CN104716642A - 一种基于网络分环法的配电网重构算法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于网络分环法的配电网重构算法，包括如下步骤：1)、从节点，支路txt文档读取节点，支路的状态信息；2)、根据读取的信息形成拓扑结构图；根据支路与节点之间的连接关系及相关信息确定电网拓扑结构图；3)、判断网络是否为正确网络；网络判断包括：是否为有源网络，是否为辐射型网络；4)、采用网络分环法基于当前网络状态进行分环；5)、对上个环节分好的环进行实数编码；6)、将所有环段的实数编码按照先后顺序编辑成一个染色体；其中包含染色体的修正；7)、得到解决方案，得到方案，给出其网损大小，开关次数等参数。本发明的有益效果是：消除支路过载和电压越限，平衡馈线负荷，使网损最小。

Description

一种基于网络分环法的配电网重构算法

技术领域

本发明涉及一种配电网重构算法，具体涉及一种基于网络分环法的配电网重构算法。

背景技术

现有算法大多以网损最小为目标函数，在满足各种运行条件下，以网损最小为目标函数的配电网重构仍是一个非线性混合优化问题。由于配电网重构的非线性特性，每一次进行优化的迭代均需要进行一次配电网潮流计算，连续的配电网潮流计算需要大量的计算时间。为了提高计算速度，保证得出全局最优或次优的配网结构，目前主要的重构算法有如下：支路交换法，最优流模式法，专家系统法，人工神经网络法，模拟退火算法，遗传算法，禁忌搜索算法等。配电网拓扑结构呈辐射状，辐射状结构不唯一，使得配电网由网状结构确定树状的运行方式不唯一，开关开合状态可形成多种组合，任一组合均构成一种运行方式。在实际的配电系统中，开关操作的排列组合数目十分巨大，因此配电网重构问题在理论上是一个庞大的非线性整数组合优化问题。由于作为优化变量的开关组合数量巨大，穷举搜索将面临“组合爆炸”问题。并且解空间的过于庞大，使得在直接数学求解时计算量很大，因而要占用大量的机时，并且无法保证收敛的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种消除支路过载和电压越限，平衡馈线负荷，使网损最小的基于网络分环法的配电网重构算法。

本发明的基于网络分环法的配电网重构算法，包括如下步骤：

1)、从节点，支路txt文档读取节点，支路的状态信息,此步骤需要的两个文件为Node.txt和Branch.txt；

2)、根据读取的信息形成拓扑结构图；根据支路与节点之间的连接关系及相关信息确定电网拓扑结构图；

3)、判断网络是否为正确网络；网络判断包括：是否为有源网络，是否为辐射型网络；

4)、采用网络分环法基于当前网络状态进行分环；

5)、对上个环节分好的环进行实数编码；保证每个环路只有一个开关处于打开状态，所以每一个实数都只对应着一个特定开关打开的状态；

6)、将所有环段的实数编码按照先后顺序编辑成一个染色体；其中包含染色体的修正；在遗传算法过程中会出现一些不合格的染色体，故要对这些染色体进行修正；此网络修正的方式为：初始运行状态的联络开关附近几个开关充当联络开关时网络的电流，电压合格；故不合格的染色体开关状态可以向初始状态靠近；

7)、实数编码过程完毕,调用遗传算法；得到解决方案，得到方案，给出其网损大小，开关次数等参数。

做为优选：步骤4)具体包括如下步骤：

1)、从节点，支路txt文档读取节点，支路的状态信息；

2)、分别从电源点和末梢节点开始，去除掉不参加编码的支路；

3)、去掉一些不参加编码的支路后，根据流程图所示进行分环操作；

4)、依据当前运行状态，将拓扑图分为若干“环”路；保证每个环路有且只有一个开关是打开的。

做为优选：步骤6)具体包括如下步骤：

1)首先判断所有电源所需要带的功率是否能满足负载所要的功率，而且要保留一定的裕度；取0.9S_源≥S_load；在此算法中S_源以及S_load是按照电流S_load的方式给出的；其转换公式为：

$I_{\mathrm{load}}=\frac{S_{\mathrm{load}}}{\sqrt{3}U}$

式中：U为电压，标幺值运算取为1；

S_load为视在功率，S_load＝P_load+jQ_load；

2)当满足上述条件时，采用流程图所示流程进行染色体的修正。

做为优选：步骤3)的具体步骤为：运用戴维宁等效法，通过拓扑分析从合环点向上搜索，将相关支路的阻抗相加而得。

本发明的有益效果是：本发明通过网络分环，将系统分为若干个独立的单元，然后通过开关交换算法进行实数编码，再将所有单元连接成一个染色体。最后通过设定目标函数及约束条件，用混沌遗传算法对网络进行计算，从而求得最优解。避免了在对配电网进行拓扑分析过程中，因开关组合数量众多造成的解空间过大，计算量大，计算时间长，无法保证结果收敛性的情况。

附图说明

图1为网络分环流程图；

图2为染色体修正流程图；

图3为实数编码和遗传算法调用流程图；

图4为配网重构算法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。虽然本发明将结合较佳实施例进行描述，但应知道，并不表示本发明限制在所述实施例中。相反，本发明将涵盖可包含在有附后权利要求书限定的本发明的范围内的替换物、改进型和等同物。

本发明首先把配电网拓扑系统根据当前运行状态分为若干个独立的单元，要保证每个单元有且只有一个开关是断开的，这样单元的数量等于开关状态为断开的开关数量。然后以每个单元的开关状态通过开关交换算法进行实数编码，再将所有单元连接成一个染色体。最后通过设定目标函数及约束条件，用混沌遗传算法对网络进行计算，从而求得最优解。

具体实施方案如下：

1.从节点，支路txt文档读取节点，支路的状态信息,此步骤需要的两个文件为Node.txt和Branch.txt。

(1)Branch.txt文件格式如下：

(2)Node.txt文件格式如下：

2.根据读取的信息形成拓扑结构图；

本发明根据支路与节点之间的连接关系及相关信息确定电网拓扑结构图。

3.判断网络是否为正确网络。网络判断包括：是否为有源网络，是否为辐射型网络；

4.采用网络分环法基于当前网络状态进行分环,如图1所示：

(1)从节点，支路txt文档读取节点，支路的状态信息；

(2)分别从电源点和末梢节点开始，去除掉不参加编码的支路。

(3)去掉一些不参加编码的支路后，根据流程图所示进行分环操作。

(4)依据当前运行状态，将拓扑图分为若干“环”路。保证每个环路有且只有一个开关是打开的。这样既保证了网络的辐射型，又保证了网络中所有的负荷都能不断电。

5.对上个环节分好的环进行实数编码。保证每个环路只有一个开关处于打开状态，所以每一个实数都只对应着一个特定开关打开的状态；

6.将所有环段的实数编码按照先后顺序编辑成一个染色体；其中包含染色体的修正。在遗传算法过程中会出现一些不合格的染色体，故要对这些染色体进行修正。此网络修正方式为：初始运行状态的联络开关附近几个开关充当联络开关时网络的电流，电压合格。故不合格的染色体开关状态可以向初始状态靠近。

修正的主要流程如图2所示：

(1)首先判断所有电源所需要带的功率是否能满足负载所要的功率，而且要保留一定的裕度。取0.9S_源≥S_load。在此算法中S_源以及S_load是按照电流S_load的方式给出的。其转换公式为：

$I_{\mathrm{load}}=\frac{S_{\mathrm{load}}}{\sqrt{3}U}$

式中：U为电压，标幺值运算取为1；

S_load为视在功率，S_load＝P_load+jQ_load；

(2)当满足上述条件时，采用流程图所示流程进行染色体的修正。

实数编码过程完毕,调用遗传算法；得到解决方案，得到方案，给出其网损大小，开关次数等参数。

Claims (3)

1.一种基于网络分环法的配电网重构算法，其特征在于，包括如下步骤：

1)、从节点，支路txt文档读取节点，支路的状态信息,此步骤需要的两个文件为Node.txt和Branch.txt；

2)、根据读取的信息形成拓扑结构图；根据支路与节点之间的连接关系及相关信息确定电网拓扑结构图；

3)、判断网络是否为正确网络；网络判断包括：是否为有源网络，是否为辐射型网络；

4)、采用网络分环法基于当前网络状态进行分环；

5)、对上个环节分好的环进行实数编码；保证每个环路只有一个开关处于打开状态，所以每一个实数都只对应着一个特定开关打开的状态；

6)、将所有环段的实数编码按照先后顺序编辑成一个染色体；其中包含染色体的修正；在遗传算法过程中会出现一些不合格的染色体，故要对这些染色体进行修正；此网络修正方式为：初始运行状态的联络开关附近几个开关充当联络开关时网络的电流，电压合格；故不合格的染色体开关状态可以向初始状态靠近；

7)、实数编码过程完毕,调用遗传算法；得到解决方案，得到方案，给出其网损大小，开关次数参数。

2.根据权利要求1所述的基于网络分环法的配电网重构算法，其特征在于，步骤4)具体包括如下步骤：

1)、从节点，支路txt文档读取节点，支路的状态信息；

2)、分别从电源点和末梢节点开始，去除掉不参加编码的支路；

3)、去掉一些不参加编码的支路后，根据流程图所示进行分环操作；

4)、依据当前运行状态，将拓扑图分为若干“环”路；保证每个环路有且只有一个开关是打开的。

3.根据权利要求1所述的基于网络分环法的配电网重构算法，其特征在于：步骤6)具体包括如下步骤：

1)首先判断所有电源所需要带的功率是否能满足负载所要的功率，而且要保留一定的裕度；取0.9S_源≥S_load；在此算法中S_源以及S_load是按照电流S_load的方式给出的；其转换公式为：

$I_{\mathrm{load}}=\frac{S_{\mathrm{load}}}{\sqrt{3}U}$

式中：U为电压，标幺值运算取为1；

S_load为视在功率，S_load＝P_load+jQ_load；

2)当满足上述条件时，采用流程图所示流程进行染色体的修正。