[发明专利]一种基于二进制粒子群算法的配电网重构方法

权利要求书

1.一种基于二进制粒子群算法的配电网重构方法，其特征在于，包含以下步骤：

1)建立以最小化网损和最小化开关操作费用为目标函数，以拓扑约束，配电网等式和不等式运行约束为约束条件的重构模型。

2)通过灵敏度分析确定DG的放置位置。

3)将开关的开断状态描述为一个数组A,数组只包含0和1，表示断开和闭合，作为自变量。利用A计算原始网络适应度值，并保存评价指标。

4)生成原始网络的邻接支路矩阵和节点关联矩阵。从电源点开始搜寻由联络开关闭合而形成的环网，并将它们包含的开关编号记录成数组{b_i}。

5)生成粒子种群：分别断开{b_i}中的每个环网的一个开关，使其变成开环。当所有环网均为开环时，新的粒子x_i便生成了。粒子的位移和速度被记为两个矢量：位移矢量代表开关状态，速度矢量则影响位移变化的概率。

6)重复步骤5)直到粒子规模满足大小要求。

7)开始粒子间的协助搜寻，并对搜索到的优化结果进行拓扑验证。通过验证后，计算适应度值，保存评价指标。若优于历史最优，则更新最优解。

8)重复步骤7)直到达到最大迭代次数t_max1或者达到所需精度，然后输出最优解与相应的拓扑图。

2.根据权利要求1所述的基于二进制粒子群算法的配电网重构方法，其特征在于，步骤1)中，目标函数为：

1)线损最小化

本文中采用前推回代法(FBSM)计算潮流，其中前推和回代过程的迭代方程如式(1)和(2)所示：

式中，和为第k次迭代中的节点注入电流与节点电压；和分别为第k次迭代中的支路电流与电压矢量；Y和Z分别为导纳和阻抗矩阵；f是以电压矢量为自变量的函数，代表由恒定负载引起的节点注入电流；A为包含了与被计算节点相关联的所有节点的关联矩阵子矩阵。

两个相邻节点的功率关系如式(3)所示：

线损方程如式(4)所示：

式中，U_k为节点电压；P_k和Q_k为节点的有功、无功流出功率；R_k和X_k表示下游支路的阻抗；P_L,k和Q_L,k为节点有功、无功注入功率；P_loss,k和Q_loss,k为节点k前的有功、无功损耗；P_tloss表示网络总损耗；N表示节点数。

则网损费用可以表示为式(5)所示：

f₁(x)＝P_tlossτd (5)

其中f₁(x)表示有功网损费用；τ为一年的时间常数；d为单位电价。

2)最小化开关操作费用

开关操作费用包含了多种费用。操作本身将对开关造成损耗，使之寿命下降。同时，联络开关的闭合将使得网络瞬时进入环网运行状态，此间发生的额外费用也需要计入操作费用中。所有这些费用可以被量化为一个单次操作费用q。记操作次数为N_op，开关操作费用的表达式如式(6)所示：

f₃(x)＝N_op×q (6)

约束条件为：

1)拓扑约束

g∈G (7)

其中g表示重构后的拓扑结构；G表示所有可行拓扑结构的集合。

2)潮流平衡约束

其中P_i和Q_i为节点i有功、无功负荷；P_DG,i和Q_DG,i为DG有功、无功输出；U_i为节点i电压。G_ij和B_ij为导纳矩阵中对应元素；δ_ij为节点i的功率因数角。

3)不等式约束

其中和为节点i电压上下界；为节点i最大流出电流；为节点i的DG最大有功输出。