基于网络重构和电容器投切的配电网综合优化研究

2015-12-21卞超

中国新技术新产品 2015年22期

配电系统是电力系统中重要的组成之一，因此对配电网综合优化具有十分重要的意义。网络重构和电容投切是进行配电网综合优化的常用两种手段，本文研究两种优化手段的研究现状，并且介绍了两种手段的优化流程。

配电网；优化；网络重构；电容器投切

1 引言

电力系统可以分为三大主要系统，即发电系统、输电系统和配电系统。当发电系统生产出电能后，输电系统进行电能传输，最后用户能够通过配电系统获得电能。配电系统与负荷直接相连，而且其位于电网末端，因此其是电力系统的重要组成部分，因此对配电网进行优化具有十分重要的意义。

2 网络重构和电容器投切的研究现状

2.1 网络重构的研究现状。网络重构最初是由A.Meriin和H.Back提出的，为了解决网络重构问题，他们运用了适当的数学规划方法，从而建立了最优的网络结构。随着研究的不断深入，很多优化算法被众多专家学者提出来建立最优网络结构，下面我们对这些方法进行论述。（1）传统数学优化算法。在传统数学优化算法中，其具有很多中优化方法，分支定界法，单回路优化方法就是其中的主要方法。分支定界法的基本原则是：第一，我们把所有关闭处理网络交换机；第二步骤中，我们分析类似于原始网络线性电阻网络模型，需要打开开关确定，然后重复上述形成的无线电网络分析管辖权。单回路优化方法的基本原理是：首先，我们找到了初步解决方案福射的初始结构，设置开关打开后，我们发现一个开关，关闭它，然后闭合开关组，我们确定了开关，然后开，以形成一个新的网络结构径向管辖权，使净损失目标函数具有一定的还原，最后经过大量重复这个过程中，当净损失不再降低，所得到的溶液是最佳的解决方案。传统的数学方法的发展成熟，其解决网络的初始结构没有太多的依赖，但计算效率低的这种方法，你需要消耗更长的计算时间，当你需要解决复杂的多节点的分销网络这种方法是不是有效。（2）现代人工智能算法。由于很多研究人员对人工智能技术进行不断改进，因此在配电网络重构领域中，人工智能的方法和理论也得到广泛的应用，而且这些理论和方法也得到了不错的效果。在20世纪60年代，Holland等人创建了遗传算法（Genetic Algorithm， GA），这种方法是一种高度并行、随机、自适应搜索方法，其原理是借鉴生物界自然选择和自然遗传机制。在配电网络重构中，我们用编码来表示开关的状态，我们用配电网的总网损来代表适应度函数，在解决配电网络重构问题中，遗传算法已经成为最常用的算法之一。

2.2 电容器投切的研究现状。为了对配电系统的电压质量进行适当提高，对配电系统的功率因素进行有效改善，对配电系统的网络损耗进行较大降低，并且对配电系统的容量进行一定升级，我们一般采用配电网无功功率的合理分布这种措施。在配电网的众多无功补偿设备中，电容器是应用最广泛的设备，在电容器优化过程中，电容器配置和电容器投切是其优化中需要解决的两大主要问题。关于配电网电容器优化投切问题，我们可以将其分为静态优化和动态优化两种优化方式。静态优化过程是面向时间断面，我们一般优化时刻的系统网损设定为最小目标，在优化时刻下，我们把各电容器组的投切情况设定为变量，且静态优化具有规模较小的解空间，因此该优化过程获得优化解的时间较短。但是静态优化方法也有一定的局限性，例如其无法对电容器投切次数和负荷变动情况进行反映，其计算的投切组数只针对某一时刻负荷下的情形，但是电容器静态优化是动态优化的基础理论，因此其具有十分重要的理论研究意义。基于未来一天的负荷，我们把预测结果分为若干时段，这个过程就是动态优化，在动态优化过程中，我们将一般会对投切成本进行考虑，然后对电容器进行优化，这种优化结果与实际情况比较符合，由于通常设备的运行费用与维修费用很难被明确计算，因此根据经验法求得的费用系数，其具有一定的偏差，因此并不够科学合理，在影响计算结果的因素中，系数的确是十分重要的环节。

3 配电网络综合优化

3.1 配电网络重构。理论上，在任何一个配电网络中，我们都可以获得最优的网络结构，并且在最优的结构下，与其方案相比，各个节点的电压、网络的损耗和负荷的平衡性能最佳。在满足配电网运行约束的基础下，我们通过改变开关的运行状态，并且调整网络的拓扑结构，然后获得最优的网络结构，这个过程就是配电网络重构过程。配电网网络重构的目标主要分为：（1）在配电系统的故障情况下，我们可以隔离故障切换动作，使得负载能够被转移，将其转移到另一行，这是功率范围被减少，从而提高供电可靠性。（2）我们对开关进行优化组合，从而使电力系统运行得到优化，从而使网损得到降低，这样可以提高经济效益。

3.2 配电网络电容器优化投切。为了保证系统安全、经济的运行，我们可以通过配电系统无功优化来实现。在系统的一定的网络结构、电气参数和负荷情况下，我们优化某些控制变量，并且在满足电气运行的所有约束条件下，然后使系统的某个或多个性能指标达到最优，这种优化过程就是无功化作用。在各种手段无功优化，并联补偿电容器是这样一个电容器的最常用装置具有许多优点，如运行可靠，投资经济，并与网格中的低压侧的大量节点和配电变压器，weThey都配备了相应的设备作为补偿电容器，通过电容器的优化投切操作，我们可以对配电系统的无功功率的分布情况进行改善，我们可以对母线电压进行改善，并且我们可以对配电系统的损耗进行降低，从而我们可以节省很多运行费用。