基于網絡重構和電容器投切的配電網綜合優化研究

基于網絡重構和電容器投切的配電網綜合優化研究

配電系統是電力系統中重要的組成之一，因此對配電網綜合優化具有十分重要的意義。網絡重構和電容投切是進行配電網綜合優化的常用兩種手段，本文研究兩種優化手段的研究現狀，并且介紹了兩種手段的優化流程。

配電網；優化；網絡重構；電容器投切

1 引言

電力系統可以分為三大主要系統，即發電系統、輸電系統和配電系統。當發電系統生產出電能后，輸電系統進行電能傳輸，最后用戶能夠通過配電系統獲得電能。配電系統與負荷直接相連，而且其位于電網末端，因此其是電力系統的重要組成部分，因此對配電網進行優化具有十分重要的意義。

2 網絡重構和電容器投切的研究現狀

2.1 網絡重構的研究現狀。網絡重構最初是由A.Meriin和H.Back提出的，為了解決網絡重構問題，他們運用了適當的數學規劃方法，從而建立了最優的網絡結構。隨著研究的不斷深入，很多優化算法被眾多專家學者提出來建立最優網絡結構，下面我們對這些方法進行論述。（1）傳統數學優化算法。在傳統數學優化算法中，其具有很多中優化方法，分支定界法，單回路優化方法就是其中的主要方法。分支定界法的基本原則是：第一，我們把所有關閉處理網絡交換機；第二步驟中，我們分析類似于原始網絡線性電阻網絡模型，需要打開開關確定，然后重復上述形成的無線電網絡分析管轄權。單回路優化方法的基本原理是：首先，我們找到了初步解決方案福射的初始結構，設置開關打開后，我們發現一個開關，關閉它，然后閉合開關組，我們確定了開關，然后開，以形成一個新的網絡結構徑向管轄權，使凈損失目標函數具有一定的還原，最后經過大量重復這個過程中，當凈損失不再降低，所得到的溶液是最佳的解決方案。傳統的數學方法的發展成熟，其解決網絡的初始結構沒有太多的依賴，但計算效率低的這種方法，你需要消耗更長的計算時間，當你需要解決復雜的多節點的分銷網絡這種方法是不是有效。（2）現代人工智能算法。由于很多研究人員對人工智能技術進行不斷改進，因此在配電網絡重構領域中，人工智能的方法和理論也得到廣泛的應用，而且這些理論和方法也得到了不錯的效果。在20世紀60年代，Holland等人創建了遺傳算法（Genetic Algorithm， GA），這種方法是一種高度并行、隨機、自適應搜索方法，其原理是借鑒生物界自然選擇和自然遺傳機制。在配電網絡重構中，我們用編碼來表示開關的狀態，我們用配電網的總網損來代表適應度函數，在解決配電網絡重構問題中，遺傳算法已經成為最常用的算法之一。

2.2 電容器投切的研究現狀。為了對配電系統的電壓質量進行適當提高，對配電系統的功率因素進行有效改善，對配電系統的網絡損耗進行較大降低，并且對配電系統的容量進行一定升級，我們一般采用配電網無功功率的合理分布這種措施。在配電網的眾多無功補償設備中，電容器是應用最廣泛的設備，在電容器優化過程中，電容器配置和電容器投切是其優化中需要解決的兩大主要問題。關于配電網電容器優化投切問題，我們可以將其分為靜態優化和動態優化兩種優化方式。靜態優化過程是面向時間斷面，我們一般優化時刻的系統網損設定為最小目標，在優化時刻下，我們把各電容器組的投切情況設定為變量，且靜態優化具有規模較小的解空間，因此該優化過程獲得優化解的時間較短。但是靜態優化方法也有一定的局限性，例如其無法對電容器投切次數和負荷變動情況進行反映，其計算的投切組數只針對某一時刻負荷下的情形，但是電容器靜態優化是動態優化的基礎理論，因此其具有十分重要的理論研究意義。基于未來一天的負荷，我們把預測結果分為若干時段，這個過程就是動態優化，在動態優化過程中，我們將一般會對投切成本進行考慮，然后對電容器進行優化，這種優化結果與實際情況比較符合，由于通常設備的運行費用與維修費用很難被明確計算，因此根據經驗法求得的費用系數，其具有一定的偏差，因此并不夠科學合理，在影響計算結果的因素中，系數的確是十分重要的環節。

3 配電網絡綜合優化

3.1 配電網絡重構。理論上，在任何一個配電網絡中，我們都可以獲得最優的網絡結構，并且在最優的結構下，與其方案相比，各個節點的電壓、網絡的損耗和負荷的平衡性能最佳。在滿足配電網運行約束的基礎下，我們通過改變開關的運行狀態，并且調整網絡的拓撲結構，然后獲得最優的網絡結構，這個過程就是配電網絡重構過程。配電網網絡重構的目標主要分為：（1）在配電系統的故障情況下，我們可以隔離故障切換動作，使得負載能夠被轉移，將其轉移到另一行，這是功率范圍被減少，從而提高供電可靠性。（2）我們對開關進行優化組合，從而使電力系統運行得到優化，從而使網損得到降低，這樣可以提高經濟效益。

3.2 配電網絡電容器優化投切。為了保證系統安全、經濟的運行，我們可以通過配電系統無功優化來實現。在系統的一定的網絡結構、電氣參數和負荷情況下，我們優化某些控制變量，并且在滿足電氣運行的所有約束條件下，然后使系統的某個或多個性能指標達到最優，這種優化過程就是無功化作用。在各種手段無功優化，并聯補償電容器是這樣一個電容器的最常用裝置具有許多優點，如運行可靠，投資經濟，并與網格中的低壓側的大量節點和配電變壓器，weThey都配備了相應的設備作為補償電容器，通過電容器的優化投切操作，我們可以對配電系統的無功功率的分布情況進行改善，我們可以對母線電壓進行改善，并且我們可以對配電系統的損耗進行降低，從而我們可以節省很多運行費用。

結語

本文主要對配電網優化的兩種手段進行詳細的研究。本文簡單介紹了網絡重構和電容器投切的研究現狀，其中網絡重構主要由傳統數學優化算法、啟發式算法和現代人工智能算法構成，而電容器投切主要有靜態優化和動態優化兩種方式。本文詳細分析了對網絡重構和電容器投切對配電網進行優化的流程。

[1]劉莉，陳學允，郭志忠.配電網絡重構的現狀和發展[J].繼電器，2002，30（06）：26-28.

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