CN103632210A - 一种中压配电网分段优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种中压配电网分段优化方法的技术方案，该方案该方案的方法提高分段线路的负载均衡性，提高线路供电可靠性和优化电网结构为目标，利用遗传算法进行优化计算，来解决开关位置优化问题；提升整体供电可靠性，达到优化方案的最佳效果，使电网获得最大的效益。

Description

一种中压配电网分段优化方法

技术领域：

本发明涉及的是一种配电网线路重构技术，尤其是一种适用于6kv、10kv、20kv等中压配电网的分段优化方法。 

背景技术：

在现有技术中，公知的技术是电力是实现国民经济现代化和提高人民生活水平的重要物质基础，随着城乡建设的不断深入，10kV配电网也迅速得到发展扩大。配电系统是电力系统中直接针对用户的环节，对用户供电质量和供电可靠性的影响也最为直接。据统计，大约有80%以上的用户停电是由配电系统引起的。可见，配电系统的可靠性在电力系统中占有非常重要的地位。过去中压配电网主要采取树状结构形式，线路长，分支线多，连接的配电变压器多，开关位置设置不合理，线路可靠性低。这是现有技术所存在的不足之处。 

发明内容：

本发明的目的就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种中压配电网分段优化方法的技术方案，该方案的方法提高分段线路的负载均衡性，提高线路供电可靠性和优化电网结构为目标，利用遗传算法进行优化计算，来解决开关位置优化问题；提升整体供电可靠性，达到优化方案的最佳效果，使电网获得最大的效益。 

本方案是通过如下技术措施来实现的：一种中压配电网分段优化方法，包括如下步骤： 

1）对整个中压配电线路随机生成一组可行解的初始种群，每个解向量成为一个染色体，染色体的某一位称为基因，对中压配电线路上的分段开关位置进行编码，分段开关用二进制表示，每个开关占据染色体的一位，即每个 开关为一个基因，0表示某位置不配置分段开关，1表示配置开关； 

2）对每个染色体建立负荷均衡性参数模型φ； 

3）对每个染色体建立供电可靠性参数模型∑U_iN_i； 

4）对每个染色体建立分隔距离参数建模型

； 

5）根据公式初始种群进行适应度的计算，记录最优的染色体，式中K1、K2、K3是权重系数； 

6）选取初始种群中的部分染色体进行交叉变异，形成新一代的种群； 

7）对新种群利用公式初始种群进行适应度的计算，记录最优染色体，并将上一代种群中的最优染色体，以较少数量覆盖新种群中的最劣染色体； 

8）将步骤7）中种群的最优染色体进行若干次变异，对变异的染色体利用公式

初始种群进行适应度的计算，获得最优染色体，并将最优染色体覆盖本种群中的最劣染色体； 

9）判断是否结束循环，若是则输出最优值，若否则重复步骤6）。 

所述的步骤2）中，利用公式 

$\mathrm{\φ}=\left|\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{RC}}_i-\mathrm{RC})/\mathrm{num}}{\mathrm{RC}/\mathrm{num}}\right|\×100\%---\left(1\right)$

得到负荷均衡性参数模型，式中RCi为每分段线路配变总容量（kVA）；RC为线路配变总容量（kVA）；分段数为num。 

对于公式（1）由于中压配电线路分支线路多，线路装接配变数量较多，对每个配变分析工作量较大，分析结果对线路整体分析参照作用不大，因此一般将线路进行等效化简。将分支线对上级主干线的影响用一个串在上级馈线中的等值节点元件来代表，整体作为一个等值点进行分析。线路每个分段配变数据和配变容量，为每个分段线路上等值点累加，假设线路总计有num个分段，则负荷均衡性指标等效由公式（1）得到。 

在步骤3）中，利用公式 

$\mathrm{\Σ}{U}_i{N}_i=\frac{R}{\mathrm{num}}\×\mathrm{\λ}\×\frac{N}{\mathrm{num}}\×\{\mathrm{num}\×\mathrm{\γ}+[\left(\underset{i=1}{\overset{\mathrm{num}}{\mathrm{\Σ}}}i\right)-\mathrm{num}]\×t\×2\}---\left(2\right)$

得到供电可靠性参数模型，其中R为线路的供电半г径（km）；λ为线路的平均故障率（次/km×年）；γ为线路的平均修复时间（小时/次）；t为线路的倒闸时间（小时/次）；N为总用户数（户），分段数为num。 

对于公式（2）以各类开关为边界,对配电网络进行等效化简，建立可靠性评价的指标体系，以量化各项指标作为整个分析评价的基础和依据。假设线路为三分段，则当第一段出现故障时，（1/3）N的用户的平均停运时间为线路的平均修复时间，而另外（2/3）N的用户由于联络开关的作用，它的平均停运时间为联络开关的倒闸时间；对第二和三分段也可以进行同样的分析。因此，不同的分段情况对于线路的可靠性也有一定影响。设线路的分段数为num，则线路的用户停电持续时间由公式（2）得出，即得到供电可靠性参数。 

在步骤4）中，利用公式 

得到分隔距离参数建模型，式中分段数为num，L为线路的主干长度（km）；Li为线路的分段长度（km）。 

所述的F值最小时，为最优染色体。 

本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于在该方案中利用遗传算法优化对开关位置进行优化，将分段线路的负载均衡性，线路供电可靠性和线路分隔距离平衡性为优化目标函数，优化选择开关位置最优方案，可以使线路运行更加合理，同时提高线路供电可靠性。 

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进 步，其实施的有益效果也是显而易见的。 

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过一个具体实施方式，对本方案进行阐述。 

本方案的一种中压配电网分段优化方法，其特征是包括如下步骤： 

1）对整个中压配电线路随机生成一组可行解的初始种群，每个解向量成为一个染色体，染色体的某一位称为基因，对中压配电线路上的分段开关位置进行编码，分段开关用二进制表示，每个开关占据染色体的一位，即每个开关为一个基因，0表示某位置不配置分段开关，1表示配置开关； 

2）对利用公式

得到负荷均衡性参数模型，式中RCi为每分段线路配变总容量（kVA）；RC为线路配变总容量（kVA）；分段数为num； 

3）利用公式 $\mathrm{\Σ}{U}_i{N}_i=\frac{R}{\mathrm{num}}\×\mathrm{\λ}\×\frac{N}{\mathrm{num}}\×\{\mathrm{num}\×\mathrm{\γ}+[\left(\underset{i=1}{\overset{\mathrm{num}}{\mathrm{\Σ}}}i\right)-\mathrm{num}]\×t\×2\}$ 得到供电可靠性参数模型，其中R为线路的供电半г径（km）；λ为线路的平均故障率（次/km×年）；γ为线路的平均修复时间（小时/次）；t为线路的倒闸时间（小时/次）；N为总用户数（户），分段数为num； 

4）利用公式得到分隔距离参数建模型，式中分段数为num，L为线路的主干长度（km）；Li为线路的分段长度（km）； 

5）根据公式

初始种群进行适应度的计算，记录最优的染色体，式中K1、K2、K3是权重系数； 

6）选取初始种群中的部分染色体进行交叉变异，形成新一代的种群； 

7）对新种群利用公式

初始种群进行适应度的计算，记录最优染色体，并将上一代种群中的最优染色体，以较少数量覆盖新种群中的最劣染色体； 

8）将步骤7）中种群的最优染色体进行若干次变异，对变异的染色体利用公式初始种群进行适应度的计算，获得最优染色体，并将最优染色体覆盖本种群中的最劣染色体； 

9）判断是否结束循环，若是则输出最优值，若否则重复步骤6）。 

上述步骤中F值最小时，为最优染色体。 

关于上述步骤中的交叉变异是指把两个父代个体的部分结构加以替换重组而生成新个体的操作。通过交叉，遗传算法的搜索能力得以飞跃提高。 

个体A：1001↑111→1001000新个体 

个体B：0011↑000→0011111新个体 

变异算子的基本内容是对群体中的个体串的某些基因座上的基因值作变动。 

个体A：1011011→1110011新个体 

遗传算法通过交叉和变异这对相互配合又相互竞争的操作而使其具备兼顾全局和局部的均衡搜索能力。由交叉和变异产生新一代的种群，新一代种群，相对于初始种群更优，范围更小。 

本发明并不仅限于上述具体实施方式，本领域普通技术人员在本发明的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。 

Claims (5)

1.一种中压配电网分段优化方法，其特征是包括如下步骤： 

1）对整个中压配电线路随机生成一组可行解的初始种群，每个解向量成为一个染色体，染色体的某一位称为基因，对中压配电线路上的分段开关位置进行编码，分段开关用二进制表示，每个开关占据染色体的一位，即每个开关为一个基因，0表示某位置不配置分段开关，1表示配置开关； 

2）对每个染色体建立负荷均衡性参数模型φ； 

3）对每个染色体建立供电可靠性参数模型∑U_iN_i； 

4）对每个染色体建立分隔距离参数建模型

； 

5）根据公式

初始种群进行适应度的计算，记录最优的染色体，式中K1、K2、K3是权重系数； 

6）选取初始种群中的部分染色体进行交叉变异，形成新一代的种群； 

7）对新种群利用公式初始种群进行适应度的计算，记录最优染色体，并将上一代种群中的最优染色体，以较少数量覆盖新种群中的最劣染色体； 

8）将步骤7）中种群的最优染色体进行若干次变异，对变异的染色体利用公式

初始种群进行适应度的计算，获得最优染色体，并将最优染色体覆盖本种群中的最劣染色体； 

9）判断是否结束循环，若是则输出最优值，若否则重复步骤6）。 

2.根据权利要求1所述的中压配电网分段优化方法，其特征是：所述的步骤2）中，利用公式

得到负荷均衡性参数模型，式中RCi为每分段线路配变总容量（kVA）；RC为线路配变总容量（kVA）；分段数为num。 

3.根据权利要求1所述的中压配电网分段优化方法，其特征是：所述的步骤3）中，利用公式 

得到供电可靠性参数模型，其中R为线路的供电半г径（km）；λ为线路的平均故障率（次/km×年）；γ为线路的平均修复时间（小时/次）；t为线路的倒闸时间（小时/次）；N为总用户数（户），分段数为num。 

4.根据权利要求1所述的中压配电网分段优化方法，其特征是：所述的步骤4）中，利用公式

得到分隔距离参数建模型，式中分段数为num，L为线路的主干长度（km）；Li为线路的分段长度（km）。 

5.根据权利要求1所述的中压配电网分段优化方法，其特征是：所述的F值最小时，为最优染色体。