CN103779861A - 配电网主动重构策略及其预防控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及主动配电网安全运行及预防控制技术，为通过网络结构的优化施行预防性控制以实时满足配电网运行的安全裕度要求，有效提高配电网运行的可靠性，同时，指导配电网的运行以及短期规划，达成较好的经济效益和社会效益，为此，本发明采用的技术方案是，配电网主动重构策略及其预防控制方法，包括如下步骤：首先构建适用于主动配电网的最大供电能力评估指标；当配电网最大供电能力指标低于系统安全警戒线时，则以最大供电能力指标提升和网络重构开关操作次数最小为多目标进行配电网主动重构；若当前运行方式下配电网的最大供电能力指标低于预定安全警戒线，则启动主动重构模块进行网络优化重构。本发明主要应用于配电网安全运行及预防控制。

Description

配电网主动重构策略及其预防控制方法

技术领域

本发明涉及主动配电网安全运行及预防控制技术，具体讲，涉及配电网主动重构策略及其预防控制系统。 

背景技术

近年来，随着分布式电源以及各类新型用电负荷(如电动汽车等)在配电网层面的大量接入，配电网面临着前所未有的不确定性外部环境。由此导致配电网的规划和运行方式变得愈加复杂；配电网保护装置的运行和故障处理也带来了一定程度的影响，给配电网的安全运行带来前所未有的挑战[1-2]。 

然而，随着配电管理和配电自动化系统的不断完善，使得配电网具有随着外部环境的不断变化[3](负荷、间歇性分布式电源等)动态选择经济、可靠的运行方式的能力[4]，具有了主动性的特征。主动配电网[5]是一种新型的、区别于微网的大规模分布式电源接入配电网的方式，一方面可以协调控制包括分布式电源、储能装置、可控负荷、需求侧管理等在内的多种分布式能源[6]，加大配电网对可再生能源的接纳能力，提升配电网的资产利用率；另一方面可以满足更加高级的配电自动化应用，可以动态选择经济、可靠的运行方式、拓扑结构，呈现出比传统的配电网更加灵活的运行特征。为此，欧盟提出将自动化、通信以及先进的电力电子等技术引入到配电网的主动管理(Active Distribution Network Management，ADM)之中，主导了ADM相关示范工程[7]；美国在主动配电网及其相关领域也开展了大量的研究工作；在我国由国网公司牵头实施的国家高技术研究发展计划(863计划)“主动配电网关键技术研究及示范”也正在开展针对主动配电网条件下的协同优化调度、交互控制技术等方面的研究。 

利用主动配电网的灵活性可对不断变化的配电网运行状态进行实时监控及评估，以给出当前运行方式下配电网的最大供电能力指标，在到达配网运行安全裕度警戒线时采取相应的控制措施，及时调整运行方式，可以极大的提高网络运行的安全性。在所有控制策略中，配电网络重构可根据系统运行状况实时调整网络拓扑结构，具有重要现实意义。国内外已有针对配电网重构的大量研究：在正常的运行状态下配电网重构往往是以网损最小[8-10]或者负荷平衡[11-12]为目标；在紧急状态下，配电网重构往往作为故障恢复的一种手段，以开关操作次数最小[13-14]或者以最大限度负荷供电恢复[15-16]等为目标。 

然而，当前的配电网重构策略具有以下不足： 

·无论是正常运行状态下的网络优化重构[9-13]还是紧急状态下的故障恢复重构[14-17]往往是被动的，无法对系统运行安全性情况起到充分的预警作用，不符合当今主动配电网的发展需求； 

·当前的配电网重构目标单一，无法充分计及配电网运行时大量外部不确定因素，进而引发系统运行中的潜在安全性隐患。 

发明内容

本发明旨在解决克服现有技术的不足，通过网络结构的优化施行预防性控制以实时满足配电网运行的安全裕度要求，有效提高配电网运行的可靠性，同时，指导配电网的运行以及短期规划，达成较好的经济效益和社会效益，为此，本发明采用的技术方案是，配电网主动重构策略及其预防控制方法，包括如下步骤：首先构建适用于主动配电网的最大供电能力评估指标，并通过变步长的重复潮流算法对其进行在线监测，以实时评估配电网的最大供电能力；当配电网最大供电能力指标低于系统安全警戒线时，则以最大供电能力指标提升和网络重构开关操作次数最小为多目标进行配电网主动重构，在系统出现紧急状况前，通过网络结构的优化施行预防性控制以实时满足配电网运行的安全裕度要求；同时，主动重构策略应用于配电网在线安全预防控制系统，全天候监测配电网的安全运行状况，若当前运行方式下配电网的最大供电能力指标低于预定安全警戒线，则启动主动重构模块进行网络优化重构。 

最大供电能力评估指标的构建具体步骤为： 

配电网最大供电能力指标(power supply capability Index,PSCI)数学模型表述如下： 

$\mathrm{PSCI}=\max S=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{\mathrm{ini},j}+\underset{j\∈D}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{kS}}_{d,j}---\left(1\right)$

式中：S为评估区域所能供给的最大负荷量；S_ini,j为节点j的当前实际负荷；N为负荷节点总数，所以目标函数中的第一项即为当前实际负荷；S_d,j为负荷增长区域中节点j的负荷增长基数，取S_d,j=S_ini,j；k为负荷增长系数；D为进行供电能力评估的区域； 

(1)的约束条件包括潮流约束、节点电压约束及导线的容量约束，即： 

Ai=I   (2) 

V_k≥V_Lk   (3) 

i_l≤i_lmax  (4) 

式中：A为节点/支路关联矩阵；i为所有支路的复电流矢量；I为所有节点的复电流注入矢量；V_k，V_Lk分别为节点k的电压及其下限；i_l，i_lmax分别为各支路流过的电流和允许的最大载流量； 

为了方便计算并且直观反应配电网的供电能力，引入最大供电倍数K，当目标函数中S达到最大值的时候，对应的k就为k_max，此时K=1+k_max；K可用来表征配电网的最大供电能力； 

面向最大供电能力提升的配电网主动重构策略具体为： 

1）目标函数与约束条件 

max PSCI   (5) 

$\min \underset{i=1}{\overset{N_s}{\mathrm{\Σ}}}|x_i-x_{i0}|---\left(6\right)$

式(5)中：PSCI为上节介绍过的配电网的最大供电能力指标，即使配电网的最大供电能力指标最大；式(6)中：N_S为配电网中可操作开关的总数，包括分段开关和联络开关；x_i为重构后开关i的状态，包括联络开关和分段开关的状态通过二进制“0”和“1”来表示：“0”表示开关打开，“1”表示开关闭合；x_i0为重构前开关i的状态；所以式(6)的目标是配电网主动重构过程中的开关操作次数最小； 

主动重构的约束条件包括潮流约束、节点电压约束及线路的容量约束，与最大供电能 

力指标数学模型的约束条件(2)-(4)相同； 

2）决策空间与优化算法 

采用二进制粒子群算法来进行寻优重构，开关的状态通过二进制“0”和“1”来表示，基于配电网最大供电能力的主动重构策略等同于在配电网每个环路中选择一个开关打开，在满足配电网辐射状运行的同时寻优达到最大的PSCI；配电网的环路是指的配电网所有开关都闭合时所形成的的环路，(7)表示该优化问题的搜索空间： 

Ω=[Ω₁,Ω₂,…,Ω_Nloop]   (7) 

其中，N_loop表示当配电网所有开关闭合时的环路总数；Ω_i是第i个环路打开的开关编号从而保证配电网辐射状运行；不同的开关组合构成了不同的重构方案，所有的这些方案组成了最大PSCI的寻优搜索决策空间。 

本发明的技术特点及效果： 

本发明的仿真结果显示经过两次主动重构可以保证配电网全天的K值都高于安全警戒线，实现预防控制，保证配电网全天都运行在安全状态。同时，在进行主动重构时综合考虑了最大供电倍数和最小开关操作次数，不仅可以根据配电网实时运行状态动态经济选择不同的主动重构方案，同时可以根据负荷预测结果离线制定配电网的运行方案，为运行调度人员提供科学决策，最大限度的保证了配电网运行的经济性和安全性。 

本发明既可以用于配电网运行安全的实时在线监测，为配电网的运行提供实时的指导方案；也可以作为离线计算平台，利用配电网运行的历史数据以及预测的负荷水平，离线计算出配电网的安全经济运行方式，以指导配电网的运行以及短期规划。 

附图说明

图1配电网主动重构优化策略流程图。 

图2主动配电网预防控制系统示意图。 

图3IEEE-33节点拓扑图。 

图4整个配电网最大PSCI迭代曲线。 

图5对应整个配电网最大PSCI的重构方案。 

图6四个局部区域的最大PSCI迭代曲线。 

图7四个局部区域对应最大PSCI的重构方案。 

图8四个局部区域重构前后最大供电倍数对比。 

图9三种不同类型的典型负荷增长曲线。 

图10基于配电网最大供电能力的预防控制系统计算。 

图11预防控制系统第一次主动重构方案。 

图12预防控制系统第二次主动重构方案。 

图13考虑开关操作次数的预防控制系统第一次主动重构多目标寻优结果。 

图14考虑开关操作次数的预防控制系统第一次主动重构后各种方案对应的最大供电能力。 

图15第一次主动重构开关操作次数为2对应的第二次主动重构多目标寻优结果。 

图16第一次主动重构开关操作次数为2对应的第二次主动重构各种方案对应的最大供电能力。 

图17基于最大供电能力和最小开关操作次数的多目标重构优化的预防控制系统仿真结果。 

具体实施方式

针对当前配电网重构技术存在的不足，发明一种面向最大供电能力提升的配电网主动重构策略：首先构建适用于主动配电网的最大供电能力评估指标，并通过变步长的重复潮流算法对其进行在线监测，以实时评估配电网的最大供电能力；当配电网最大供电能力指标低于系统安全警戒线时，则以最大供电能力指标提升和网络重构开关操作次数最小为多目标进行配电网主动重构，在系统出现紧急状况前，通过网络结构的优化施行预防性控制以实时满足配电网运行的安全裕度要求，有效提高配电网运行的可靠性；同时，主动重构策略应用于配电网在线安全预防控制系统，可全天候监测配电网的安全运行状况，若当前运行方式下配电网的最大供电能力指标低于预定安全警戒线，则启动主动重构模块进行网络优化重构。该系统既可以用于配电网运行安全的实时在线监测，为配电网提供实时的拓扑优化指导方案，也可以作为离线评估系统，利用配电网运行的历史数据以及预测的负荷水平，离线计算配电网的安全经济运行方式，以指导配电网的运行以及短期规划，具有较好的经济效益和社会效益。 

本发明采取的技术方案是： 

1、主动配电网最大供电能力指标 

配电网的最大供电能力是指配电网在满足支路功率约束和节点电压约束的条件下所能供给的最大负荷，它由配电网的拓扑结构、负荷水平以及负荷增长模式所决定，而不考虑稳定性约束。配电网最大供电能力指标(power supply capability Index,PSCI)数学模型表述如下： 

$\mathrm{PSCI}=\max S=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{\mathrm{ini},j}+\underset{j\∈D}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{kS}}_{d,j}---\left(1\right)$

式中：S为评估区域所能供给的最大负荷量；S_ini,j为节点j的当前实际负荷；N为负荷节点总数，所以目标函数中的第一项即为当前实际负荷；S_d,j为负荷增长区域中节点j的负荷增长基数，取S_d,j=S_ini,j；k为负荷增长系数；D为进行供电能力评估的区域； 

(1)的约束条件包括潮流约束、节点电压约束及导线的容量约束，即： 

Ai=I   (2) 

V_k≥V_Lk   (3) 

i_l≤i_lmax   (4) 

式中：A为节点/支路关联矩阵；i为所有支路的复电流矢量；I为所有节点的复电流注入矢量；V_k，V_Lk分别为节点k的电压及其下限；i_l，i_lmax分别为各支路流过的电流和允许的最大载流量； 

为了方便计算并且直观反应配电网的供电能力，引入最大供电倍数K，当目标函数中S达到最大值的时候，对应的k就为k_max，此时K=1+k_max；K可用来表征配电网的最大供电能力； 

2、面向最大供电能力提升的配电网主动重构策略 

1）目标函数与约束条件 

max PSCI   (5) 

$\min \underset{i=1}{\overset{N_s}{\mathrm{\Σ}}}|x_i-x_{i0}|---\left(6\right)$

式(5)中：PSCI为上节介绍过的配电网的最大供电能力指标，即使配电网的最大供电能力指标最大；式(6)中：N_S为配电网中可操作开关的总数，包括分段开关和联络开关；x_i为重构后开关i的状态，包括联络开关和分段开关的状态通过二进制“0”和“1”来表示：“0”表示开关打开，“1”表示开关闭合；x_i0为重构前开关i的状态；所以式(6)的目标是配电网主动重构过程中的开关操作次数最小； 

主动重构的约束条件包括潮流约束、节点电压约束及线路的容量约束，与最大供电能力指标数学模型的约束条件(2)-(4)相同； 

2）决策空间与优化算法 

本发明采用二进制粒子群算法来进行寻优重构，具体的流程如图1所示。开关的状态通过二进制“0”和“1”来表示。基于配电网最大供电能力的主动重构策略等同于在配电网每个环路中选择一个开关打开，在满足配电网辐射状运行的同时寻优达到最大的PSCI；配电网的环路是指的配电网所有开关都闭合时所形成的的环路。(7)表示该优化问题的搜索空间。 

Ω=[Ω₁,Ω₂,…,Ω_Nloop]   (7) 

其中，N_loop表示当配电网所有开关闭合时的环路总数；Ω_i是第i个环路打开的开关编号从而保证配电网辐射状运行；不同的开关组合构成了不同的重构方案，所有的这些方案组成了最大PSCI的寻优搜索决策空间。 

3、配电网最大供电能力的预防控制系统 

基于前述面向最大供电能力提升的配电网主动重构策略，提出考虑配电网最大供电能力的预防控制系统，如图2所示。在配电网管理系统的统一管理调度下，正在运行的配电网将当前运行方式下的拓扑结构、负荷水平以及负荷增长模式等信息传送到预防控制模块进行重复潮流计算以得到当前的最大供电倍数K。然后进入安全预警判别模块，如果K值高于预先设定的安全警戒线k_cir，则返回当前配网的供电能力信息计算；如果低于k_cir值，进入主动重构模块，基于最大供电能力提升和最少开关操作次数最小的多目标进行主动优化重构，重构优化后将新的拓扑结构也即重构方案传送到正在运行的配电网管理系统，以供系统运行人员决策使用，待通过决策后，利用高级配电自动化系统进行网络优化重构。 

该系统既可以用于配电网运行安全的实时在线监测，为配电网的运行提供实时的指导方案；也可以作为离线计算平台，利用配电网运行的历史数据以及预测的负荷水平，离线计算出配电网的安全经济运行方式，以指导配电网的运行以及短期规划。 

下面结合附图和具体实施方式进一步详细说明本发明。 

本发明利用IEEE-33节点配电系统进行计算仿真来说明本发明的有益效果。IEEE-33节点配电网络拥有32条线路，5条联络开关支路(25–29,8–21,12–22,9–15和18–33)，基准电压为12.66kV。将IEEE-33节点配电网分为如下四个区域：区域1支路电流上限取595A， 区域2支路电流上限取160A，区域3支路电流上限取325A，区域4支路电流上限取460A，节点电压下限取为0.9[23]。算例初始网络拓扑结构如图3所示。 

为全面分析本发明提出的面向最大供电能力提升的配电网主动重构策略及其预防控制系统，从三个角度进行算例仿真分析： 

1)首先基于某一个时刻点的负荷水平（整个网络总负荷为3715+j2300kVA），分别评估整个配电网和局部区域的供电能力，并首先以最大供电能力指标为优化目标，进行主动重构优化计算得到对应的网络拓扑结构以及其所能达到的最大供电倍数； 

2)随后基于一个典型的全天负荷增长曲线进行整个配电网最大供电倍数的全天在线评估，当K值低于算例仿真中设定的K_cir值时，先不考虑开关操作次数，以最大供电能力指标为目标进行重构，从而体现主动配电网的预防控制系统的应用； 

3)最后在第二部分工作的基础上，在重构过程中考虑开关操作次数目标，进行多目标的重构优化。 

1、基于最大供电能力的配电网主动优化重构算例 

1）整个配电网的最大供电能力评估与重构 

约束条件(2)-(4)起作用为止。仿真结果如表1所示，采用二进制粒子群优化算法的重构优化最优个体适应度值，即最大PSCI值，如图4所示，该PSCI值所对应的重构网络拓扑见图5，图中加粗母线为该重构方案达到最大PSCI值时对应的电压越限母线。 

2）配电网局部区域供电能力评估与主动重构 

以局部区域最大供电能力指标为目标进行优化重构：只有评估区域的负荷成比例地持续增加，其他区域的负荷保持不变，直到约束条件起作用为止。仿真结果如表2所示，最大PSCI值见图6，最大PSCI值对应的重构网络拓扑见图7。 

2、配电网最大供电能力的预防控制系统仿真算例 

本节验证第4节中所提配电网最大供电能力的预防控制系统，基于典型的日负荷增长曲线，针对全天的不同负荷水平和负荷增长趋势进行最大供电能力指标的评估。当K值低于本文设定的k_cir值(本文k_cir值设定为2)时，先不考虑开关操作次数，以最大供电能力指标为目标进行重构，从而实现了主动配电网的预防控制策略。 

仿真算例仍采用图3的IEEE-33节点分区域配电系统，其中区域2负荷增长模趋势为居民负荷，区域3负荷增长趋势为工业负荷，区域4负荷增长趋势为商业负荷，区域1负荷增长趋势为混合负荷，即不同的负荷节点采用不同的负荷增长趋势。典型的不同负荷类型的日增长曲线见图9。 

基于配电网最大供电能力的预防控制系统仿真结果见图10。从仿真计算结果可以看出，系统初始供电能力曲线在12.5h这一时刻低于本文设定的k_cir值，所以要在12.5h这一时刻进行第一次主动重构，经过第一次重构后配电网的最大供电倍数有了大幅度的提升，但是在18.5h这一时刻再次出现了低于k_cir值的情况，所以要进行第二次主动重构，经过第二次主动重构后可以保证配电网全天的最大供电倍数都高于安全警戒线。图中虚线圆形框为系统的K值低于安全警戒线的时刻，即需要进行主动重构的时刻。 

从仿真结果可以看到，算例系统在K值低于本文设定的k_cir值时能够进行主动优化重构， 实现预防控制，经过两次主动重构，保证配电网全天都运行在安全状态。预防控制系统进行的两次主动重构对应的重构方案分别见图11和图12。 

3、考虑配电网最大供电能力和最小开关操作次数的多目标重构优化的预防控制系统仿真计算 

本节在上一节的基础上，在进行主动重构优化计算时综合考虑了最大供电倍数和最小开关操作次数，得到多目标的最主动优重构方案。 

1)考虑开关操作次数的第一次主动重构多目标仿真结果 

在预防控制系统进行第一次主动重构时，综合考虑最大供电倍数和最小开关操作次数的多目标重构结果见图13。从仿真结果可以看到，第一次主动重构的最优边界包括开关操作次数10、8、6、4、2次，每个开关操作次数都对应了在当前开关操作次数下所能达到的最大供电倍数。与上节的不考虑开关操作次数的主动重构结果相比，本节的预防控制系统可以提供多种方案选择，如图13所示，如果运行人员要求最大供电倍数不低于2.5，则根据仿真结果可以选择开关操作次数为最小的6时的重构方案。 

第一次主动重构后各种方案对应的最大供电倍数曲线计算结果见图14。通过第一次重构的仿真结果可以看到，不管是采取10、8、6、4或者是2次开关操作的重构方案，K值都是在18.5h这一时刻小于k_cir值，低于本文所设定的安全警戒线，所以不管选择哪种重构方案都需要在18.5h这一时刻做第二次主动重构以保证配网全天运行的安全性，第一次重构不同方案的选择，决定了第二次重构的多重方案。 

2)考虑开关操作次数的第二次主动重构多目标仿真结果 

第一次重构不同方案的选择，决定了第二次重构的多重方案，由于第二次重构方案众多，本小节选取第一次主动重构选择开关操作次数为2的方案所对应的第二次主动重构进行仿真计算，计算结果见图15。第一次主动重构开关操作次数为2对应的第二次重构不同方案计算得到的最大供电倍数曲线见图16。 

从仿真结果可以看到，第一次重构选择开关操作次数2对应的第二次重构多目标寻优的结果开关操作次数最优前沿解只有8、6、4和2，仿真计算结果给出了保证供电倍数高于安全警戒线下的多种重构方案，以供调度人员决策使用。 

基于配电网最大供电能力和最小开关操作次数的多目标重构优化的预防控制系统仿真计算结果见图17。从仿真计算结果可以看出系统的初始最大供电倍数曲线在12.5h这一时刻的K值低于本文设定的k_cir值，所以要在12.5h这一时刻进行第一次主动重构。同时考虑最大供电能力和最小开关操作次数的重构可以提供多种方案选择，在18.5h这一时刻再次出现了低于kcir值的情况，所以要进行第二次主动重构，第一次重构和第二次重构都有多重方案的选择。图中红色虚线圆形框为系统的K值低于k_cir值的时刻，即需要进行主动重构的时刻。 

仿真结果显示经过两次主动重构可以保证配电网全天的K值都高于安全警戒线，实现预防控制，保证配电网全天都运行在安全状态。同时，在进行主动重构时综合考虑了最大供电倍数和最小开关操作次数，不仅可以根据配电网实时运行状态动态经济选择不同的主动重构方案，同时可以根据负荷预测结果离线制定配电网的运行方案，为运行调度人员提供科学决策，最大限度的保证了配电网运行的经济性和安全性。 

本发明首先提出一种以配电网最大供电能力指标为目标的配电网主动重构策略，接着基于该主动重构策略，提出了相应的主动配电网预防控制系统，实现对配电网供电能力的实时监控，以有效评估配电网当前运行状态的安全水平，当配电网由于外界环境变化运行至安全预警边界时，能够主动选择合适的重构方案。得到如下结论： 

1)通过基于配电网最大供电能力指标的主动优化重构可以大幅提高配网运行的安全水平； 

2)提出的基于最大供电能力指标的预防控制系统，在线应用时能够根据当前配网的拓扑结构、负荷水平以及负荷增长模式，实时评估配电网的供电能力，同时能够根据当前的实际情况给出对应不同开关操作次数的方案，在满足安全性的同时兼顾经济性；离线应用时，可以利用配电网运行的历史数据以及预测的负荷水平，离线计算出配电网的安全经济运行方式，以指导配电网的运行以及短期规划； 

3)提出的基于配电网最大供电能力的预防控制策略，符合主动配电网的发展需求，能够灵活主动选择经济可靠的运行方式； 

4)提出的主动配电网预防控制系统可以集成到配电管理系统中，作为紧急控制前的一个预防控制优化手段，有效提高配电网实时运行状态和脆弱状态之间的安全距离，增大了系统的安全裕度，可以为配电管理系统的预防控制和恢复控制提供科学的决策依据。 

表1整个配网最大PSCI计算及对应的重构方案 

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Claims (3)

1.一种配电网主动重构策略及其预防控制方法，其特征是，包括如下步骤：首先构建适用于主动配电网的最大供电能力评估指标，并通过变步长的重复潮流算法对其进行在线监测，以实时评估配电网的最大供电能力；当配电网最大供电能力指标低于系统安全警戒线时，则以最大供电能力指标提升和网络重构开关操作次数最小为多目标进行配电网主动重构，在系统出现紧急状况前，通过网络结构的优化施行预防性控制以实时满足配电网运行的安全裕度要求；同时，主动重构策略应用于配电网在线安全预防控制系统，全天候监测配电网的安全运行状况，若当前运行方式下配电网的最大供电能力指标低于预定安全警戒线，则启动主动重构模块进行网络优化重构。

2.如权利要求1所述的配电网主动重构策略及其预防控制方法，其特征是，最大供电能力评估指标的构建具体步骤为：

配电网最大供电能力指标(power supply capability Index,PSCI)数学模型表述如下：

$\mathrm{PSCI}=\max S=\underset{j=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{S}_{\mathrm{ini},j}+\underset{j\∈D}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{kS}}_{d,j}---\left(1\right)$

式中：S为评估区域所能供给的最大负荷量；S_ini,j为节点j的当前实际负荷；N为负荷节点总数，所以目标函数中的第一项即为当前实际负荷；S_d,j为负荷增长区域中节点j的负荷增长基数，取S_d,j=S_ini,j；k为负荷增长系数；D为进行供电能力评估的区域；

(1)的约束条件包括潮流约束、节点电压约束及导线的容量约束，即：

Ai=I  (2)

V_k≥V_Lk  (3)

i_l≤i_lmax  (4)

式中：A为节点/支路关联矩阵；i为所有支路的复电流矢量；I为所有节点的复电流注入矢量；V_k，V_Lk分别为节点k的电压及其下限；i_l，i_lmax分别为各支路流过的电流和允许的最大载流量；

为了方便计算并且直观反应配电网的供电能力，引入最大供电倍数K，当目标函数中S达到最大值的时候，对应的k就为k_max，此时K=1+k_max；K可用来表征配电网的最大供电能力。

3.如权利要求1所述的配电网主动重构策略及其预防控制方法，其特征是，面向最大供电能力提升的配电网主动重构策略具体为：

1）目标函数与约束条件

max PSCI   (5)

$\min \underset{i=1}{\overset{N_s}{\mathrm{\Σ}}}|x_i-x_{i0}|---\left(6\right)$

式(5)中：PSCI为上节介绍过的配电网的最大供电能力指标，即使配电网的最大供电能力指标最大；式(6)中：N_S为配电网中可操作开关的总数，包括分段开关和联络开关；x_i为重构后开关i的状态，包括联络开关和分段开关的状态通过二进制“0”和“1”来表示：“0”表示开关打开，“1”表示开关闭合；x_i0为重构前开关i的状态；所以式(6)的目标是配电网主动重构过程中的开关操作次数最小；

主动重构的约束条件包括潮流约束、节点电压约束及线路的容量约束，与最大供电能力指标数学模型的约束条件(2)-(4)相同；

2）决策空间与优化算法

采用二进制粒子群算法来进行寻优重构，开关的状态通过二进制“0”和“1”来表示，基于配电网最大供电能力的主动重构策略等同于在配电网每个环路中选择一个开关打开，在满足配电网辐射状运行的同时寻优达到最大的PSCI；配电网的环路是指的配电网所有开关都闭合时所形成的的环路，(7)表示该优化问题的搜索空间：

Ω=[Ω₁,Ω2,…,Ω_Nloop]   (7)

其中，N_loop表示当配电网所有开关闭合时的环路总数；Ω_i是第i个环路打开的开关编号从而保证配电网辐射状运行；不同的开关组合构成了不同的重构方案，所有的这些方案组成了最大PSCI的寻优搜索决策空间。

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