配电网多目标网络重构方法的研究与实现

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1、万方数据华北电力大学硕士学位论文第1章绪论1．1课题研究背景和意义1．1．1网络重构问题提出国家经济正在不断的发展，而电力工业作为经济发展中最重要的基础能源产业，也得到了飞速的发展，使得电力系统无论是规模还是结构都随着社会的需要和进步，发生着日新月异的变{化。而配电网作为其中的核心环节和电力供应的最后阶段，其网络结构日趋复杂，也面临着设备线路老化，负荷分配不均衡，网损不断增加等多种问题，使得传统的仅依靠调度经验的人工调节方式越来越无法满足现代电力发展的需要。同时，自然资源正在不断的枯竭，能源成本，环境问题逐

2、渐成为影响电力发展和进步的主要因素，这迫使电力的企业和公司尽可能的利用现有的确定的网络，在不增加任何投资和影响用户用电的前提下，进行电网运行时的优化，以达到提高供电电压质量，减少资源消耗和不必要投资⋯，为用户提高更安全，更可靠的电能和低廉的电价目的。近年来，配电高级应用系统逐渐成为热门的研究方向，其主要任务就是检测和计算配电网的各种参数，以保证其安全可靠的运行，网络优化是其核心组成部分，网络重构是配电网络优化的一个重要的手段【2】。配电网一般在规划时进行环路设计，运行时则保持辐射状，因此配电沿线上的开关大部

3、分保持闭合状态的同时还有少量的保持常开的状态，不同开关一系列的优化组合，可以形成很多不同的供电方式，不同的供电方式导致了馈线间不同的负荷分配，从而形成了不同的网络损耗。另外，随着配网自动化软件的应用，可以为网络优化提高全面而准确的实时运行信息，以及进行方便的控制操作，这些客观上为配电网实现以网络重构为主的在线优化提供了实时的数据需要和操作基础【jJ。1．1．2网络重构的意义基于配电网中出现的负荷过载，网损严重，供电不稳定以及恢复供电速度慢等问题，在不影响供电的前提下，实现在线优化势在必行，这些都产生和促进了

4、配电网网络重构模型和算法的研究以及应用。另一方面，经过市场调研，现在市场上还没有一个应用于实际生产的成熟的配电网网络重构软件，从而市场迫切需要一个应用于配电网网络重构的高级分析软件，该软件对于现代配电网的建设与运行具有不可替代的作用。万方数据华北电力大学硕士学位论文在配电网正常运行时，通过重构，可以在满足安全约束条件下，负荷得到重新分配，有功损耗随之减少，从而提高电网运行的经济效益。配电网的网络重构实现了在一个已建确定网架结构的电网中【41，在不增加额外花费的基础上，利用不同开关问优化组合改变配电网的供电路

5、径，从而实现降低配电网中的有功损耗，达到提高配电网经济运行的目的。配电网中的负荷随着地区经济的发展情况分布并不均衡，有的馈线过载，有的馈线可能无负荷可供，这可能导致部分区域供电电压过低甚至停电，严重影响了供电的可靠性。而重构过程，可以通过开关的不同优化组合，将负荷从负荷重的馈线转移到负荷轻的馈线上，实现负荷的重新分配，消除重载或者过载，提高电压的稳定性和快速恢复供电，为用户提供高质量，高可靠性，高安全性的电能。总之，网络重构的重要意义主要表现在以下三个方面【5】：(1)重新分配各馈线间的负荷，使负荷达到均衡

6、，消除过载，提高供电质暑．：j=·'(2)减少有功损耗在整个配电网负荷中比例，降低能源损耗，节约资源：(3)通过快速的恢复，为用户恢复供电，减少停电区域，提高供电的可靠性。总之，对于现在配电网络的在线优化，网络重构具有不可替代的作用，是不容忽视的研究课题。1．2国内外研究现状近些年，配电网网络重构逐渐成为一个新的领域，其最初的研究开始于上个世纪晚期，因为网络重构可以实现配电网运行时的优化引起了研究人员的兴趣。初始网络重构的作用主要体现在规划阶段，即如何规划一条更好的供电方式给新用户供电可以降低整个配电的损耗

7、等【61。随着对网络重构不断的深入研究，研究人员已经把兴趣点转移到在实时运行的配电网中应用网络重构，工作重点一般集中于通过重新分配馈线的负荷，达到减少能源耗损，提高各馈线均衡度和快速准确恢复停电的区域供电的目的，即实现一种运行时的优化。重构问题不是一个简单的单目标线性优化问题，目前，网络重构常见的目标函数主要有：费用最少，一般体现为有功损耗最小；可靠性增加，一般体现为无过载，重载的馈线；增加电网的安全性，体现为快速准确恢复停电的区域供电，尽可能保证用户正常用电。现在对不同的目标大多采用不同的算法和框架来实现

8、，这不但增加了算法的复杂度，而且很不利于计算机的实现。由于配电网需要多次调用潮流计算【71，多次的调用潮流会花费大量的时间，为了提高配电网重构的速度或优化的效果，研究人员设计了很多万方数据华北电力大学硕士学位论文不同的算法应用于配电网网络重构问题。算法主要有：传统的数学优化方法，最优流模式，支路交换法和人工智能等方法，下面分别介绍。。(1)传统数学优化方法传统数学优化方法通过建立数学模型来描述网络重构优化问题。该