基于网络重构和电容器投切的配电网综合优化研究

摘要

配电网具有闭环设计，开环运行的特征，配电网运行优化中常用的两个调节措施是网络重构和电容器投切。网络重构是对网络拓扑结构进行优化，通过优化开关的运行状态来调整网络的潮流分布，达到降低网损和均衡负荷的目的。电容器投切通过补偿节点无功功率，减少无功功率在网络中的流动使无功负荷就地平衡，以达到改善电压质量和降低网损的目的。本文将网络重构和电容器优化投切相结合对配电系统进行综合优化，可挖掘现有配电网的潜力，提高系统运行的经济性和供电质量。
　　 首先，分析和研究了模拟退火算法和粒子群优化算法的各自原理和特点，提出了模拟退火-粒子群算法。该算法将模拟退火算法的全局寻优和粒子群算法计算速度快的优点相结合，利用粒子群优化算法的群体智能和模拟退火算法的概率突跳的能力，避免了计算时间长，陷入局部最优的缺点，可以有效的获得全局最优解。并且针对粒子中的开关状态变量和电容器状态变量的实际情况，采取了二进制粒子群和离散粒子群算法予以分析和解决。
　　 其次，针对配电网络拓扑结构的特点和网络重构问题的特征，在进行配电网络重构的过程中，需要考虑重构后的网络必须是辐射状且连通的约束条件。通过对配电网拓扑结构的分析和简化，应用破圈法来生成粒子的位移，即问题的解，可以保证得到一个百分之百的辐射状且连通的拓扑结构来满足拓扑约束条件。在寻优的过程中，由于开关状态的频繁变化，导致拓扑结构也相应变化，本文采用了一种具有拓扑识别能力的基于支路电流的前推回代法进行潮流计算。
　　 最后，分别分析和介绍了以降低配电网损为目标的网络重构、电容器投切和配电网综合优化的数学模型和约束条件。并将所提出的混合智能算法应用到配电网综合优化中，通过算例比较了综合优化与单独进行网络重构和电容器投切的降损效果和电压质量的改善情况，实例证明了该方法的正确性和优越性。