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智能配电网分析（7）配电网重构2016 7.1 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7.2 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 7.2 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：7.2 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： 7.2 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 7.2 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。 7.3 配电网络重构算法 配电网络重构的方法主要有： ①解析类方法；②启发式方法； ③随机优化方法；④智能化方法；⑤综合的方法，等。 配电网络重构是在输电网网络重构的基础上（三相平衡条件下）考虑了配电系统的三相不平衡状况和不确定信息，做相应的针对性处理。1.解析方法 思想： ①采用分支 –界定分析方法； ②混合整数规划 ? 连续变量的非线性规划（忽略不等 式约束） 评价： ①计算模型误差较大； ②计算量过大。7.3 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：7.3 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：7.3 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。7.3 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。7.3 配电网络重构算法3.随机优化方法 随机优化方法很多，如：退火算法，遗传算法等。 1）模拟退火算法 ——求解大规模组合优化的方法，模拟柜体退火过程：在冷却过程中，固体内部粒子从无序到有序，直至常温下的基态。 参数:（t, ?t, L, S） ——L为t所对应的迭代次数； S为终止准则。 接受准则： if P(?C,T ) randon[0,1)，接受； else放弃。7.3 配电网络重构算法3.随机优化方法（续） 模拟退火算法在网络重构中的应用 （1）解空间——配电网络中所有开关的开合组合所形成的网络结构的集合； （2）目标函数——有功损耗、负荷均衡、供电可靠性等。 （3）约束——拓扑约束+负荷约束+运行约束； （4）新解的产生——在联络开关中随机产生