[发明专利]一种综合无功优化与网络重构的配网运行优化方法

摘要

本发明公布了一种综合无功优化与网络重构的配网运行优化方法，该方法充分考虑了配网优化运行中无功优化与网络重构两种技术的协调与配合。本发明首先定义了以年综合费用作为目标函数的优化模型，接着给出新的编码策略以及解的辨识方法，最后，采用混合蛙跳算法求得最佳综合优化方案。本发明能充分发掘无功优化与网络重构两项技术相互配合存在的潜在经济价值，具有一定的实用参考价值。 1

主权项

1.一种综合无功优化与网络重构的配网运行优化方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：建立以年综合费用作为目标函数的综合优化模型；所述综合优化模型为：式中：CT为年综合费用，λ为电价；Tmax为年最大负荷损耗小时数；k1为补偿设备的年维护费用率；k2为投资回收系数；Wi为第i个节点的无功补偿量，C1为无功补偿的价格；C2为单个补偿点的安装费用，k3为无功补偿点个数，Ploss为网络的有功损耗，其大小受网络拓扑结构与无功补偿量的影响，其值为每条线路有功损耗的总和，表达式如下：式中，Nb表示支路数；Rk表示支路k的电阻；Hk表示支路闭合状态，1表示闭合，0表示打开；Pk表示支路k的有功功率；Qk表示支路k的无功功率；Vk表示支路k的末端电压，潮流计算中，除保持网络功率平衡外，还需要考虑以下约束条件：Vmin≤Vj≤Vmax0≤Wi≤Wi,max式中，Vmin，Vmax分别表示配网正常运行时节点电压的上下限；Sk表示支路k的载流量，Smax表示支路k的最大载流量；Wi,max表示第i个补偿点补偿容量上限；步骤2：给出新的编码策略以及解的辨识方法，包括以下步骤：步骤201：网络简化及编码：配网重构通过改变网络开关的闭合来获得最佳优化目标值下的网络拓扑结构，为了提高求解的搜索效率，以33节点配网为例，对网络做如下简化：根节点并入1节点；由于节点2和节点20之间只允许断开一个开关，因此将这两个节点间的所有支路视为一个支路组，以此类推，简化网络，简化后的网络由8个节点，12个支路组成，基于此，采用基于独立环路的编码策略有效地减少变量维数，能够提高求解的效率；在混合蛙跳算法中中，每只蛙相当于一个优化方案，第i只蛙编码为Zi＝[{x1,x2,……,xn1}；{y1,y2,……,yn2}]，其中，{x1,x2,…..,xn1}表示重构断开的支路在支路组中的编号，{y1,y2,……,yn2}表示选定节点的无功补偿量，n1、n2分别表示支路组和无功补偿点的个数；步骤202：解的辨识：利用图论中连通度理论对不可行解进行辨识，改进使网络呈孤岛或环网的解，使得解满足网络辐射状约束条件，等效后的配电网络用一个图表示，其各节点间的连接关系用邻接矩阵A表示：其中，M为等效网络的节点个数，若节点i与j相连，则ai,j为1，否则为0，构造图的laplacian矩阵B：B＝diag(sum(A))‑A当rank(B)＝M‑1等式成立，并且当断开的支路等于网络的独立环路时，网络的拓扑结构则满足辐射状要求；步骤3：采用混合蛙跳算法求得最佳综合优化方案，所述蛙跳算法求解过程包括以下两个步骤：步骤301：全局搜索包括以下分步骤步骤a：初始化参数，包括：蛙群的数量F；族群的数量m；族群中青蛙的数量n；最大允许跳动步长SLmax；全局最优解Pz；局部最优解Pb；局部最差解Pw；全局迭代进化次数Ng，局部迭代进化次数Nl，各补偿点无功补偿上限Wi,max；步骤b：随机生成初始蛙群，由目标函数计算每个蛙的评价值；步骤c：按照评价值大小进行升序排序，记录下最优蛙(解)Pz，并且将蛙群按以下方式分成族群：第1只蛙放入第1个族群，第2只蛙放入第2个族群，第m只蛙放入第m个族群，第m+1只蛙放入第1个族群，以此类推，直至所有蛙被放入指定位置；步骤d：按照下式对每个族群进行进化操作SL＝ceil(Rand()×(Pw‑Pb))NewPw＝Pw+SL,‑SLmin≤SL≤SLmax其中，ceil表示取整，rand()表示产生0～1的随机数，SL表示蛙跳的步长，SLmax，SLmin为蛙跳的步长限制，NewPw表示更新后的Pw；步骤e：所有族群更新完毕后，计算蛙群中所有蛙的评价值；步骤f：判断是否满足停止条件，如果满足则停止搜索，否则转到步骤c；步骤302：局部搜索是指对上述步骤d展开的具体描述，分步骤如下：步骤d1：设IM＝IN＝0，IM表示族群进化的计数器，IN表示局部进化计数器；步骤d2：选出当前族群的Pb和Pw，IM加1；步骤d3：IN加1；步骤d4：根据步骤d中两个式子改进族群中最差蛙；步骤d5：如果上步改进了最差蛙，则用新蛙取代最差蛙，否则用Pz替代式步骤d中的Pb，重新进化；步骤d6：如果上步仍没有改进最差蛙，则随机产生一个可行解来代替最差蛙；步骤d7：如果IN小于局部进化次数LN，则转入步骤d3；步骤d8：如果IM小于族群数m，则转入步骤d2，否则进入全局搜索的步骤d5。