配电网开关优化方法研究及应用

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1、配电网开关优1『匕方法研究及应用张红云，钟筱军，毕鹏翔，崔琪，李方临。，肖长春s(1．陕西省电力公司，陕西西安710048；2．陕西电力职工培训中心，陕西西安710054：3．西安供电局．陕西西安710032)J摘要：为了寻找配电网薄弱环节，在配电网改造过程中兼顾电网的可靠性与经济性，利用可靠性成本效益分析法的基本原理，建立了配电网开关优化配置的数学模型及算法，开发了基于免疫算法的配电网开关优化程序利用该程序，对长安西、金花变电站l4条10kV馈线进行了开关优化配置计算，得到了最优开关配置方案，并在长西线、首堡线改造中

2、实施了该开关配置方案，证明了其科学性及有效性。关键词：配电网；开关优化；成本效益；免疫算法中图分类号：TM715；TM727．2文献标志码：A文章编号：1673—7598(2008)Il一0021—04置数学模型及算法，并以长安西变电站的长西线为0引言例，介绍配电网开关优化程序的使用情况和效果。配电网开关优化就是确定馈线上断路器、负荷1配电网开关优化的数学模型开关、隔离开关、分支线上熔断器等设备的最佳位置和数量，以简化电网拓扑结构，缩小故障停电的影响开关优化配置的目的就是要从提高供电可靠范围、停电时间及停电负荷，从而提

3、高供电可靠性，性、综合年费用最少的角度，确定一种开关配置方并降低配电网的维护和检修费用1。开关优化配置案，使得系统总费用最小。由于设备使用寿命不同．属于非线性、不可微、连续一离散混合的组合优化问故选择等年值法进行经济评价，从而避免设备寿命题，是组合优化难题_6]。文献f7】将遗传算法(Genetic差异带来的影响。Algorithm)用于求解分段开关的优化配置模型：文献1．1系统费用【8]引入了模拟生物界遭受自然灾变的概念，在一定(1)投资费用程度上避免了普通遗传算法的早熟现象；文献[9]则开关类设备投资费用的等年值为

4、：提出了一种基于迁移策略的多种群遗传算法，来提M⋯高算法的全局搜索能力和收敛速度；文献[10]则将(ExCsjx等)(1)蚁群算法应用到开关优化中。由于随机优化算法常式中：为开关的类型总数(开关类型有断路器、隔对一组个体进行操作。且对非线性、不可微等问题的离开关、负荷开关、熔断器、切换开关等)；为第种求解有较大优势，将其应用于开关优化配置取得较开关增装的台数；c，为第种开关单台投资现值(即好的结果。但该类算法的控制参数、初始参数较难现值单价)；为贴现率；为第种开关类设备的使用于选择，给算法的普适应用带来一定难度，而且由

5、于寿命；为开关类设备总投资现值对应的等年值。配电网规模较大，算法的搜索量大，计算速度和收敛(2)运行维修费用性成为制约优化配置问题的瓶颈。文献f11]从体细每年开关的运行维修费用按其投资的百分数给胞理论和网络理论中得到启发提出了免疫算法，实出：现了类似于免疫系统的自我调节功能和生成不同抗CM=CsoxH(2)体的功能，通过提取基于先验知识的疫苗，使其计算式中；CM为开关类设备每年的运行维修费用；为运速度提高较大行费用占投资的比例系数。本文介绍了基于免疫算法的配电网开关优化配收稿日期：2008—09—28作者简介：张红云

6、(196u4一)，女，陕四两安人，本科学历，丁程师，长期从事电力系统可靠性管理1二作。(3)停电损失费用系统每年停电损失费用町表示为：II7c，∑∑EENS~,xC(3)=】t=1式中：1P为负荷点总数；为射个负荷点的停电持图1简单馈线续时间分类数；EENs为负荷点第f类停电持续时间对应的失电量；Cis~@为负荷点第类停电持续时间的隔离开关)；位置⑧配置l台熔断器。对应的单位停电损失；c．为系统年停电损失费用。2．1．2染色体的初始化1_2数学模型【’珥若按随机抽取的方法产生初始解，则其效率非目标函数常低下实际系统巾，

7、开关类设备可配置的位置虽然rain(C)=C+CC1(4)很多但可行的位置并不多。比如：断路器可分段位约束条件：置很多．但由于运行等原因可分段的位置很有限；而(1)可靠性约束分支线配置熔断器的比例较高，在实际中大多数分min(R)≥尺0(5)支线都需配置熔断器。为提高初始化染色体的效率，式巾：R为某种开关配置模式下系统可靠性指标；尺。按如下方式进行初始化：每个染色体第m段每一位为给定系统最低可靠性指标。产生一个随机数rand∈[0，1l’如果rand大于0．5，则该(2)节点电压约束位为1否则为0l／≤≤⋯(6)2．1

8、．3适应值的确定式巾：．、分别为节点电压的最低和最高值。以配电网总费用c最小为目标，并考虑到收敛第36(3)支路过负荷约束前各染色体的相似性，所以选择适应值函数：卷，≤、(7)一f0违反约束条件【co—C，其他第式中：，、为支路安全电流。11期(4)树状运行约束。式巾：c【为每代中最差个体对应的费用等年值。(5)潮流约束2．1．4