基于自適應神經網絡的側負荷柔性拓撲優化研究

許瑾瑾 陳曉杰

摘 要：針對電力需求側各種新型用電設備涌入，電網負荷調控存在一定壓力的問題，提出以粒子群算法為基礎，結合柔性聯絡開關的柔性負荷調控方式，以期在進行功率調節時，能夠保證實時連續。具體操作上，將柔性聯絡開關作為母線上分段開關的替代，設計基于變電站的柔性拓撲，對各節點進行約束處理及算法優化，達到潮流優化以及電網在功率調控中靈活適時的目的。結合某地實際配電情況，進行算例驗證，經驗證改進方式更為有效合理，能夠在降低功耗的同時，對電力需求側負荷進行有效調控。

關鍵詞：粒子群算法；柔性聯絡開關；電力需求側；柔性調控

中圖分類號：TP391.9

文獻標志碼：A

文章編號：1001-5922（2023）07-0189-05

Research on flexible topology optimization of side load based on adaptive neural network

XU Jinjin，CHEN Xiaojie

（State Grid Ningbo Electric Power Supply Company，Ningbo 315000，Zhejiang China

）

Abstract：In view of the influx of various new power consumption equipment on the demand side of power and the problem of certain pressure in power grid load regulation，this paper proposes a flexible load regulation mode based on particle swarm algorithm combined with flexible contact switch，so as to ensure real-time continuity during power adjustment.Specifically，the flexible contact switch was used as an alternative to the segmented switch on the busbar，and the flexible topology based on the substation was designed，and the constraint processing and algorithm optimization of each node were carried out to achieve the purpose of power flow optimization and flexible and timely power grid in power regulation.Combined with the actual power distribution situation in a certain place，the calculation and verification method were carried out，and the improved method was verified to be more effective and reasonable，which could effectively regulate the power demand side load while reducing power consumption.

Key words：particle swarm algorithm;flexible contact switch;electricity demand side;flexible regulation

柔性聯絡開關能夠為達成靈活高效的配電系統提供便利［1-2］。與傳統開關相比，柔性聯絡開關不限制動作的次數，且具有更良好的通斷性，能夠更為靈活的調控功率。有學者通過柔性互聯開關取代傳統開關，對不同饋線進行柔性互聯，以提高電壓調控的能力。還有通過結合粒子群算法對柔性互聯開關的工況進行確定以及參數調整，實現全網優化運行?；诖?，考慮通過將柔性聯絡開關替代相應母線處的封端開關，加入相應的約束條件，同時對粒子群算法做出進一步改進。通過實際算例驗證，將改進算法與其他調控方式進行對比，經驗證新的柔性調控方式能夠的進行功率調節，相比其他調控方式更加合理高效［3-5］。

3 算例驗證

3.1 算例結構及參數

本次算例以某地的實際高壓配電網為準，通過柔性聯絡開關進行柔性符合調控，調控對象為站內母線對應的分段開關，具體結構如圖1所示。

從圖1可以看出，改造后配電網系統共含11個節點，節點1處為與外部電網功率交換的節點。配電網6臺主變T1～T6容量分別為50、50、31.5、40、40和31.5 MVA。在節點5～8處可以投放4組容量為2 MVA的電容器組。輸電線路的參數以及負荷的參數如表1、表2所示。

直流母線對應的電壓值為±10 kV，柔性聯絡開關1（SOP1）中采用的換流器額定容量為20 MVA，柔性聯絡開關2（SOP2）中采用的換流器額定容量為5 MVA，系統的基準容量為100 MVA，交直流系統對應的基準電壓為110 kV。換流器在進行交直流轉換的控制上，采用PQ-VdcQ的控制方式，一個換流器確定交流測的無功功率以及直流側的電壓；另一個換流器確定交流側的無功功率以及交流側的有功功率。在進行潮流計算時，通過交替迭代法實現。

3.2 算例求解

第1種方式采用電容器組以及柔性聯絡開關，第2種方式采用電容器組，第3種方式采用初始的參數結構。對參數進行如下設定：種群中的粒子數設定為100，隨機慣性權重的最小值設定為0.4，最大值設定為0.9，學習因子的整數部分取值設定為2，實數部分取值設定為2.05，誤差控制參數設定為0.3，速度限制設定在搜索空間的五分之一之內，迭代的最大次數不超過150。整體進行優化時，直流側各節點對應的電壓幅值在［0.99～1.01 p.u.］，交流側各節點對應的電壓幅值在［0.93～1.07 p.u.］。方式1和方式2的收斂過程如圖3所示。

從圖2可以看出，方式1相比方式2，在相同的迭代次數內，能夠更早的進行最優值的收斂。同時，不同方案優化后的結果如表3、表4所示。

由表2可知，在柔性聯絡開關中各換流器的不同控制策略下，P、Q優化后的值與換流器給定的設定值相比均小，傳輸功率的容量低于滿載狀態，保留了一定的調控能力。

由表3可知，方式3采用初始結構，不涉及電容器組以及柔性聯絡開關，全網有功損耗的主要構成是線路損耗，得到的值是2.950 MW；方式2中，投入了電容器組，有功損耗的值是2.333 5 MW，相比方式3降低20.9%；方式1中，投入電容器組并增加柔性聯絡開關，有功損耗的值2.635 6 MW，相比方式1降低了10.7%。由于投入電容器組數較少，既能保證成本更低，同時也保障了電容器組的運維便利。

對3種方案不同節點的電壓進行比較，結果如圖4所示。

從圖3可以看出，方式1相比方式2、方式3，電壓波動幅度最低，能夠改善得到更為優秀的電壓質量。這是由于加入柔性聯絡開關進行柔性負荷調控之后，在潮流計算中能夠實現主動調控，電網整體的運行也得到了相應的優化和改善［17］。

當電網負荷變化時，優化后的數據結果及對比結果如表4、圖4所示。

由表4可知，投入電容器組對損耗降低的作用明顯。

從圖4可以看出，隨著負荷倍數不斷增減，最低電壓幅值受到的約束越小。當負荷越大時，柔性聯絡開關的參數能夠更好的進行柔性負荷調控，減小整體損耗，同時能夠甚于一定的調節容量。也就是隨著負荷的增多，柔性調控的效果更加明顯［18-20］。

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