配电网的网络动态优化及电能质量控制的方法研究

摘    要：配电网是连接用户端和电源端的重要枢纽，配电网的网架优化与电能质量控制是保证运行可靠性的最有效的方法之一。本文首先建立了配电网的网架模型，详细介绍了该模型的目标函数和约束条件，然后综合近年来学着广泛应用的各算法进行归纳分析，紧接着分析了微电网参与配电网的电能控制的可行性，最后对上述方法进行总结展望。

关键词：配电网;动态网路;自动控制;智能算法

在电力系统中，电力网的作用是输送、分配电能，其中配电网的主要作用为分配电能 [1]。配电网作为连接用户端和电源端的重要枢纽，通常位于整个系统的末端，它需要满足用户的多种要求，比如高质、稳定、经济等。随着我国经济的腾飞和国民电力需求的剧增，电力网络规模的不断扩大，诸多问题开始暴露出来：电能的质量、安全、可靠性下降，电网事故逐渐开始频繁发生，给人们造成困扰，甚至给国家的发展、科技进步都造成很大的影响[2]。因此，配电网的网架优化作为增加可靠性的最有效的方法之一被广大学者所研究关注。

一、配电网的动态网络模型

（一）目标函数

配电网的网络优化问题可以视为一个多目标多约束的非线性优化配置问题，可以达到全面提高安全、经济、优质各方面的效果，通常有以下几种目标函数：（1）最小有功功率损失（2）最小网络损耗（3）最佳无功补偿（4）最小系统运行费用（5）最小电压波动。总的来说，目标函数应对应实际配电网工程中的侧重需求。

（二）约束条件

一般来说，约束条件可分为等式约束和不等式约束，其中，等式约束通常有节点的无功注入、节点的有功注入。

不等式约束即变量约束，可分为：（1）潮流约束，包含输出有功、无功限值约束;（2）节点电压限值约束、节点电流限值约束;（3）无功补偿的功率约束;（4）由于环保需求，新能源不断注入大电网，需考虑分布式电源及储能装置的运行约束;

二、配电网的网络优化算法

（一）智能算法

人工智能算法具有并行計算能力强、收敛性能突出、鲁棒性好等优点，适用于解决大型的复杂非线性规划问题，较传统优化算法有突出优势。目前已有许多人工智能算法被应用在配电网的优化中。近年来发展较快的有遗传算法、禁忌搜索算法、模拟退火算法、蚁群算法、粒子群优化算法、人工神经网络算法等。

（二）混合算法

随着配电网规模的扩大，用户对降损要求的提高，单一的优化算法已不能够准确表达目标函数。因此，有学者通过混合两种或以上算法，取彼之长补己之短，进一步提升算法的准确性。文献[3]指出混沌粒子群优化算法比粒子群算法更易跳出局部最优，具有更好的寻优性能，然后利用该算法对配电网有功无功综合优化配置模型进行了求解;文献[4]将精英保留策略、自适应交叉率和变异率引入到了遗传算法中，改善了收敛速度慢、易陷入局部最优的缺点。

三、配电网的电能质量控制

传统配电网一般呈辐射状，稳定运行状况下，沿馈线潮流方向，电压逐渐降低，有功、无功负荷随时间的变化会引起电压波动，线路末端波动较大，如果负荷集中在系统末端附近，电压的波动会更大。当微电网接入传统电网后，尤其是当微电网接入馈线末端时，由于馈线上的传输功率的减小以及微电源输出的无功支持，沿馈线各负荷节点处的电压将被抬高，总体上将有利于提升配电网的供电质量。

就目前来讲，微电网公共耦合点（point of common coupling，PCC）点处的电压依然由电网公司负责，微电网并网按照系统能接受的恒定功率因数或恒定无功功率输出的方式进行，微电网参与配网电压和频率调整尚需一段过程，先进电力电子技术将在这一过程中担当重要角色。

四、结论与展望

本文阐述了配电网的网架优化和电能质量控制，针对上述内容总结如下：

（1）配电网的网络优化问题应根据实际工程情况选准目标函数，同时约束条件需考虑全面;

（2）当前配电网网络优化研究大部分只考虑单一智能算法，而每一种算法都有其优点和弊端，因此有必要寻找一种混合算法保证动态重构的速度和精确性。;

（3）随着环保的要求和大量新能源的应用，考虑含新能源的微电网参与的配电网电能质量控制将成为智能配电网建设的重要发展方向。

参考文献：

[1] 熊信银， 张步涵. 电气工程基础[M]. 武汉： 华中科技大学出版社， 2005.

[2] Liu F C， Xie J C， Yue X， et al. Study on Intelligent Management System of Recovering Scheme for Power Grid Accident[C]// International Conference on Hybrid Information Technology. IEEE， 2006： 447-452.

[3] 李斌，吕林，刘友波等.考虑光伏接入不确定性的主动配电网有功-无功可控资源优化配置[J].电网技术，2017，41（02）：355-362.

[4] 张璐，唐巍，丛鹏伟等.含光伏发电的配电网有功无功资源综合优化配置[J].中国电机工程学报，2014，34（31）：5525-5533.

作者简介：瞿吉（1990-），男，江苏省南通市人，民 族：汉 职称：助理工程师，单位：国网南通供电分公司，研究方向：电力系统自动化。