壓和網損；輸出調壓措施的最優組合方案，完成配電網電壓優化。本發明在提升農網電壓質量的同時，有效降低了網損，實現了投資回報效益的最大化，對于農村電網的電網規劃和改造具有較高的指導價值。

技術領域

本發明涉及農村配電網調壓技術，具體涉及一種基于頭腦風暴算法的配電網電壓優化方法及其系統。

背景技術

近年來，鄉鎮工業和農村經濟社會快速發展，中小企業開始大規模的轉移到農村地區，同時，農村居民的生活質量日益提高，隨著國家強農、惠農及“家電下鄉”等政策的影響，農村地區用電負荷快速增長，負荷增長直接造成目前很多農村電網出現供電能力不足，電壓質量下降的情況，嚴重影響了農村鄉鎮企業的發展和農村居民的生活水平。

為了解決農村電網低電壓問題，我國進行了長期的努力來改善農網的電能質量，通過政策上的扶持和資金上的支持，農網電能質量逐步改善，但仍有部分地區的電能質量無法滿足人民的生產生活。目前大多數的農村電網電壓優化方法，基本針對于單一調壓措施進行的電壓優化方法研究，并且大部分的優化方法沒有考慮農村電網改造預算有限，僅僅追求電壓質量的提高，忽略了經濟效益的最大化，無法從根本上提升農網的電能質量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于頭腦風暴算法的配電網電壓優化方法及其系統，以期通過多種調壓措施實現農村低壓配網電能質量的提高。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于頭腦風暴算法的配電網電壓優化方法，包括以下步驟：

步驟1，根據農村低壓配電網拓撲結構和負荷端電壓計算，確定相應的調壓措施；

步驟2，綜合考慮配網電壓水平、網損和經濟效益，構建目標函數、潮流約束和電壓約束，得到電壓優化模型，在保證電壓質量的前提下，減小配網的網損，壓縮投資成本，實現綜合經濟效益的最大化；

步驟3，采用頭腦風暴算法來求解電壓優化模型，并使用前推回代潮流計算方法計算每次頭腦風暴算法迭代所需的電壓和網損；

步驟4，輸出調壓措施的最優組合方案，完成配電網電壓優化。

進一步的，步驟1中，負荷端電壓計算，確定相應的調壓措施，具體如下：

農村配電網為樹狀輻射型網絡，運行無環路，潮流單向流動，而且農村電網的總體配電線路過長、線徑較小，且負荷的波動較大，因此造成了農村配電網普遍存在的低電壓問題，尤其是線路末端地區，其電壓偏離已經嚴重超過我國GB/T12325-2008《電能質量供電質量偏差》中對于居民220V單相供電電壓波動在+7％～-10％的范圍；

配電線路負荷端的電壓計算公式為：

式中，V₁為變電站低壓母線電壓；ΔV是線路電壓損耗；V₂是負荷側電壓；V_N為基準電壓；k為配電變壓器變比，P和Q分別為負荷側的有功功率和無功功率；R和X分別是配電線路的電抗和電阻；

結合式(1)，要提高電壓質量，也就是對電壓進行有效的控制，可以利用以下四個措施進行調壓：

(1)通過有效的改變配電變壓器的變比k；

(2)改變配電線路的網絡參數，有效的降低線損；

(3)有效補償無功功率改變負荷的功率分布；