一种含分布式电源配电网络的检修计划优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明提出一种含分布式电源配电网络的检修计划优化方法，属于配电网检修领 域。
【背景技术】
[0002] 配电网设备检修是电力系统运行中的重要环节，设备检修计划安排影响着电力系 统乃至整个社会的安全性和经济性。因此，需要根据供电企业的实际需要，考虑多种限制条 件，进行配电网检修计划优化问题的研究，从而选择最优检修方案。配电网检修计划问题是 一个多目标多约束的优化问题，其目标函数主要包括:可靠性目标，经济性目标、管理性目 标以及多目标综合。现有技术中存在以检修停电电量最小为目标函数，引入网络拓扑方法 分析线路间关联的方法，根据情况轻重缓急按顺序安排检修任务。还存在基于经济性，以减 少停电损失和检修费用为目标函数建立检修计划模型。以及基于设备必须按检修周期安排 检修的原则，建立检修计划模型，并以设备偏离到期检修时间最少和工作量合理分配为目 标函数，使检修任务均匀分配。
[0003] 国内外大部分文献对配电网检修计划问题的研究仅停留在单目标优化阶段，并没 有体现其多目标多约束的本质。
【发明内容】
[0004] 发明目的：本发明提出一种含分布式电源配电网络的检修计划优化方法，从多个 目标对配电网络检修计划进行约束。
[0005] 技术方案:本发明提出一种含分布式电源配电网络的检修计划优化方法，包括以 下步骤：
[0006] 1)建立配电网络检修计划的数学模型，包括目标函数和约束条件；
[0007] 2)对所述数学模型进行预处理；
[0008] 3)根据NSGA-II算法求解所述数学模型。
[0009] 优选地，所述约束条件包括;网络潮流约束、节点电压约束、互斥检修约束、检修资 源约束、同时检修约束、检修开始时间约束、检修持续进行约束、时间固定检修约束和网络 拓扑约束。所述检修开始时间约束为：
[0010] Χ? € Φ c {1,2,....., Τ]
[0011] 式中，Φ为设备允许开始检修的时间集，Xi为第i个设备的检修开始时间。
[0012] 优选地，所述预处理包括配电网络简化分析、网络辐射状校验、形成检修变量集、 染色体编码和初始种群生成。所述染色体编码中检修变量集个数等于编码子染色体个数， 并与其一一对应;子染色体代表检修开始时间和相应负荷转移的开关状态组合。
[0013]优选地，所述求解数学模型包括遗传操作、计算适应度值、选择最优检修方案。所 述适应度值为：
[0017] 式中，F代表适应度函数值，f代表目标值，Η代表惩罚函数值，为相应约束条件的 惩罚系数，Lj代表网络潮流约束、节点电压约束、互斥检修约束、检修资源约束、同时检修约 束、检修开始时间约束、检修持续进行约束、时间固定检修约束和网络拓扑约束。
[0018] 有益效果:本发明从配电网网络侧的角度，综合考虑设备检修开始时间和负荷转 移路径，采用NSGA-II算法处理配电网络检修计划问题。在染色体编码形式方面，本发明将 检修开始时间和开关动作组合进行联合编码，同时使用多时段整体编码协调整个检修时间 周期内各检修变量集之间的关系。因此可以实现多目标多约束的优化，更加贴近供电企业 的实际需要。
【附图说明】
[0019] 图1为子染色体编码形式示意图；
[0020] 图2为基于NSGA-II的配电网络检修计划流程图；
[0021] 图3为本发明最优检修方案选择策略流程图；
[0022]图4为本发明中含分布式电源的38节点配电网络图；
[0023]图5为算例中负荷预测曲线图；
[0024]图6为算例中pareto最优前沿分布图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明 本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各 种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0026] 本发明首先综合考虑设备检修开始时间和负荷转移路径，建立如下多目标数学模 型并给出目标函数：
[0027] (1)总停电电量最小
[0029] 式中，N为检修设备总数;Di为第i个设备检修持续时间;Pit为第t时段第i个设备检 修且转移负荷后的停电负荷;u it为第t时段第i个检修设备的状况，其为布尔变量，取0时表 示设备正常运行，取1时表示设备正在检修。
[0030] (2)总开关动作次数最少
[0031] min f2 = Nt〇tai (2)
[0032]式中，Ntotai为一个检修时间周期内的总开关动作次数。
[0033] (3)负荷转移后总网络损耗最小
[0035]式中，Plciss(t)为负荷转移后检修期间时段t内的网络损耗；At为一个检修时段的 长度。
[0036]接着继续给出约束条件，配电网络检修计划需要满足以下约束条件：
[0037] (1)网络潮流约束
[0038] lS.il (4)
[0039] (2)节点电压约束
[0040] 〇Τιη < Uk < ?Ρ,：?α1 (5)
[0041 ] (3)互斥检修约束
[0042] 为避免电气孤岛的出现，应错开互斥设备的检修时间。
[0043] xj>xi+Di_l (6)
[0044] 式中，分别为第i个和第j个设备的检修开始时间。
[0045] (4)检修资源约束
[0048]式中，Sl为设备i检修所需的人力物力资源;S为第t时段所能提供的检修资源;Μ为 可以同时检修的设备个数。
[0049] (5)同时检修约束
[0050] 造成同一设备或同一负荷点停电的检修任务应该同时进行。
[0051] xi = xj (8)
[0052] (6)检修开始时间约束
[0053] ^ (9)
[0054] 式中，Φ为设备允许开始检修的时间集。
[0055] (7)检修持续进行约束
[0057] (8)时间固定检修约束主要包括:未完成的检修任务;配合基建、技改、配网改造、 市政工程等重要工程的检修任务。
[0058] xi = Bi (11)
[0059] 式中，为第i个设备固定检修开始时间。
[0060] (9)网络拓扑约束 [0061 ] gkEG (12)
[0062] 接着基于NSGA-II算法求解配电网络检修计划模型。求解之前先做预处理，即简化 分析配电网络以及校验网络辐射状。
[0063] (1)配电网络简化分析。本实施例采用现有技术(周苏文.含分布式电源的配电网 优化重构[D].河海大学，硕士论文，2012,第14-16页）的方法简化分析配电网络。配电网络 检修计划问题需考虑检修支路，因此需改动简化分析方法。删除有检修任务的支路后，需要 根据网络简化规则删除不在基本环路上的支路。
[0064] (2)网络结构辐射状校验。检验辐射状结构，采用广度优先搜索从根节点开始逐步 遍历下游节点。开始搜索的开关为第一层开关，闭合状态的开关其下游区域均可搜索到，记 为"visited"，打开状态的开关其下游区域不可遍历，记为"unvisited"。在第一层的开关全 部搜索完成，用列表L存储"visited"区域。将与L中带电区域Z直接相连的开关记为第二层 开关，遍历所有第二层开关，确定带电区域，更新列表L。与L中带电区域Z直接相连的开关记 为第三层开关，不断重复这个过程，直到所有的开关都遍历过为止。在搜索过程中若某区域 被"visited"次数超过一次，则存在环路，说明辐射状检验不成立。
[0065] (3)形成检修变量集。根据检修约束的性质，部分不需要参与优化计算的检修设备 形成检修变量集。首先，根据同时检修约束，将可同时检修多个设备编为一组，形成检修变 量集，并且随机选取其中任意一个设备作为一个变量，然后安排时间固定的检修计划。配网 改造工程的检修任务的检修约束时间固定，所以检修时间固定，与这些设备存在同时检修 约束关系的设备，其检修时间也是固定的。因此它们不属于检修变量集，不参与优化计算。
[0066] (4)染色体编码形式。配电网络检修计划以设备检修开始时间和负荷转移路径为 控制变量，对检修时间周期内所有检修变量集进行整体编码。其染色体编码形式如图1所 示，检修变量集个数等于编码子染色体个数，并与其一一对应。子染色体代表其检修开始时 间和相应负荷转移的开关状态组合，它主要分为三个部分：
[0067] 搜索空间，基因段1对应待检修变量集的检修开始时间，基因段2对应基因段1中相 应一个待检修变量集负荷转移的开关状态组合。
[0068] 目标空间，子染色体在目标空间中的位置，即各个目标函数的值。
[0069]偏序信息:含子染色体的个体等级和拥挤距离。
[0070]