10kV配電網(wǎng)合環(huán)電流綜合調(diào)控的有效方法

馬云

（云南電網(wǎng)有限責任公司昆明供電局，云南 昆明 650200）

0 引言

當前階段我國在10kV配電網(wǎng)的實際運行中，主要是應用閉環(huán)設計以及開環(huán)運行的供電模式。在以往的研究過程中，相關專家分別提出了窮舉法、協(xié)同算法以及遺傳算法等策略，但是都或多或少存在一定的缺陷，不是最佳的調(diào)控解決方式。因此，在安全性以及經(jīng)濟性的基礎上，實現(xiàn)對構(gòu)建完善的合環(huán)電流綜合調(diào)控模型，并實現(xiàn)多目標以及聲優(yōu)化算法的綜合調(diào)控，總結(jié)Pareto最優(yōu)解，利用遞歸法對實施順序進行有效合理安排。

1 調(diào)控模型分析

1.1 目標函數(shù)

在10kV配電網(wǎng)運行過程中，在實施具體的合環(huán)操作之前，需要對其可靠性以及經(jīng)濟性開展全面科學的評估和預測，從而為預防機制提供依據(jù)。在具體的操作過程中，為了確保實施過程的安全性，要利用對調(diào)控策略的有效性控制和管理，實現(xiàn)合環(huán)電流的最小化。只有這樣才能避免合環(huán)支路等發(fā)生過載以及跳閘等安全隱患問題。[1]通常情況下，調(diào)控人員需要利用戴維南等值法對其電流進行科學運算。因此，在安全的前提下，建立的目標函數(shù)主要表現(xiàn)為：

在這個目標函數(shù)中：Δk主要是指變壓器分接頭的主要調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)；Δc主要是指電容器組的主要投切數(shù)據(jù)；ZΣ主要是指合環(huán)網(wǎng)絡的總抗組，主要是利用節(jié)點的阻抗模式進行運算獲得[2]。

在經(jīng)濟層面，合環(huán)操作不需要資金成本，但是在不同的10kV配電網(wǎng)過程中，其合環(huán)操作的不同性主要表現(xiàn)在網(wǎng)損層面。其中網(wǎng)損主要是利用 floss，因此在經(jīng)濟前提條件下，建立的目標函數(shù)主要表現(xiàn)為：

其中，在這個目標函數(shù)中，G主要表示合環(huán)網(wǎng)絡拓撲集合的數(shù)據(jù)信息，Ii、ri中的字母i主要是指合環(huán)支路中的電路以及電阻值等數(shù)據(jù)。綜上所述，可以總結(jié)出多目標函數(shù)的計算方式主要表現(xiàn)為以下公式：

1.2 約束條件

在建立10kV配電網(wǎng)合環(huán)電流的調(diào)控模型的過程中，要注重對其約束條件進行科學分析，只有這樣才能確保調(diào)控模型的有效性和可行性。其中根據(jù)不同情況分為等式和不等式兩種具體的約束條件。

前者主要是要確保有效功率以及無功功率之間保持一定的平衡關系。其計算函數(shù)主要表現(xiàn)為：

在這個函數(shù)公式中，Pi、Qi分別表示在合環(huán)操作中不同節(jié)點之間的有功功率和無功功率等。n主要是指全部節(jié)點的總體數(shù)量。Gij、Bij分別是指i/j之間支路電導以及電納等[3]。

而在后者的約束條件下，主要是要對非合環(huán)支路的電流實施有效控制。專家在研究分析中發(fā)現(xiàn)，在電流保護的基礎上，出現(xiàn)Ⅱ段延時，并在這個過程中，在周期范圍之外的分量出現(xiàn)嚴重的遞衰現(xiàn)象，直至其最小化。合環(huán)暫態(tài)的影響范圍以及力度較小，通常情況下，往往僅僅在瞬時速斷保護中產(chǎn)生作用，此外，其整定值超過沖擊系數(shù)以及快線最大載流量的相乘運算獲得的積數(shù)據(jù)。所以，在不等式約束的分析過程中，僅僅需要對穩(wěn)態(tài)電流有效值以及饋線載流量，前者要始終保持在后期數(shù)據(jù)之下，才能確保其配電網(wǎng)運行穩(wěn)定性[4]。

2 多目標調(diào)控算法

2.1 優(yōu)化問題的解決

多目標優(yōu)化過程較為復雜，往往會在求解的路程中，發(fā)生目標與目標彼此的矛盾等問題，導致多目標不能到達統(tǒng)一，最優(yōu)策略不能最終確定。當前為了有效解決這一問題，對解決思路進行了重新的優(yōu)化，主要是利用設置權(quán)重的方法途徑，把多目標問題轉(zhuǎn)化為單目標[5]。在選擇權(quán)重的具體數(shù)據(jù)時，遇到了一定的難題。這主要是因為不同的目標函數(shù)存在一定的差異性。因此需要利用Pareto最優(yōu)解法，從而實現(xiàn)對不同目標的有效權(quán)衡。在對目標基礎上，Pareto最優(yōu)解集P表現(xiàn)為以下公式形式：

上文中，已經(jīng)對經(jīng)濟對安全指標函數(shù)以及經(jīng)濟指標函數(shù)進行的全面分析。而解集P正好實現(xiàn)了兩者的有效平衡，實現(xiàn)了多目標優(yōu)化方法的最佳。一旦解集P偏向哪一方，都會導致另一方的逐漸衰減，因此可以認定解集P為是最優(yōu)的解決方案和策略。這種方式可以為工作人員創(chuàng)建更大的選擇范圍，并結(jié)合10kV配電網(wǎng)合環(huán)操作中的具體情況，選擇最合適的調(diào)控方法，從而到達最好的操作實施效果，為10kV配電網(wǎng)運行穩(wěn)定性和可靠性提供堅實的保障[6]。

2.2 具體算法策略

（1）反向?qū)W習策略。利用隨機方式，抽取h個和聲，使其進行組合成為初始和聲庫，并利用一下公式運算出對立和聲庫：

把以上步驟中得出的和聲庫進行合并，并把對立和聲庫中的不同和聲目標函數(shù)進行運算；通過歸一化方式對兩個目標函數(shù)的和進行運算：

結(jié)合上一步驟的運算結(jié)果，對合并聲庫實施降序排列，并對前h個和聲庫進行重新排列。

（2）動態(tài)和聲參數(shù)。為了有效確保運算算法的全局最優(yōu)狀態(tài)，需要利用動態(tài)和聲參數(shù)的方式進行合理調(diào)控。在迭加次數(shù)越來越多的情況下，和聲庫容量h以及和聲庫取值概率逐漸降低，其音調(diào)微調(diào)概率越來越大，從而保障和聲庫多元化狀態(tài)，對于提升運算策略的整體搜索能力很有幫助。其主要公式表現(xiàn)為：

2.3 設置動作順序

結(jié)合多目標和聲優(yōu)化算法，獲得調(diào)控元件的數(shù)量之后，也好對其動作順序進行合理的安排和明確。一般情況下，使用遞歸算法，按照貪心搜索的模式，對動作順序進行調(diào)整和優(yōu)化，才能進一步保障調(diào)整過程的可靠性。

①在進行具體的調(diào)控之前，要對其輸入?yún)?shù)進行明確，一般情況下，把初始網(wǎng)絡G是其中一種，此外，精英和聲庫E也是參數(shù)的一種。結(jié)合實際情況，對E進行合理劃分，如E1,E2,E3,E4,…Em。。②在Ei中利用隨機抽取的方式，對第 j個調(diào)控元件實施校驗，直至其滿足合環(huán)網(wǎng)絡節(jié)點中的有功功率函數(shù)要求。如果對所有的元件進行校驗之后還是不符合約束條件的需求，那么可以判定該方案失效。③把Ei中的第 j個調(diào)控元件排除在外，并對合環(huán)網(wǎng)絡G進行更新和優(yōu)化。④然后在持續(xù)性進行校驗工作，直到Ei成為空集。⑤在持續(xù)性校驗過程中，把Em都變?yōu)榭占砻鬟f歸算法應用完成，實現(xiàn)對元件動作順序的有效調(diào)控，為配電網(wǎng)運行穩(wěn)定性提供保障。

3 調(diào)控流程

合環(huán)電六綜合調(diào)控流程投如圖1所示。

圖1 合環(huán)電六綜合調(diào)控流程

從圖1中可以看到，可以把整體的調(diào)控流程劃分為電流監(jiān)測、建立模型、求解模型以及確定元件動作順序等四個環(huán)節(jié)。①電流監(jiān)測：在實施具體的合環(huán)操作之前，需要利用疊加方式對合環(huán)網(wǎng)絡中不同支路的電流進行合理的運算；結(jié)合運算結(jié)果，對不同支路的電流越限狀態(tài)進行預測和評估，如果出現(xiàn)越限情況，需要采取合理的調(diào)控策略。②建立模型：在保障合環(huán)操作的安全性以及經(jīng)濟性的基礎上，建立最優(yōu)的目標函數(shù)，確保網(wǎng)絡耗損以及電流的最小化；明確約束條件，包括功率約束、節(jié)點電壓約束、變壓器變比約束等。并在此基礎上建立綜合調(diào)控模型。③求解模型：通過反向?qū)W習策略，是初始和聲庫進行全面優(yōu)化，并在動態(tài)和聲參數(shù)的幫助下，確保其過程的收斂性；利用經(jīng)營和聲庫策略，對綜合調(diào)控模型進行運算，從而獲得Pareto最優(yōu)解集。④明確元件動作順序：結(jié)合Pareto最優(yōu)解集，并通過遞歸算法以及貪婪搜索策略，運算出科學的元件動作順序；根據(jù)求解模型，運算出合環(huán)電流的最優(yōu)調(diào)控策略[7]。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟水平的提升，對10kV配電網(wǎng)運行穩(wěn)定性要求越來越高，因此要對合環(huán)操作的合理性以及可靠性進行分析，并對合環(huán)電流實施綜合性調(diào)控，為配電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性提供保障。