CN113178873A - 一种结合柔性开关的供电网络负荷动态转移方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种结合柔性开关的供电网络负荷动态转移方法。包括：获取城市典型区域配电网的网络拓扑图和各变压器的历史带载情况和负荷类型情况；绘制负荷功率曲线图，分析得到城市典型区域配电网各变压器的负载情况、负荷类型、用能规律及负荷互补趋势；基于变压器综合功率损耗和变压器间负载不均衡度构建供电网络负荷动态转移策略的综合评价函数；基于遗传算法得到柔性开关的位置选择和变压器与负荷之间的连接关系，依据柔性开关的潮流转移调控条件得到城市典型区域供电网络的负荷动态转移策略。本发明利用柔性开关的双向潮流调控能力实现城市典型区域配电网变压器间的负荷动态转移，实现降低变压器损耗和平衡变压器负载的目标。

Description

一种结合柔性开关的供电网络负荷动态转移方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种结合柔性开关的供电网络负荷动态转移方法。

背景技术

近年来，随着城市地区经济的飞速发展，地区各类大功率设备及特种设备数量越来越多，城市中心地区的用电量日益增长，用电峰值功率逐渐增高，导致变压器容量日趋紧张；同时大多数城市的配电网建设较早、后期改造的不合理导致变压器间的负荷不均衡，降低了整体配电网的带载能力。为缓解变压器峰值功率过大及变压器间负荷不均衡的情况，实现城市各个地区间配电网用电负荷的动态转移是一种有效途径。

目前，现有技术中的解决城市配电网问题的方法包括配电网重构、需求侧响应等。配电网重构是根据负荷变化来改变配电网络拓扑结构，以实现系统的最优运行状态的方法，通过调整网络中的开关的闭合，达到优化网络运行结构、平衡负荷和降低网络损耗等目的。需求侧响应是指在用户端通过一定的政策措施激励用户进行有效避峰，在用户侧实现削峰填谷，优化用电方式的方法。

上述现有技术中的解决城市配电网问题的方法的缺点为：当变压器负荷突然变化时，配电网重构和需求侧响应方法无法针对城市里各类负荷的变化做出快速的动态反应，会造成变压器损耗增大和变压器间负载不均衡度上升。

发明内容

本发明的实施例提供了一种结合柔性开关的供电网络负荷动态转移方法，以实现城市典型区域配电网变压器间的负荷动态转移，从而降低变压器损耗和平衡变压器负载。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种结合柔性开关的供电网络负荷动态转移方法，包括：

获取城市典型区域配电网的基本信息及各配电室的用能情况，总结梳理城市典型区域配电网的网络拓扑图，归纳整理各配电室内变压器的历史带载情况和负荷类型情况；

根据所述城市典型区域配电网的拓扑图和各配电室内变压器的历史带载情况和负荷类型情况绘制负荷功率曲线图，根据所述负荷功率曲线图分析得到城市典型区域配电网各变压器的负载情况、负荷类型、用能规律及负荷互补趋势；

根据所述城市典型区域配电网各变压器的负载情况、负荷类型、用能规律及负荷互补趋势，得到变压器综合功率损耗和变压器间负载不均衡度，基于变压器综合功率损耗和变压器间负载不均衡度构建城市典型区域供电网络负荷动态转移策略的综合评价函数；

根据所述综合评价函数设定遗传算法的适应度函数，基于遗传算法得到柔性开关的位置选择和变压器与负荷之间的连接关系，依据设定的柔性开关的潮流转移调控条件得到城市典型区域的供电网络负荷动态转移策略。

优选地，所述的网络拓扑图包括城市典型地区配电网总体连接图、各配电室之间的连接情况图以及配电室与主要负荷的连接图；所述的变压器的历史带载情况包括变压器年平均负载、年最高负载和年最低负载数据；所述的负荷类型情况包括商业写字楼区域负荷、居民负荷和文化娱乐场所负荷。

优选地，所述的负荷功率曲线图包括年负荷曲线图、典型季节的月负荷曲线图以及典型日的日负荷曲线图。所述典型季节包括夏季7月和冬季12月的月负荷曲线图，所述典型日包括正常工作日、工作周周末、法定节假日和寒暑假的日负荷曲线图。

优选地，所述的基于变压器综合功率损耗和变压器间负载不均衡度构建城市典型区域供电网络负荷动态转移策略的综合评价函数，包括：

设置变压器综合功率损耗由有功损耗和无功损耗两部分构成，

变压器有功损耗表示为：

ΔP＝P₀+K_T·P_k·β²

式中，ΔP代表变压器有功损耗，P₀代表空载损耗，P_k代表额定负载损耗，K_T代表负载波动损耗系数，β代表平均负载系数；

变压器无功损耗表示为：

ΔQ＝Q₀+K_T·Q_k·β²

式中，ΔQ代表变压器无功损耗，Q₀代表额定无功损耗，Q_k代表额定负载漏磁功率，K_T代表负载波动损耗系数，β代表平均负载系数；

变压器综合功率损耗表示为：

ΔP_Z＝ΔP+K_Q·ΔQ

式中，ΔP_Z代表变压器综合功率损耗，K_Q代表无功经济当量；

设置变压器负载不均衡度由变压器日负荷的方差和变压器间负荷差值的平方和构成，表示为：

式中，s为变压器负载不均衡度；

为变压器j日平均负荷大小；P_j，i为变压器j在i时刻的负荷大小；k为变压器总数；

设置所述城市典型区域供电网络负荷动态转移策略的综合评价函数由变压器综合功率损耗和负载不均衡度两部分组成，各部分的权重依据重要程度分别设置，所述综合评价函数表示为：

u＝ω₁·ΔP_Z+ω₂·s

式中，u代表综合评价函数，ω₁和ω₂分别代表两个子目标的权重。

优选地，所述城市典型区域供电网络负荷动态转移策略的综合评价函数的约束条件包括：

在城市典型区域供电网络负荷动态转移策略实施前后，实施后的总的综合评价函数要小于策略实施前的综合评价函数；

变压器综合功率损耗小于某个一定的限值；

变压器的负荷功率上限、平均负载率在一定的数值范围内；

所述综合评价函数在约束条件的约束下是可求解。

优选地，所述的根据所述综合评价函数设定遗传算法的适应度函数，基于遗传算法得到柔性开关的位置选择和变压器与负荷之间的连接关系，依据设定的柔性开关的潮流转移调控条件得到城市典型区域的供电网络负荷动态转移策略，包括：

通过柔性开关连接两个不同的变压器，将柔性开关抽象为一条潮流流向可控的输电线路，在设定的调控条件下实现有功功率的双向调控；

设定遗传算法的初始种群数量、迭代次数、交叉概率及变异概率，将所述城市典型区域供电网络负荷动态转移策略的综合评价函数的倒数设定为遗传算法中的适应度函数obj，即obj＝1/u，基于遗传算法得到柔性开关的位置选择和变压器与负荷之间的连接关系；

依据设定的柔性开关的潮流转移调控条件，利用柔性开关的动态潮流调节能力得到城市典型区域的供电网络负荷动态转移策略。

优选地，所述的基于遗传算法得到柔性开关的位置选择和变压器与负荷之间的连接关系，包括：

将每个综合负荷与变压器的连接情况用二进制编码组来表示，编码组位数n与变压器数量k需满足关系2ⁿ≥k；柔性开关位置选择的编码位由变压器数量决定，编码位的数量m与变压器数量k的关系需满足

其中编码位为1表示两个变压器间存在柔性开关，为0表示该位置不存在柔性开关，负荷编码组和柔性开关位置编码位共同构成一个染色体，染色体内的基因组合代表了负荷与变压器的连接关系和柔性开关可选位置的所有情况，染色体的编码长度l与综合负荷数量n_l的关系满足l＝n*n_l+m；

通过遗传算法求解模型得到变压器与负荷之间的连接关系和柔性开关在变压器间的位置选择情况。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例在调研得到城市典型区域配电网现有拓扑及配电室变压器历史带载情况、负荷类型情况的基础上，通过基于遗传算法的变压器出线侧优化进行配电网重构，利用柔性开关的双向潮流调控能力实现城市典型区域配电网变压器间的负荷动态转移，实现降低变压器损耗和平衡变压器负载的目标。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提出的一种结合柔性开关的城市典型区域供电网络负荷动态转移方法的处理流程图；

图2为本发明实施例提供的一种校园配电网网络拓扑图；

图3为本发明实施例提供的一种某两个校配电室典型日的日负荷曲线图；

图4为本发明实施例提供的一种染色体的具体编码情况示意图；

图5为本发明实施例提供的一种优化前后四个变压器的负荷优化调度结果示意图；

图6为本发明实施例提供的一种优化前后四个变压器的柔性开关的潮流转移情况图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

柔性开关是一种基于全控型电力电子器件的新型联络开关，没有传统机械式开关的动作次数限制，功率可连续稳定调节，控制方式灵活多变，其能够在自身容量允许的范围内动态地、连续地调节流过的有功功率，使馈线负载分配更加均衡，可以实现分布式电源消纳和提高供电可靠性。

本发明实施例提出了一种结合柔性开关的配电网重构策略，在实现城市配电网变压器出线侧优化的基础上，利用柔性开关的动态潮流调节能力，形成城市供电网络负荷动态转移优化策略。

本发明实施例提出了一种结合柔性开关的城市典型区域供电网络负荷动态转移方法的处理流程如附图1所示，包括如下的处理步骤：

步骤S1、首先获取城市典型区域配电网的基本信息及各配电室的用能情况，总结梳理城市典型区域配电网的网络拓扑图，归纳整理各配电室内变压器的历史带载情况和负荷类型情况。

其中所述的网络拓扑图至少包括城市典型地区配电网总体连接图、各配电室之间的连接情况图以及配电室与主要负荷的连接图。所述的变压器的历史带载情况主要指变压器年平均负载、年最高负载及年最低负载数据。所述的负荷类型情况主要指变压器所带的主要负荷类型为商业写字楼区域负荷、居民负荷、文化娱乐场所负荷等。

步骤S2、在上述城市典型区域配电网拓扑图梳理和原始用能数据归纳整理的基础上，通过绘制负荷功率曲线图分析各配电室变压器历史用能数据，通过对上述负荷功率曲线图的分析，整理总结城市典型区域配电网各变压器的负载情况、负荷类型、用能规律及负荷互补趋势，为后续变压器出线侧优化及柔性开关加装位置的选择提供支撑。

负荷功率曲线图包括年负荷曲线图、典型季节的月负荷曲线图以及典型日的日负荷曲线图。其中所述的典型季节包括夏季7月和冬季12月的月负荷曲线图，所述的典型日包括正常工作日、工作周周末、法定节假日和寒暑假的日负荷曲线图。

步骤S3、根据所述城市典型区域配电网各变压器的负载情况、负荷类型、用能规律及负荷互补趋势，得到变压器综合功率损耗和变压器间负载不均衡度。以最小化变压器损耗和变压器间负载不均衡度为目标，将变压器损耗和变压器间负载不均衡度作为两个子目标，对两个子目标进行成本定量描述，两个子目标可依据重要程度设置不同的权重，最终构建城市典型区域供电网络负荷动态转移策略的综合评价函数。

进一步，所述城市典型区域供电网络负荷动态转移策略的综合评价函数可具体描述为：

3-1)变压器综合功率损耗由有功损耗和无功损耗两部分构成，每部分均包括空载损耗和短路损耗。

上述所述变压器有功损耗可具体表示为：

ΔP＝P₀+K_T·P_k·β²

式中，ΔP代表变压器有功损耗，P₀代表空载损耗，P_k代表额定负载损耗，K_T代表负载波动损耗系数，β代表平均负载系数。

上述变压器无功损耗可具体表示为：

ΔQ＝Q₀+K_T·Q_k·β²

式中，ΔQ代表变压器无功损耗，Q₀代表额定无功损耗，Q_k代表额定负载漏磁功率，K_T代表负载波动损耗系数，β代表平均负载系数。

变压器综合功率损耗可具体表示为：

ΔP_Z＝ΔP+K_Q·ΔQ

式中，ΔP_Z代表变压器综合功率损耗，K_Q代表无功经济当量。

3-2)变压器负载不均衡度由变压器日负荷的方差和变压器间负荷差值的平方和构成，其可具体表示为：

式中，s为变压器负载不均衡度；

为变压器j日平均负荷大小；P_j，i为变压器j在i时刻的负荷大小；k为变压器总数

3-3)综合评价函数由变压器综合功率损耗和负载不均衡度两部分组成，各部分的权重可依据重要程度分别设置，最终综合评价函数可具体表示为：

u＝ω₁·ΔP_Z+ω₂·s

式中，u代表综合评价函数，ω₁和ω₂分别代表两个子目标的权重。

上述综合评价函数存在以下几方面约束，其包括：

首先在城市典型区域供电网络负荷动态转移策略实施前后，实施后的总的综合评价函数必定要小于策略实施前的综合评价函数，否则该策略是不可行的；

其次对于变压器的综合功率损耗，必定小于某个一定的限值，若最终综合评价函数中变压器的综合功率损耗超过该限值，则负荷动态转移策略是不合理的；

最后对于变压器的负荷功率上限、平均负载率等方面也存在一定的约束，最后的综合评价函数在约束条件的约束下必须是可求解的、合理的。

步骤S4、根据城市典型区域供电网络负荷动态转移策略的综合评价函数设定遗传算法的适应度函数，基于遗传算法实现柔性开关的位置选择和城市典型区域配电网变压器出线侧优化，依据设定的柔性开关的潮流转移调控条件得到城市典型区域的供电网络负荷动态转移策略。

本发明所描述的变压器出线侧优化是指利用遗传算法优化变压器出线侧接线情况(即变压器与负荷之间的连接关系情况)，通过改变变压器与负荷之间的连接关系，实现降低变压器损耗的目标。

本申请中的配电网重构是指根据基于遗传算法的柔性开关位置选择结果和变压器出线侧优化结果，在配单网合适位置加装柔性开关并通过调整联络开关的闭合改变变压器与负荷之间连接情况，进而改变配电网拓扑结构，达到优化网络运行结构、平衡负荷和降低变压器损耗的目标。

进一步，步骤S4中所述城市典型区域供电网络负荷动态转移策略的具体实现方法为：

4-1)柔性开关的简化建模处理。考虑柔性开关有功功率的双向调控特性，不考虑其无功功率补偿作用，无功功率补偿通过无功补偿器来实现，将柔性开关抽象为一条潮流流向可控的输电线路，连接两个不同的变压器，在设定的调控条件下实现有功功率的双向调控；

4-2)参数设定。本发明的研究对象为变压器与负荷之间的连接关系和柔性开关在变压器间的位置选择情况。为保证每个负荷同一时段只有一个变压器供电，将每个综合负荷与变压器的连接情况用二进制编码组来表示，编码组位数n与变压器数量k需满足关系2ⁿ≥k，随着变压器数量的增多需适当增加编码位的数量；柔性开关的位置选择编码位由变压器数量决定，编码位的数量m与变压器数量k的关系需满足

其中编码位为1表示两个变压器间存在柔性开关，为0表示该位置不存在柔性开关。负荷编码组和柔性开关位置编码位共同构成一个染色体，染色体内的基因组合代表了负荷与变压器的连接关系和柔性开关可选位置的所有情况，染色体的编码长度l与综合负荷数量n_l的关系需满足l＝n*n_l+m。初始种群数量、迭代次数、交叉概率及变异概率依照经验规律进行设定；

4-3)适应度函数。对于本发明所研究的问题，步骤S3所获取的综合评价函数u代表变压器综合损耗和变压器间的负载不均衡度，此时综合评价函数越小越好。由于遗传算法需要逐步挑选适应度函数最大的个体，因此将综合评价函数的倒数设定为遗传算法中的适应度函数obj，即obj＝1/u；然后，通过遗传算法求解模型得到柔性开关的位置选择和变压器与负荷之间的连接关系。

4-4)约束条件建立。首先需满足步骤3-3中的约束条件，实施负荷动态转移策略后的综合评价函数要小于实施前；变压器的综合功率损耗需小于一定的限值；变压器的平均负载率需在其经济运行区间内。此外流过柔性开关的有功功率需小于柔性开关的潮流调控容量。

4-5)依据设定的柔性开关的潮流转移调控条件，利用柔性开关的动态潮流调节能力得到城市典型区域的供电网络负荷动态转移策略。

实施例二：

以某大学校园配电网为例，据实际情况分析校园配电网各配电室变压器的负载情况、负荷类型、用能规律及负荷互补趋势，对配电网变压器进行出线侧优化，并考虑柔性开关的位置选择，结合柔性开关的双向潮流调控能力，实现校园供电网络负荷动态转移策略。搭建基于遗传算法的调度仿真模型，分析对比策略实施前后的变压器损耗和变压器间负载不均衡度，验证本发明所提的负荷动态转移策略的有效性。

(1)获取校园配电网的基本信息及各配电室的用能情况，总结梳理校园配电网的网络拓扑图，归纳整理各配电室内变压器的历史带载情况和负荷类型情况。目前该大学校园配电网按照10kV进线电源——校园配电变压器(10kV/380V)——终端用户(380V)的供电路径形成了三级分布，校园380V低压网络是校园配电网的主干网络，是在全校9个配电室的基础上形成的辐射状网络结构，网络拓扑结构如下附图2所示，在各个配电室之间通常有联络线连接，以应对一些紧急供电需求。

(2)依据本实例所获取的原始数据，通过绘制负荷功率曲线图分析各配电室变压器历史用能数据，所述负荷功率曲线图包括年负荷曲线图、典型季节的月负荷曲线图以及典型日的日负荷曲线图。通过对上述负荷功率曲线图的分析，整理总结校园配电网各变压器的负载情况、负荷类型、用能规律及负荷互补趋势，为后续变压器出线侧优化及柔性开关加装位置的选择提供支撑。如下附图3为某两个校配电室典型日的日负荷曲线图。

配电室1变压器所带的负荷主要为学生公寓楼和部分办公区域，其中又以学生公寓为主；而配电室2变压器所带的负荷主要是实验区域，两者所带的负荷类型截然不同。由于所带负荷类型的不同，两个配电室在某些时间段内出现了完全相反的负荷增减趋势，且此种情况的出现具有一定的普遍规律。

参考负荷功率曲线图的分析结果，选取该高校4个变压器和其所连负荷为负荷动态转移策略优化对象，对负荷进行汇总，整理出20个综合负荷。

(3)变压器损耗及不均衡度综合评价函数构建，为了评价负荷动态转移策略的效果，构建综合评价函数，以最小化变压器损耗和变压器间负载不均衡度为目标，将变压器损耗和变压器间负载不均衡度的指标定量描述，两个子目标可依据重要程度设置不同的权重。

各变压器综合功率损耗可具体表示为：

ΔP_Z＝ΔP+K_Q·ΔQ

式中，ΔP_Z代表变压器综合功率损耗；K_Q代表无功经济当量，本实施例中取0.1kW/kVA；ΔP和ΔQ分别代表变压器有功功率损耗和无功功率损耗。

变压器负载不均衡度由变压器日负荷的方差和变压器间负荷差值的平方和构成，其可具体表示为：

式中，s为变压器负载不均衡度；

为变压器j日平均负荷大小；P_j，i为变压器j在i时刻的负荷大小；k为变压器总数，本实施例中取4。

综合评价函数由变压器综合功率损耗和负载不均衡度两部分组成，各部分的权重可依据重要程度分别设置，最终综合评价函数可具体表示为：

u＝ω₁·ΔP_Z+ω₂·s

式中，u代表综合评价函数，ω₁和ω₂分别代表两个子目标的权重，在本实施例中，权重系数ω₁和ω₂分别取0.6和0.4。

(4)基于遗传算法实现柔性开关位置选择和校园配电网变压器出线侧优化，利用柔性开关的动态潮流调节能力，依据设定的潮流转移调控条件，得到校园供电网络负荷动态转移策略。

1)参数设置

本实施例中，初始种群数量设定为30，迭代次数为200，交叉概率为0.8，变异概率为0.1，。由于此次实施例是对该校4个变压器及所连的20个综合负荷进行优化，染色体的具体编码情况如附图4所示，染色体内的基因组合代表了负荷与变压器的连接关系和柔性开关可选位置的所有情况。

2)适应度目标函数

综合评价函数u代表变压器综合损耗和变压器间的负载不均衡度，此时综合评价函数越小越好。由于遗传算法需要逐步挑选适应度函数最大的个体，因此将综合评价函数的倒数设定为遗传算法中的适应度函数obj，即obj＝1/u。

3)柔性开关的潮流转移调控条件

在本实施例中，设定柔性开关的功率转移条件是变压器负荷大小超过其经济运行区间上限，四个变压器经济运行区间上限均设定为变压器额定容量的0.7倍，即变压器任意时刻所带负荷总量超过其额定容量的0.7倍时，负荷就会通过变压器之间的柔性开关进行转移。转移方向为由所带负荷高的变压器向所带负荷低的变压器，转移设置有优先级，优先向负荷较小的变压器转移。

选取20个综合负荷典型日的日负荷作为负荷数据，依照本发明上述所提方法实现校园供电网络负荷动态

最终得到四个变压器的负荷优化调度结果和变压器损耗结果对比如附图5和表1所示：

表1优化结果对比

对附图5策略实施前后变压器的负载情况对比图分析可知，校园供电网络负荷动态转移策略实施后，保证了所有变压器都处于经济运行区间内，提高了运行的经济性，同时，各变压器的带载情况趋于一致，有效避免了部分变压器轻载部分变压器越过经济运行区间上限的情况。附图6所示的优化前后四个变压器的柔性开关的潮流转移情况图表明，通过在变压器间加装柔性开关，可在一定的调控条件下实现潮流在变压器间的双向转移，从而实现负荷的动态转移，提高配电网的动态潮流调控能力。

对表1优化结果对比表分析可知，在负荷动态转移策略实施前，以变压器负荷方差表示的负载均衡度要大于策略实施后的变压器负载均衡度，表明负荷动态转移策略可以实现对变压器间负荷的动态调控，从而有效地缓解变压器间的负载不均衡问题；同时策略实施后能够降低变压器损耗。

以上，依据本实例的仿真验证及各类成本对比可知，一种结合柔性开关的校园供电网络负荷动态转移策略的实施能够有效降低变压器损耗并提高变压器间的负载均衡度，提高配电网的动态潮流调控能力，其方法实现是合理的。

综上所述，本发明实施例可以在调研得到城市典型区域配电网现有拓扑及配电室变压器历史带载情况、负荷类型情况的基础上，通过基于遗传算法的变压器出线侧优化进行配电网重构，同时创新地将配电网重构与柔性开关进行结合，用以应对变压器所带负荷的动态变化，基于遗传算法实现柔性开关的位置选择，利用柔性开关的双向潮流调控能力实现城市典型区域配电网变压器间的负荷动态转移，提出结合柔性开关的城市典型区域供电网络负荷动态转移策略，实现降低变压器损耗和平衡变压器负载的目标。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种结合柔性开关的供电网络负荷动态转移方法，其特征在于，包括：

获取城市典型区域配电网的基本信息及各配电室的用能情况，总结梳理城市典型区域配电网的网络拓扑图，归纳整理各配电室内变压器的历史带载情况和负荷类型情况；

根据所述城市典型区域配电网的拓扑图和各配电室内变压器的历史带载情况和负荷类型情况绘制负荷功率曲线图，根据所述负荷功率曲线图分析得到城市典型区域配电网各变压器的负载情况、负荷类型、用能规律及负荷互补趋势；

根据所述城市典型区域配电网各变压器的负载情况、负荷类型、用能规律及负荷互补趋势，得到变压器综合功率损耗和变压器间负载不均衡度，基于变压器综合功率损耗和变压器间负载不均衡度构建城市典型区域供电网络负荷动态转移策略的综合评价函数；

根据所述综合评价函数设定遗传算法的适应度函数，基于遗传算法得到柔性开关的位置选择和变压器与负荷之间的连接关系，依据设定的柔性开关的潮流转移调控条件得到城市典型区域的供电网络负荷动态转移策略。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的网络拓扑图包括城市典型地区配电网总体连接图、各配电室之间的连接情况图以及配电室与主要负荷的连接图；所述的变压器的历史带载情况包括变压器年平均负载、年最高负载和年最低负载数据；所述的负荷类型情况包括商业写字楼区域负荷、居民负荷和文化娱乐场所负荷。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的负荷功率曲线图包括年负荷曲线图、典型季节的月负荷曲线图以及典型日的日负荷曲线图。所述典型季节包括夏季7月和冬季12月的月负荷曲线图，所述典型日包括正常工作日、工作周周末、法定节假日和寒暑假的日负荷曲线图。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的基于变压器综合功率损耗和变压器间负载不均衡度构建城市典型区域供电网络负荷动态转移策略的综合评价函数，包括：

设置变压器综合功率损耗由有功损耗和无功损耗两部分构成，

变压器有功损耗表示为：

ΔP＝P₀+K_T·P_k·β²

式中，ΔP代表变压器有功损耗，P₀代表空载损耗，P_k代表额定负载损耗，K_T代表负载波动损耗系数，β代表平均负载系数；

变压器无功损耗表示为：

ΔQ＝Q₀+K_T·Q_k·β²

式中，ΔQ代表变压器无功损耗，Q₀代表额定无功损耗，Q_k代表额定负载漏磁功率，K_T代表负载波动损耗系数，β代表平均负载系数；

变压器综合功率损耗表示为：

ΔP_Z＝ΔP+K_Q·ΔQ

式中，ΔP_Z代表变压器综合功率损耗，K_Q代表无功经济当量；

设置变压器负载不均衡度由变压器日负荷的方差和变压器间负荷差值的平方和构成，表示为：

式中，s为变压器负载不均衡度；

为变压器j日平均负荷大小；P_j，i为变压器j在i时刻的负荷大小；k为变压器总数；

设置所述城市典型区域供电网络负荷动态转移策略的综合评价函数由变压器综合功率损耗和负载不均衡度两部分组成，各部分的权重依据重要程度分别设置，所述综合评价函数表示为：

u＝ω₁·ΔP_Z+ω₂·s

式中，u代表综合评价函数，ω₁和ω₂分别代表两个子目标的权重。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述城市典型区域供电网络负荷动态转移策略的综合评价函数的约束条件包括：

在城市典型区域供电网络负荷动态转移策略实施前后，实施后的总的综合评价函数要小于策略实施前的综合评价函数；

变压器综合功率损耗小于某个一定的限值；

变压器的负荷功率上限、平均负载率在一定的数值范围内；

所述综合评价函数在约束条件的约束下是可求解。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的根据所述综合评价函数设定遗传算法的适应度函数，基于遗传算法得到柔性开关的位置选择和变压器与负荷之间的连接关系，依据设定的柔性开关的潮流转移调控条件得到城市典型区域的供电网络负荷动态转移策略，包括：

通过柔性开关连接两个不同的变压器，将柔性开关抽象为一条潮流流向可控的输电线路，在设定的调控条件下实现有功功率的双向调控；

设定遗传算法的初始种群数量、迭代次数、交叉概率及变异概率，将所述城市典型区域供电网络负荷动态转移策略的综合评价函数的倒数设定为遗传算法中的适应度函数obj，即obj＝1/u，基于遗传算法得到柔性开关的位置选择和变压器与负荷之间的连接关系；

依据设定的柔性开关的潮流转移调控条件，利用柔性开关的动态潮流调节能力得到城市典型区域的供电网络负荷动态转移策略。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的基于遗传算法得到柔性开关的位置选择和变压器与负荷之间的连接关系，包括：

将每个综合负荷与变压器的连接情况用二进制编码组来表示，编码组位数n与变压器数量k需满足关系2ⁿ≥k；柔性开关位置选择的编码位由变压器数量决定，编码位的数量m与变压器数量k的关系需满足

其中编码位为1表示两个变压器间存在柔性开关，为0表示该位置不存在柔性开关，负荷编码组和柔性开关位置编码位共同构成一个染色体，染色体内的基因组合代表了负荷与变压器的连接关系和柔性开关可选位置的所有情况，染色体的编码长度l与综合负荷数量n_l的关系满足l＝n*n_l+m；

通过遗传算法求解模型得到变压器与负荷之间的连接关系和柔性开关在变压器间的位置选择情况。

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