一种主动配电网潮流计算的优化方法
【专利摘要】本发明公开了一种主动配电网潮流计算的优化方法，包括以下步骤：S1：主动配电网的任何一个树的树支数；S2：主动配电网支路传输功率之和最小为目标，给定支路传输功率约束，呈辐射状的网络结构且满足节点功率平衡；S3：以有功网损最小为目标函数；S4：等式约束为潮流约束和网络辐射状约束两种约束；S5：不等式约束为节点电压约束、有功、无功出力约束和支路电流约束三种约束组成；S6：在潮流方程中都与sij相乘，只有当sij＝1时，支路接入主动配电网计算。本发明能够降低网损的同时保证系统的安全运行，提高电网控制、分布式发电接入，改善电网电压质量。本发明使主动配电网复杂的潮流计算简单化，方便易行，使主动配电网控制和调节方法更为科学。
【专利说明】-种主动配电网潮流计算的优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统主动配电网的应用领域，尤其涉及一种主动配电网潮流计算 的优化方法。
【背景技术】
[000引 主动配电网（Active distribution network，ADN)是由微电源、负荷、储能系统和 控制装置构成的系统。它对于大电网表现为一个单一可控的单元，可实现对负荷多种能源 形式的高可靠供给。而主动配电网的特点主要有两个：一是含有本地发电装置，多为容量较 小的分布式电源，分布式电源值istributed Generation Resource, DGR)通常指主要利用 可再生新能源且发电功率为几kW至50MW小型模块式、与环境兼容的独立电源，可W满足电 力系统和用户特定要求。二是主动配电网是可控的，主动配电网的功能是将电源和用户需 求有效连接起来，允许双方共同决定如何最好地实时运行。要达到该一要求，控制水平要远 高于传统配电网的水平。
[0003] 主动配电网系统可将多种类型的分布式发电单元组合在一起，有效发挥单一能源 系统的优点，实现多种能源互补，提高整个微电网系统的效率、能源利用率和供电可靠性。 主动配电网接入大电网并网运行，不仅可W充分利用主动配电网内部的绿色可再生能源， 还可W提高整个电网的安全性，是中国建成智能电网的重要环节。同时，主动配电网系统是 解决偏远地区和海岛供电的有效手段之一。
[0004] 自1975年Merlin、Bach等利用数学规划方法来处理潮流计算和网络重构问题， 人们尝试了不同的方法来解决配电潮流计算和网络重构的问题。潮流计算和网络重构是一 个多目标非线性混合优化问题，目前解决的算法主要有数学优化理论、最优流法、支路交换 法和人工智能算法等几类。数学优化方法，是用数学模型对配电网重构问题进行描述，然后 通过特定的算法，得到不依赖配电网络初始结构的优化结果，进而解决潮流计算繁琐迭代 问题。该方法计算时间长，占用内存大，对于大规模配电网的求解，困难很大，因此一般先进 行化简然后近似处理。启发式方法，W直观分析为依据，根据一定的原则，逐步迭代直至得 到满意的重构结果，该方法主要有最优流模式算法和支路交换法。智能优化算法近些年发 展迅速，主要有人工神经网络算法、模拟退火算法、禁忌搜索算法、蚁群算法、粒子群优化算 法、遗传算法等，人工智能算法具有较好的全局搜索性能，不易陷入局部最优，但其缺点是 计算量大，计算时间长。目前，在相关主动配电网福射运行约束暗含在算法文献中，还没有 给出准确的数学描述及方法。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述问题，本发明提供一种主动配电网潮流计算的优化方法，包括W下 步骤：
[0006] Sl ;主动配电网可W看作是含有叫个节点M条支路的简单系统图，配电网的福射 运行要求全部节点连通且无闭环，因此归结为"树"的概念来说明此问题。电网络理论中 "树"的定义是；一个连通图G的树T包含G的全部节点和部分支路，而树T本身是连通的且 不含回路。同时，一个具有rib个节点的连通图，它的任何一个树的树支数为式（1):
[0007] M =咕-1 (1)
[0008] 主动配电网的网络结构可按照"树"的概念，形成福射状运行结构。根据上述分析 可W得出；配电系统呈福射状运行需满足如下条件：
[0009] ①网络包含的支路数目为；M = Db-I ;
[0010] ②网络中所有节点必须是连通的。
[0011] 但仅凭条件①作为主动配电网福射运行的判据，系统可能会出现孤岛或环网，并 不能确定配电网呈福射运行。
[0012] S2 ;主动配电网支路传输功率之和最小为目标，满足基尔霍夫第一定律，给定支路 传输功率约束，确定最终呈福射状的网络结构且满足节点功率平衡，公式如（2)?（7):
【权利要求】
1. 一种主动配电网潮流计算的优化方法，其特征在于，包括以下步骤： 51 :主动配电网的任何一个树的树支数为式（1): M = nb-l (1) 主动配电网呈辐射状运行需满足如下条件： ① 网络包含的支路数目为：M = nb-l ; ② 网络中所有节点必须是连通的； 52 :主动配电网支路传输功率之和最小为目标，给定支路传输功率约束，呈辐射状的网 络结构且满足节点功率平衡，公式如（2)?（7):
其中，Qb为系统的节点集合，Q1是支路集合，是出力节点的集合，nb为总节点数， Sij是0-1变量，为控制线路开断的状态变量，若线路断开则为0,若闭合，则为I 是节点 i和节点j之间的有功传输功率，gi是平衡节点i的有功出力，Cli是节点i的有功负载，.? 是支路ij的支路传输最大功率，5是平衡节点i的最大出力； 53 :以有功网损最小为目标函数：
^G{0，1} V(J)GQir (15) 其中：Sij为线路的状态变量，若线路闭合，取Sij = 1，若线路断开，则取Sij = O ;联络点 是不带负荷的节点，^^是联络点的集合，式（12)?（15)既可保证含联络点的配电网没有 环网出现，也能保证联络点在网络中不是终端节点； 55 :不等式约束为节点电压约束、有功、无功出力约束和支路电流约束三种约束组成： S5. 1 :节点电压约束 ￥<￥,<￥ mb (16) S5. 2 :有功、无功出力约束： W 4 rnbs (17) Qsi ^Qsi ^QsisifienI., (18) S5. 3 :支路电流约束： k ^ sa'h (19) 其中：Qb为系统的节点集合，Q1是支路集合，A,是与节点i相连的节点集合，:是 出力接入点的集合，nb为总节点数，Vi为节点i电压的幅值，F和Y分别为节点i电压幅值 的上下限，为满足网络供电要求，其标幺值分别取值为[1，0.9] ; A,.、％是出力接入点的 有功、无功输出功率，乌、巧.:是接入点的有功输出功率上下限，氐、^是接入点的无功 输出功率上下限，pA、&,?分别是节点i有功负载和无功负载；IU为节点i、j间的线路电 流，7Jz、分别为节点i、j间线路电流的上下限； 56 :在潮流方程中都与Sij相乘，只有当Sij = 1时，支路接入主动配电网计算，Pp Qij的表达式如下：
其中，gij和^分别为节点i、j间的电导和电纳；Pi」、Qij是从i节点流向j节点的有 功、无功功率。
【文档编号】H02J3/00GK104362625SQ201410662783
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】沈鑫, 闫永梅, 曹敏, 张林山, 丁心志, 王昕 , 王恩 申请人:云南电网公司电力科学研究院