CN108183502B - 促进分布式能源消纳的主动配电网重构方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种促进分布式能源消纳的主动配电网重构方法，包括通过使用改进的蛙跳算法确定电容的补偿能量最优与位置最优，简化配电网络，通过树状分层，利用广度优先搜索判断网络的放射性使开关断开与闭合有顺序性，通过二进制的遗传算法优化目标函数。该方法通过对电容的位置与容量接入电网时的优化，可以促进分布式能源的消纳，这样可以减小清洁能源的浪费，并且在重构过程中可以减少开光的重构次数，减少了故障的产生，并且降低了操作成本。树形结构与分层相互结合，可以显得层次清晰，并且通过广度搜索，可以减少重构中的不可行解与加快算法的收敛速度。

Description

促进分布式能源消纳的主动配电网重构方法
技术领域
本发明涉及配电技术，尤其涉及一种促进分布式能源消纳的主动配电网重构方法。
背景技术
配电网具有环形结构，而通常以开环方式运行。配电网中包含大量的分段开关(常合，用于隔离故障部分)及少量联络开关(常开，用于提供可选的供电通路)，因此在正常运行条件下可根据不同的负荷情况，改变这些开关的开/合状态调整网络结构，一方面可降低网损，另一方面可使负荷在各线路和变压器之间尽量平均分配。配电网重构是提高电网运行的经济性、供电质量和安全性的重要手段。配电网重构技术是指通过改变配电网络拓扑结构来提高可靠性，降低线损，均衡负荷和改善供电电压质量的技术。配电网重构是优化配电系统技术，提高配电系统安全性和经济性的重要手段。配电网重构是在满足配电网呈辐射状、馈线热熔、节点电压偏差要求和变压器容量要求的前提下，确定使配电网线损、负荷均衡度、供电质量等指标最佳的配电网运行方式。由于配电网中存在大量的分段开关和联络开关，因此配电网重构是一个多目标非线性混合优化问题。
一般都是通过对电网的开环运行的约束，之后以各种人工智能算法减少配电网重构的不可行解，能够减少开关的重构次数并且提高算法的优化速度。现有的技术中都是通过减少配电网重构不可行解，加快算法的收敛速度，虽然在一定程度上可以减少开关的重构次数，但是在寻找开关的关断与闭合的过程中明显的具有盲目性并且没有一定的秩序。而且虽然在重构过程中能够促进分布式能源的消纳，但是却没有从根本性上解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种促进分布式能源消纳的主动配电网重构方法，以改变现有的配电网重构过程中寻找开关闭合与关断的盲目性与解决在配电网重构过程中分布式能源消纳问题。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：
促进分布式能源消纳的主动配电网重构方法，包括以下步骤：
(1)通过使用改进的蛙跳算法确定电容的补偿能量最优与位置最优，以配电网的动作次数最小为目标函数，其模型为
Figure BDA0001518190840000021
其中Xi为重构后开关状态，Xi0为未重构的开关状态，在此基础之上对配电网进行重构；
(2)简化配电网络，通过树状分层，利用广度优先搜索判断网络的放射性使开关断开与闭合有顺序性，减少其中的盲目性并且在重构过程中以有功损耗最小与接入分布式能源的容量最大为目标函数，其模型分别为
Figure BDA0001518190840000022
与
Figure BDA0001518190840000023
其中n表示总支路总数，n1表示接入分布式能源的总个数,ki表示开关的状态，r表示支路的电阻值，Pi与Qi分别为本节点支路末端的有功功率与无功功率，Ui为支路末端的电压，PDGi表示本节点可接入的分布式能源的容量；
(3)通过二进制的遗传算法优化目标函数。
步骤(2)中，简化配电网络包括删除多余的节点，并且在简化的过程中把出现的圈都删除，把并联支路合并，通过简化之后利用树形结构编码分层，之后重新编号，通过广度优先搜索把相应的支路搜索出来，通过对分层结构通过层数搜索，把搜索过的节点度为1的存在一个集合里，之后如果搜索完度为1的点后删除相关的边使其度减1，然后重新搜索度为1的点，重复以上的步骤，直到搜索层数为零，如果有度大于等于2的则说明存在环路，若有环路，如果环路与环路之间有公共环则通过对树形结构把搜索过断开的编号列出来，把没有搜索过的编号列出来，从层的顶端把没有搜索过节点作为首节点，之后搜索从该节点到公共节点最后到末节点的路径，之后把没有搜索到的支路再通过从左往右搜索以首节点初始直到搜索到本环路的末节点，然后公共节点的右边环路通过从右往左搜索，从首节点搜索直到本环路的末节点之后结束。
步骤(3)中，二进制的遗传算法中，以0代表支路的关断，1代表支路的开通，通过对目标函数优化得到相应的目标函数最优。
本发明的优点在于：
该方法通过对电容的位置与容量接入电网时的优化，可以促进分布式能源的消纳，这样可以减小清洁能源的浪费，并且在重构过程中可以减少开光的重构次数，减少了故障的产生，并且降低了操作成本。树形结构与分层相互结合，可以显得层次清晰，并且通过广度搜索，可以减少重构中的不可行解与加快算法的收敛速度。
附图说明
图1是IEEE16节点示意图；
图2是电源节点合并示意图；
图3是剔除多余的点示意图；
图4是节点图中的三个环路示意图；
图5是分层结构示意图；
图6是分层后重新编号示意图；
图7是优先搜索公共支路示意图；
图8是二进制遗传算法计算目标函数值示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。
如图1～图8所示，本发明提出的方法包括：
1.首先确定电容补偿的能量与位置，通过改进的蛙跳算法使其减少配电网重构的开关重合次数，并且在一定程度上能够促进分布式能源的消纳其算法。由于在配电网重构的过程中有较多的不可行解，所以使用配电网络节点图为例通过对节点图的简化，其中包括删除多余的节点，并且在简化的过程中把出现的圈都删除，把并联支路合并，通过简化之后利用树形结构编码分层，详细见图1～图5，之后重新编号，如图6，首先对节点1搜索，如节点1的度大于2则继续搜索第二层直到第三层，直到找到度为1的点，比如节点13是度为1的节点，则删除节点13与节点14的支路，之后通过再次搜索得到节点14是度为1的点就这样一直搜索下去。通过广度优先搜索把相应的支路搜索出来，通过对分层结构通过层数搜索，把搜索过的节点度为1的存在一个集合里，之后如果搜索完度为1的点后删除相关的边使其度减1，然后重新搜索度为1的点，重复以上的步骤，直到搜索层数为零，如果有度大于等于2的则说明存在环路，若有环路，如果环路与环路之间有公共环则通过对树形结构把搜索过断开的编号列出来，把没有搜索过的编号列出来，从层的顶端把没有搜索过节点作为首节点，之后搜索从该节点到公共节点最后到末节点的路径，之后把没有搜索到的支路再通过从左往右搜索以首节点初始直到搜索到本环路的末节点，然后公共节点的右边环路通过从右往左搜索，从首节点搜索直到本环路的末节点之后结束。并且避免出现孤岛，其过程见图7，如果最后得到度大于1的节点则优先搜索公共部分直到搜索到其根节点，但是公共支路不可以断开以保证不形成环路，之后以左环路以节点1为首节点从左往右搜索路线为1-2-5-6-7-3，右环路的搜索路线为1-4-9-8-3。这样便减少了多搜索支路1-3。通过支路的放射性的检查，可以极大的减少重构的不可行解。
2.通过二进制遗传算法，然后以0代表支路的关断，1代表支路的开通。然后通过对目标函数优化得到相应的目标函数最优，其中的流程图见图8。
通过对电容的位置与容量接入电网时的优化，可以促进分布式能源的消纳，这样可以减小清洁能源的浪费，并且在重构过程中可以减少开光的重构次数，减少了故障的产生，并且降低了操作成本。树形结构与分层相互结合，可以显得层次清晰，并且通过广度搜索，可以减少重构中的不可行解与加快算法的收敛速度。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域的技术人员了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.促进分布式能源消纳的主动配电网重构方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)通过使用改进的蛙跳算法确定电容的补偿能量最优与位置最优，以配电网的动作次数最小为目标函数，其模型为
Figure FDA0003123862880000011
其中Xi为重构后开关状态，Xi0为未重构的开关状态，在此基础之上对配电网进行重构；
(2)简化配电网络，通过树状分层，利用广度优先搜索判断网络的放射性使开关断开与闭合有顺序性，减少其中的盲目性并且在重构过程中以有功损耗最小与接入分布式能源的容量最大为目标函数，其模型分别为
Figure FDA0003123862880000012
与
Figure FDA0003123862880000013
其中n表示总支路总数，n1表示接入分布式能源的总个数,ki表示开关的状态，r表示支路的电阻值，Pi与Qi分别为本节点支路末端的有功功率与无功功率，Ui为支路末端的电压，PDGi表示本节点可接入的分布式能源的容量；
(3)通过二进制的遗传算法优化目标函数；
步骤(2)中，简化配电网络包括删除多余的节点，并且在简化的过程中把出现的圈都删除，把并联支路合并，通过简化之后利用树形结构编码分层，之后重新编号，通过广度优先搜索把相应的支路搜索出来，通过对分层结构通过层数搜索，把搜索过的节点度为1的存在一个集合里，之后如果搜索完度为1的点后删除相关的边使其度减1，然后重新搜索度为1的点，重复以上的步骤，直到搜索层数为零，如果有度大于等于2的则说明存在环路，若有环路，如果环路与环路之间有公共环则通过对树形结构把搜索过断开的编号列出来，把没有搜索过的编号列出来，从层的顶端把没有搜索过节点作为首节点，之后搜索从该节点到公共节点最后到末节点的路径，之后把没有搜索到的支路再通过从左往右搜索以首节点初始直到搜索到本环路的末节点，然后公共节点的右边环路通过从右往左搜索，从首节点搜索直到本环路的末节点之后结束；
步骤(3)中，二进制的遗传算法中，以0代表支路的关断，1代表支路的开通，通过对目标函数优化得到相应的目标函数最优；
该方法通过对电容的位置与容量接入电网时的优化，可以促进分布式能源的消纳，这样可以减小清洁能源的浪费，并且在重构过程中可以减少开光的重构次数，减少了故障的产生，并且降低了操作成本，树形结构与分层相互结合，可以显得层次清晰，并且通过广度搜索，可以减少重构中的不可行解与加快算法的收敛速度。
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