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现 代 配 电 系 统 分 析 第9章 配电网络重构 现代配电系统分析 任课老师：刘道兵 9. 1 概述 配电系统通常存在的两类开关 联络开关——常开； 分段开关——常闭； ——所起的作用 故障隔离和故障恢复； 系统结构优化； 配电网络重构——配电网结构优化的一个有效手段。 ——通过切换联络开关和分段开关的分/合状态来改变配电网络拓扑，以在馈线或变电站之间转移负荷，从而影响网络中的功率流动，最终达到网络运行优化的目的。 ——配电网络重组 9. 2 配电网络重构问题描述 1.目标函数和约束 1）目标 ①有功（功率、能量）损耗的最小化； ②系统负荷平衡化； ③提高系统可靠性； ④提高电压水平（电能质量），⑤综合目标，等。 ①有功（功率、能量）损耗的最小化 9. 2 配电网络重构问题描述 1.目标函数和约束（续） ②系统负荷平衡化 范数║·║可取两种： ①1-范数： ② 2-范数： 9. 2 配电网络重构问题描述 1.目标函数和约束（续） ③提高系统可靠性 minαrel αrel为配电系统可靠性指标，如：SAIFI、SAIDI 等。 ④提高系统电压水平 ⑤综合目标 如网损和负荷平衡： 9. 2 配电网络重构问题描述 1.目标函数和约束（续） 2）约束 ①网络拓扑约束 gk ?G gk为重构后网络结构，G为所有可行的辐射网络结构的集合。 ②潮流约束 Sk-1 = Sk + SLk ③运行约束 节点电压约束： Ukmin ? Uk ? Ukmax 支路电流约束： Ik ? Ikmax 9. 2 配电网络重构问题描述 2.配电网络网络重构问题的复杂性和难点 1）复杂性 配电网络拓扑对应于图论中的支撑树； 网络重构是寻找满足系统约束（等式和不等式）的最小支撑（生成）树——混合整数非线性规划问题； 通过改变开关（分段和联络）的分合状态来改变网络的拓扑结构，而遍历所有开关分合状态空间是一个组合爆炸问题。 2）难点 ①配电网络重构一般用在故障恢复之后，有实时性要求。 ②能够处理三相不平衡问题； ③能够处理信息的不确定性； ④能兼顾计算速度和寻优质量。 9. 3 配电网络重构算法 1）支路交换法（续） 启发式规则：只有联络开关的两端明显存在电压差，且负荷从联络开关的低压侧向高压侧转移时才可能导致网损减小。 搜寻技术：中心距离技术 网损变化的计算方法 ①精确潮流求解； ②近似求解。 选择拉开的开关应使得 电流分布： 9. 3 配电网络重构算法 2）最优流模式法 最优流模式——能够使系统有功功率损耗最小的支路电流的集合； 写成拉格朗日乘子形式： 9. 3 配电网络重构算法 2）最优流模式法(续) 对Ib偏微分，得： 系统上的所有支路相加，有： 显然 式子含义：KVL对环网中的支路阻抗仅以电阻代替时的应用。 结论： 最优流模式的支路电流可以通过利用KCL和KVL求解一个各条支路的阻抗仅以其电阻代替的纯电阻网络来得到。 9. 3 配电网络重构算法 2）最优流模式法(续) 实现过程 ①闭合所有联络开关，对形成的弱环网进行潮流计算，并将负荷转换成节点注入电流； ②以网络支路电阻代替支路阻抗，计算配电网络最优流模式； ③在最优模式中选择支路电流最小的开关予以打开； ④重新计算网络潮流，并根据电压将负荷转换成节点注入电流，计算最优流模式，选择最优流模式中最小电流支路开关打开，重复这一个过程直到配电网络恢复辐射状结构。 算法流程：P155。 后续研究 ①一次闭合一个联络开关后就进行最优模式计算和开关选择； ②一次闭合一个联络开关后预估打开环路上各个开关所对应的网损，选择网损最小所对应的开关。 * * 现 代 配 电 系 统 分 析 第9章 配电网络重构