一種含分布式電源的配電網(wǎng)重構(gòu)方法
【專利摘要】一種含分布式電源的配電網(wǎng)重構(gòu)方法，該方法先獲取當前需要重構(gòu)的配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)參數(shù)和運行參數(shù)，并初始化最大最小蟻群算法的參數(shù)，然后依據(jù)最大最小蟻群算法和生成樹理論形成多個輻射網(wǎng)，再采用前推回代法潮流計算形成的輻射網(wǎng)的網(wǎng)損值，隨后找出本次計算的最小網(wǎng)損值及該最小網(wǎng)損值所對應的輻射網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，并更新全局最小網(wǎng)損值及本次計算的最小網(wǎng)損值所對應的輻射網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中各支路的信息素濃度，接著對更新后的各支路的信息素濃度進行限定以完成一次迭代，再依次循環(huán)直至完成最大迭代次數(shù)，最后輸出得到的全局最小網(wǎng)損值及其所對應的輻射網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。本設(shè)計不僅能夠?qū)崿F(xiàn)含分布式電源的配電網(wǎng)重構(gòu)，而且重構(gòu)效果顯著。
【專利說明】一種含分布式電源的配電網(wǎng)重構(gòu)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電網(wǎng)優(yōu)化【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種含分布式電源的配電網(wǎng)重構(gòu)方法， 適用于優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、減小網(wǎng)損。

【背景技術(shù)】
[0002] 配電網(wǎng)一般采用閉環(huán)設(shè)計，開環(huán)運行，配電網(wǎng)潮流也是從首端向末端流動。隨著 我國新能源發(fā)電飛速發(fā)展和越來越多的DG接入配電網(wǎng)，由于分布式電源電流的注入，配電 網(wǎng)的潮流分布就不再是單方向流動，從而配電網(wǎng)的網(wǎng)損也會產(chǎn)生變化。配電網(wǎng)重構(gòu)是指對 網(wǎng)絡(luò)中的常閉開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)進行合理切換，優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，減小網(wǎng)損，提高可靠性，改善 電能質(zhì)量等。通過對含分布式電源的配電網(wǎng)進行重構(gòu)，有利于分布式電源所發(fā)電量的就地 消耗，避免電能的大范圍遠距離傳輸，從而減小網(wǎng)損，因此這是目前值得解決的一個重要課 題?，F(xiàn)有的配電網(wǎng)重構(gòu)技術(shù)大多針對傳統(tǒng)配電網(wǎng)，對加入分布式電源的配電網(wǎng)就不再適用， 因此考慮含分布式電源的配電網(wǎng)重構(gòu)具有現(xiàn)實的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的配電網(wǎng)重構(gòu)方法無法適用于含分布式電源 的配電網(wǎng)的問題，提供一種能夠優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、減小網(wǎng)損的含分布式電源的配電網(wǎng)重構(gòu)方 法。
[0004] 為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0005] -種含分布式電源的配電網(wǎng)重構(gòu)方法，該方法依次包括以下步驟：
[0006] 1 :獲取當前需要重構(gòu)的配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)參數(shù)和運行參數(shù)，并初始化最大最小蟻 群算法的參數(shù)；
[0007] 2 :依據(jù)最大最小蟻群算法和生成樹理論形成多個輻射網(wǎng)；
[0008] 3:先根據(jù)獲取的配電網(wǎng)運行參數(shù)，采用前推回代法潮流計算形成的多個輻射網(wǎng)的 網(wǎng)損值，然后找出本次計算的最小網(wǎng)損值及該最小網(wǎng)損值所對應的輻射網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；
[0009] 4:先根據(jù)本次計算的的最小網(wǎng)損值大小更新全局最小網(wǎng)損值，然后采用最大最小 蟻群算法，根據(jù)本次計算的最小網(wǎng)損值及其對應的輻射網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)更新相應支路的信息 素濃度，再對更新后的各支路的信息素濃度進行限定，此時，完成一次迭代；
[0010] 5 :重復步驟2-4以完成下一次迭代，依次循環(huán)，直至完成最大迭代次數(shù)，最后輸 出得到的全局最小網(wǎng)損值及該全局最小網(wǎng)損值所對應的輻射網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。
[0011] 所述配電網(wǎng)運行參數(shù)包括配電網(wǎng)中分布式電源的并網(wǎng)位置及容量、配電網(wǎng)中各負 荷節(jié)點的負荷大小。
[0012] 步驟1中，
[0013] 所述配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)參數(shù)包括配電網(wǎng)的電壓等級、配電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)、配電網(wǎng) 中各線路的電阻電抗，所述配電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)包括配電網(wǎng)中各負荷節(jié)點的編號、各線路的 編號、線路與負荷節(jié)點之間的連接關(guān)系、聯(lián)絡(luò)開關(guān)和常閉開關(guān)所處位置；
[0014] 所述初始化最大最小蟻群算法的參數(shù)是指：設(shè)定信息素因子α為1，信息素揮發(fā) 系數(shù)P為0.2,全局信息素更新參數(shù)Q'為0.1,信息素濃度初始值為最大信息素濃度值,最 大迭代次數(shù)為30,螞蟻個數(shù)為30,啟發(fā)式函數(shù)因子β為1，啟發(fā)式函數(shù)Ii u = 1/?，其中， Rij為支路ij的電阻值。
[0015] 步驟2中，
[0016] 所述依據(jù)最大最小蟻群算法和生成樹理論形成多個輻射網(wǎng)依次包括以下操作：
[0017] 2. 1 :輸入配電網(wǎng)中各負荷節(jié)點的編號、各線路的編號，并將各線路的信息素濃度 設(shè)定為信息素濃度初始值；
[0018] 2. 2:輸入集合H、集合E、集合W，其中，H為已接入樹的節(jié)點（初始化為首節(jié)點）， E為未接入樹的節(jié)點，W為H和E之間待搭建的支路；
[0019] 2. 3 :計算集合W中各支路的概率，采用輪盤賭規(guī)則，讓螞蟻依據(jù)概率隨機選擇W中 的支路作為下一條路徑：

【權(quán)利要求】
1. 一種含分布式電源的配電網(wǎng)重構(gòu)方法，其特征在于： 該方法依次包括以下步驟： 1) :獲取當前需要重構(gòu)的配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)參數(shù)和運行參數(shù)，并初始化最大最小蟻群 算法的參數(shù)； 2) :依據(jù)最大最小蟻群算法和生成樹理論形成多個輻射網(wǎng)； 3) :先根據(jù)獲取的配電網(wǎng)運行參數(shù)，采用前推回代法潮流計算形成的多個輻射網(wǎng)的網(wǎng) 損值，然后找出本次計算的最小網(wǎng)損值及該最小網(wǎng)損值所對應的輻射網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)； 4) :先根據(jù)本次計算的的最小網(wǎng)損值大小更新全局最小網(wǎng)損值，然后采用最大最小蟻 群算法，根據(jù)本次計算的最小網(wǎng)損值及其對應的輻射網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)更新相應支路的信息素 濃度，再對更新后的各支路的信息素濃度進行限定，此時，完成一次迭代； 5) :重復步驟2 - 4以完成下一次迭代，依次循環(huán)，直至完成最大迭代次數(shù)，最后輸出得 到的全局最小網(wǎng)損值及該全局最小網(wǎng)損值所對應的輻射網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含分布式電源的配電網(wǎng)重構(gòu)方法，其特征在于：所述配 電網(wǎng)運行參數(shù)包括配電網(wǎng)中分布式電源的并網(wǎng)位置及容量、配電網(wǎng)中各負荷節(jié)點的負荷大 小。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含分布式電源的配電網(wǎng)重構(gòu)方法，其特征在于： 步驟1中， 所述配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)參數(shù)包括配電網(wǎng)的電壓等級、配電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)、配電網(wǎng)中各 線路的電阻電抗，所述配電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)包括配電網(wǎng)中各負荷節(jié)點的編號、各線路的編號、 線路與負荷節(jié)點之間的連接關(guān)系、聯(lián)絡(luò)開關(guān)和常閉開關(guān)所處位置； 所述初始化最大最小蟻群算法的參數(shù)是指：設(shè)定信息素因子a為1，信息素揮發(fā)系數(shù) P為0.2,全局信息素更新參數(shù)Q'為0.1,信息素濃度初始值為最大信息素濃度,最大迭代 次數(shù)為30,螞蟻個數(shù)為30,啟發(fā)式函數(shù)因子0為1，啟發(fā)式函數(shù)Hij = I/%」，其中，Rij為支 路ij的電阻值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含分布式電源的配電網(wǎng)重構(gòu)方法，其特征在于： 步驟2中， 所述依據(jù)最大最小蟻群算法和生成樹理論形成多個輻射網(wǎng)依次包括以下操作： 2. 1 :輸入配電網(wǎng)中各負荷節(jié)點的編號、各線路的編號，并將各線路的信息素濃度設(shè)定 為信息素濃度初始值； 2. 2 :輸入集合H、集合E、集合W，其中，H為已接入樹的節(jié)點（初始化為首節(jié)點），E為 未接入樹的節(jié)點，W為H和E之間待搭建的支路； 2. 3 :計算集合W中各支路的概率，采用輪盤賭規(guī)則，讓螞蟻依據(jù)概率隨機選擇W中的支 路作為下一條路徑：
式中，Pu為集合W中各支路的概率，[T d為信息素濃度，[riij]為啟發(fā)式因子，a為 信息素濃度的影響因子，P為啟發(fā)式因子的影響因子，2 [ T [ nu]0為集合W中所有支 路計算結(jié)果的總和； 2. 4 :更新集合H、集合E及集合W ; 2. 5 :循環(huán)執(zhí)行操作2. 3和操作2. 4,直至集合E為空集。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種含分布式電源的配電網(wǎng)重構(gòu)方法，其特征在于： 所述操作2. 4是指：在集合H中增加新增支路的節(jié)點，在集合E中去掉新增支路的節(jié) 點，去掉集合W中新增的支路，增加集合H中新增節(jié)點與E中節(jié)點相連的支路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含分布式電源的配電網(wǎng)重構(gòu)方法，其特征在于： 步驟3中，所述采用前推回代法潮流計算形成的輻射網(wǎng)的網(wǎng)損值依次包括以下操作： 3. 1 :計算各負荷節(jié)點的等效負荷容量： Pi - Pli-PdGi Qi 一 Qli-Qdgi 式中，Pi、Qi分別為接入分布式電源后負荷節(jié)點i的等效負荷容量中的有功功率、無功 功率，pu、Qu分別為負荷節(jié)點i的實際負荷容量中的有功功率、無功功率，PDM、Q dm分別為 接入負荷節(jié)點i的分布式電源容量中的有功功率、無功功率； 3. 2 :根據(jù)各負荷節(jié)點的等效負荷容量，采用前推回代法潮流計算形成的輻射網(wǎng)中各 支路末端負荷節(jié)點的有功功率、無功功率以及該負荷節(jié)點的節(jié)點電壓，其中，所述前推回代 法包括前推算法、回代算法； 所述前推算法根據(jù)輻射網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)和各負荷節(jié)點的實際負荷大小，由末端向始端求 解：

Sij = S，,J+A Sij 式中：S' u為支路ij末端流過的功率，為負荷節(jié)點j的等效負荷容量 與負荷節(jié)點j相連的支路的首端功率和，A Su為支路ij的功率損耗，P' p Q' u分別為 S' u中的有功功率、無功功率，\為負荷節(jié)點j的電壓，ru、分別為支路ij的電阻、電 抗，Su為支路ij首端流過的功率； 所述回代算法設(shè)定初始負荷節(jié)點電壓值為額定電壓，相角為〇,由始端向末端求解：
式中％為支路末端負荷節(jié)點j的電壓,Vi為支路首端負荷節(jié)點i的電壓，PpQu分別 為支路ij首端流過的有功功率、無功功率，rm &.分別為支路ij的電阻、電抗； 3. 3 :比較連續(xù)兩次迭代得到的電壓值，若其電壓差的最大值小于0. 00001，輸出各支 路末端負荷節(jié)點的有功功率、無功功率以及各負荷節(jié)點的節(jié)點電壓，否則，轉(zhuǎn)至操作3. 2 ; 3. 4 :根據(jù)形成的輻射網(wǎng)中各支路末端負荷節(jié)點的有功功率、無功功率以及該負荷節(jié)點 的節(jié)點電壓計算輻射網(wǎng)的網(wǎng)損值：
式中：f為網(wǎng)損值，Li為線路總數(shù)，ri為線路的電阻值，ki為線路開關(guān)狀態(tài)，Pi為線路末 端的有功功率，Qi為線路末端的無功功率，Vi為線路末端負荷節(jié)點的電壓值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種含分布式電源的配電網(wǎng)重構(gòu)方法，其特征在于： 所述步驟3還包括約束條件檢驗操作，該操作位于操作3. 2與操作3. 3之間； 所述約束條件檢驗是指將不符合以下約束條件的輻射網(wǎng)舍去： 電壓約束：Vimin < Vi < Vimax 式中，Vi為負荷節(jié)點i的節(jié)點電壓值，Vimax、Vimin分別為負荷節(jié)點i的節(jié)點電壓的上、下 限值； 容量約束：Si < Simax 式中，Sp Simax分別為經(jīng)過負荷節(jié)點i的各支路流過的功率及其線路容量； 網(wǎng)絡(luò)輻射狀約束：不存在環(huán)網(wǎng)和孤島。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含分布式電源的配電網(wǎng)重構(gòu)方法，其特征在于： 步驟4中，所述根據(jù)本次計算的的最小網(wǎng)損值大小更新全局最小網(wǎng)損值是指：將本次 計算的最小網(wǎng)損值與全局最小網(wǎng)損值進行比較，若比全局最小網(wǎng)損值大，則全局最小網(wǎng)損 值無需更新；若比全局最小網(wǎng)損值小，則將本次計算的最小網(wǎng)損值設(shè)定為全局最小網(wǎng)損值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種含分布式電源的配電網(wǎng)重構(gòu)方法，其特征在于： 步驟4中，所述根據(jù)本次計算的最小網(wǎng)損值及其對應的輻射網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)更新相應支 路的信息素濃度采用以下公式： !^(t + l) = (I-P) T11 (t) +A T11
式中：TijU)為本次迭代各支路的信息素濃度，Tij (t + 1)為下一次迭代各支路的信息 素濃度值，A Tij為本次迭代各支路信息素濃度的增加值，P為信息素揮發(fā)系數(shù)，Q'為全局 信息素更新參數(shù)，/(CU為本次計算的最小網(wǎng)損值，為本次計算的最小網(wǎng)損值所對應 的輻射網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種含分布式電源的配電網(wǎng)重構(gòu)方法，其特征在于： 步驟4中，所述對更新后的各支路的信息素濃度進行限定是指： 先采用以下公式計算各支路的最大信息素濃度和最小信息素濃度，然后將其與若更 新后的各支路的信息素濃度進行比較，若更新后的各支路的信息素濃度大于最大信息素濃 度，則令其等于最大信息素濃度，若小于最小信息素濃度，則令其等于最小信息素濃度，若 位于最大信息素濃度與最小信息素濃度之間，則維持原值不變：
式中：P為信息素揮發(fā)系數(shù)，Q'為全局信息素更新參數(shù)，f(s_)為全局最小網(wǎng)損值，T min為最小信息素濃度，T max為最大信息素濃度，n為負荷節(jié)點數(shù)。
【文檔編號】G06Q50/06GK104361413SQ201410655369
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】陳 峰, 阮博, 張籍, 楊明, 杜治, 楊東俊, 譚丹, 國光輝 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖北省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院, 華中科技大學