含多微网配电网的合环控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种含多微网配电网的合环控制方法，通过对微网进行等值处理，建立了计及微网的配电网合环优化控制模型，以微网的有功和无功出力为控制变量，以合闸点两侧的电压差最小为控制目标，约束条件则包括功率平衡约束、节点电压上下限约束、微网有功和无功出力的限值、线路最大允许潮流约束。结合带稀疏区块迁移策略的遗传算法，对各微网的运行状态进行优化调整，能够有效地减小合环点两侧的电压差，从而减小合环电流，提高合环操作的成功率，它具有模型全面、能充分利用微网可控性的优点，为微网接入配电网后的热导合环操作提供理论依据。
【专利说明】含多微网配电网的合环控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种配网合环控制方法，尤其涉及一种含多微网配电网的合环控制方法。
【背景技术】
[0002]由于微网融合了多种分布式电源、负荷、储能装置和控制系统，具有自组织特性和良好的灵活性，接入配电网后能实现就近供电，可以有效避免远距离输电产生的电能损耗。因此微网被公认为分布式电源接入配电网的科学方式，在我国当前大力发展特高压大电网的趋势下，微网仍然被学术界和工程界视作传统电力系统的有益补充，并作为一个颇具发展潜力的研究方向。但微网接入后会改变配电网的拓扑结构和潮流方向，使其变为多端电源的供电系统，对配电网的运行带来多方面的影响，其中对配网合环转供电的影响不容忽视。配网合环转供电是提高供电可靠性的有效措施，当配网检修或系统出现故障时，可通过对联络开关的合环操作实现不停电转移负荷。微网接入后，合环过程所产生的冲击电流和稳态合环电流将在很大程度上受微网容量、接入位置和运行状态的影响，若不加以定量分析，则会使合环操作带有很大的盲目性，甚至可能影响合环操作的成功率。而另一方面，若能充分利用微网的可控特性，在合环操作前，恰当地调整微网的运行状态，从而降低合环点两侧的电压差，则会降低合环电流，提高合环的成功率，从而达到微网与配电网友好互动，提高供电可靠性的目的。从数学角度，合环优化控制是一个典型的非线性多目标多约束优化问题，针对此类问题，人们提出了遗传算法、粒子群算法、蚁群算法等多种人工智能优化方法，其中遗传算法是被提出最早且发展最完善的方法，但像其它群体进化算法一样，遗传算法仍存在难以克服的早熟现象，易陷入局部最优点，影响算法的全局收敛性能。总之，目前国内外对微网的研究方兴未艾，但针对微网对配网合环影响的研究较少，更缺乏对含微网的配网合环的定量分析和控制方法，亟需这方面的理论、模型和方法来指导实践。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种含多微网配电网的合环控制方法，它建立了合环控制的优化模型，并采用快速非支配排序遗传算法进行求解，能够有效地减小合环点两侧的电压差，提高合环操作的成功率，它具有模型全面、能充分利用微网可控性的优点。本发明所建立的合环控制模型以合环点电压差最小为目标，计及功率平衡、节点电压上下限、微网有功和无功出力的限值、线路最大允许潮流约束等条件，并采用寻优性能好的人工智能优化算法进行求解，为含微网的智能配电网合环操作提供科学的参考依据。
[0004]为实现上述目标，本发明采用如下技术方案:
[0005]一种含多微网配电网的合环控制方法，包括如下步骤:
[0006]步骤1，建立配网和微网的等值计算模型；
[0007]步骤2，从配网自动化系统获取配电设备的参数和运行数据，从微网管理系统获取各微网的参数和运行数据；[0008]步骤3，建立合环控制的数学模型:以微网的有功和无功出力为控制变量，以合闸点两侧的电压差最小为控制目标，而约束条件则包括功率平衡约束、节点电压上下限约束、微网有功和无功出力的限值、线路最大允许潮流约束；
[0009]步骤4，为提高全局收敛性能，应用改进的带稀疏区块迁移策略的遗传算法对合环控制模型进行优化求解，适应度计算过程中采用数值归一化处理；
[0010]步骤5，根据优化算法的结果对微网的运行状态进行调整
[0011]步骤6，通过潮流计算得出合环支路的稳态电流，根据冲击系数和合环支路的稳态电流来求解并输出合环支路的冲击电流。
[0012]所述步骤I中微网采用等值三相功率注入模型；配网采用包括配电变压器、配电线路、开关、电容器及负荷元件的三相模型，负荷元件模型中包括ZIP静态负荷和电动机负荷模型。
[0013]所述步骤2中从配网自动化系统主站获取配电设备的参数和运行数据，包括各电气设备的阻抗参数、各量测点上传的测量数据、和各类负荷的数据；从微网管理系统获取各微网的参数和运行数据，包含微网容量、微网当前注入系统的功率。
[0014]所述步骤3中电压差最小为控制目标的目标函数如下:
【权利要求】
1.一种含多微网配电网的合环控制方法，其特征是，包括如下步骤: 步骤1，建立配网和微网的等值计算模型； 步骤2，从配网自动化系统获取配电设备的参数和运行数据，从微网管理系统获取各微网的参数和运行数据； 步骤3，建立合环控制的数学模型:以微网的有功和无功出力为控制变量，以合闸点两侧的电压差最小为控制目标，而约束条件则包括功率平衡约束、节点电压上下限约束、微网有功和无功出力的限值、线路最大允许潮流约束； 步骤4，应用改进的带稀疏区块迁移策略的遗传算法对合环控制模型进行优化求解，适应度计算过程中采用数值归一化处理； 步骤5，根据优化算法的结果对微网的运行状态进行调整 步骤6，通过潮流计算得出合环支路的稳态电流，根据冲击系数和合环支路的稳态电流来求解并输出合环支路的冲击电流。
2.如权利要求1所述的含多微网配电网的合环控制方法，其特征是，所述步骤I中微网采用等值三相功率注入模型；配网采用包括配电变压器、配电线路、开关、电容器及负荷元件的三相模型，负荷元件模型中包括ZIP静态负荷和电动机负荷模型。
3.如权利要求1所述的含多微网配电网的合环控制方法，其特征是，所述步骤2中从配网自动化系统主站获取配电设备的参数和运行数据，包括各电气设备的阻抗参数、各量测点上传的测量数据、和各 类负荷的数据；从微网管理系统获取各微网的参数和运行数据，包含微网容量、微网当前注入系统的功率。
4.如权利要求1所述的含多微网配电网的合环控制方法，其特征是，所述步骤3中电压差最小为控制目标的目标函数如下:
5.如权利要求1所述的含多微网配电网的合环控制方法，其特征是，所述步骤3中合环控制的约束条件则包括功率平衡约束、微网有功和无功出力的限值、节点电压上下限约束、线路最大允许潮流约束，分别如下: 功率平衡约束:
6.如权利要求1所述的含多微网配电网的合环控制方法，其特征是，所述步骤4中改进的带稀疏区块迁移策略的遗传算法优化控制的处理步骤: (4-1)数据初始化，设置遗传算法参数，包括种群规模NP、最大进化代数为rmax、精英保留比例ζ、解空间分割比例H、初始迁移率μ C1，迁移递减因子τ、和收敛标准差0(|等，对算法解空间进行等间距划分，然后随机生成初始种群Pr; (4-2 )对种群内的每一个个体进行解码，并据此设置各微网的有功和无功出力，然后进行配电网络的三相潮流计算，获取每一个体对应的配电网络和微网状态； (4-3)依据潮流计算的结果计算合环控制的目标函数和约束罚函数的大小，从而得出每一个体的适应度值；对各物理量越限的数值进行如下归一化处理:
【文档编号】H02J3/00GK103746374SQ201410016581
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2014年1月14日
【发明者】李立生, 孙勇, 张世栋, 邵志敏, 李建修 申请人:国家电网公司, 国网山东省电力公司电力科学研究院