一种配电网络重构设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于配电网络优化技术领域，尤其与一种配电网络重构设计方法有关。
【背景技术】
[0002] 配电网络重构，就是在满足配电网电压质量要求、线路电流要求、变压器容量要求 并呈辐射状运行的前提下，获得配电网电网某一指标（如网络网损、电压质量或负载均衡 等）或者多个指标最佳情况下的配电网运行方式。改变配电网络的运行方式是通过操作配 电网中的分段开关和联络开关来实现的，由于配电网中存在着大量可操作的分段开关和联 络开关，因此配电网络重构是一个多目标非线性的混合优化问题，要解决该问题首先要建 立配电网络重构的数学优化模型，然后利用相应的优化算法进行求解。
[0003] 配电网络重构实际上是一个优化问题，因此其数学模型同其他优化模型一样，包 括了目标函数和约束条件。
[0004] 1.约束条件
[0005] 为了保证配电网络的安全运行，重构过程中的配电网络需要满足以下约束条件：
[0006] (1)网络拓扑约束
[0007] 配电网一般为闭环设计、开环运行，要求重构后的配电网必须为辐射状。
[0008] (2)供电约束
[0009] 重构后的网络必须满足负荷要求，不能有孤立节点。 _〇] ⑶电压约束V1,_彡V # V
[0011] 式中，\_，\_分别为节点i允许的电压上限和电压下限。
[0012] ⑷支路功率约束SjS S ^ax
[0013] 式中，S#表支路j上流过的功率，S ^ax代表支路j上允许流过的最大功率。
[0014] 2.常用目标函数
[0015] (1)以网损最小为目标
[0016] 以网损最小为目标的目标函数可表示为：
[0018] 其中，1^表示支路i的状态，为1表示支路闭合，为0表示支路断开为支路i的 电阻；PpQ1为支路i末端流过的有功功率和无功功率；U i为支路i末端节点电压；b为支路 总数。
[0019] (2)以负载均衡为目标
[0020] 以负荷均衡为目标的目标函数可表示为：
[0022] 其中LBsys为系统负荷均衡指数，S p Sliniax分别为支路i上的功率及其最大允许容 量，b为支路总数。
[0023] (3)以电压质量为目标
[0024] 以电压质量为目标的目标函数可表示为：
[0026] 其中示节点i的电压，η表示节点数，Vmin表示最小节点电压。
[0027] 在进行配电网络重构时，单独考虑一个目标进行优化时，其他目标往往不能达到 最优甚至会引起其他目标的恶化，因此，为了同时保证配电网络的经济型、可靠性和安全 性，往往需要同时综合考虑多个目标现有在进行多目标优化时，需要解决两个问题：一是目 标的归一化，由于各个目标的量纲不一、数量级不同，不能够直接进行求和处理，故有必要 利用配电网络初始状态下的目标值对每个目标进行归一化处理；二是目标的权重设置，由 于优化的结果与各个目标的设置有关，优化的结果会偏向权重较大的目标，最常见的权重 设置方法是根据网络的状态，利用调度人员的经验人为进行设置，但是该方法主观性太强， 难以避免人为主观设置错误。
【发明内容】
[0028] 针对上述优化配电网络的问题，本发明的目的旨在提供一种配电网络重构设计方 法。
[0029] 为此，本发明采用以下技术方案：一种配电网络重构设计方法，其特征是，所述的 配电网络重构设计方法包括以下步骤：
[0030] a、将配电网络的常用三大优化指标：网损目标、负载均衡目标和电压质量目标进 行目标归一化，定义目标优化指数为
[0032] 其中X1是第i个目标值，（i = 1，2,3)，(^1是第1个目标的优化指数，。是第1 个目标的最优值，从而在一定程度上能够反映目标的优化程度；
[0033] b、利用层次分析法对各目标权重进行设置；
[0034] c、根据上述a、b步骤构建目标函数：
[0036] 式中，W1为网损目标函数的权重、W2为负载均衡目标函数的权重、W 3为电压质量目 标函数的权重。
[0037] 作为对上述技术方案的补充和完善，本发明还包括以下技术特征。
[0038] 所述网损的重要度函数为：
[0039]
[0040] 所述负载均衡的重要度函数为：
[0042] 所述电压质量的重要度函数为：
[0044] 权重函数重要度的取值范围在1-9。
[0045] 所述的层次分析法包括以下步骤：
[0046] 1)建立层次结构模型
[0047] 在深入分析实际问题的基础上，将有关的各个因素按照不同属性自上而下地分解 成若干层次，同一层的诸因素从属于上一层的因素或对上层因素有影响，同时又支配下一 层的因素或受到下层因素的作用。最上层为目标层，通常只有1个因素，最下层通常为方案 或对象层，中间可以有一个或几个层次，通常为准则或指标层。当准则过多时（譬如多于9 个）应进一步分解出子准则层。
[0048] 2)构造成对比较阵
[0049] 从层次结构模型的第2层开始，对于从属于（或影响）上一层每个因素的同一层 诸因素，用成对比较法和1一9比较尺度构造成对比较阵，直到最下层。
[0050] 层次分析法的一个重要特点就是用两两重要性程度之比的形式表示出两个指标 的相应重要性程度等级。表3列出了9个重要性等级及其赋值。按两两比较结果构成的矩 阵称作判断矩阵。
[0051] 3)计算权向量并做一致性检验
[0052] 对于每一个成对比较阵计算最大特征根及对应特征向量，利用一致性指标、随机 一致性指标和一致性比率做一致性检验。
[0053] 使用本发明可以达到以下有益效果：本发明在满足配电网电压质量要求、线路电 流要求、变压器容量要求并呈辐射状运行的前提下，通过多个目标归一化和对目标的权重 设置，获得配电网电网多个指标最佳情况下的配电网运行方式，从而使电网达到最佳运行 效率。
【附图说明】
[0054] 图1为本发明的配电网指标体系示意图。
[0055] 图2为本发明的多目标权重的流程示意图。
[0056] 图3为网损的重要度函数示意图。
[0057] 图4为负载均衡重要度函数示意图。
[0058] 图5为最低节点电压示意图。
【具体实施方式】
[0059] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细描述。
[0060] 如图1~图2所示，针对多目标优化，一般采用目标加权求和的方法将多目标转化 为单目标，目标函数表示为：
[0062] 其中W1为各个目标的权重，f i为归一化后个各个目标值。
[0063] 1、目标归一化
[0064] 对于成本型优化目标Xl(i = 1，2,3)，定义目标优化指数为
[0066] 其中X1是第i个目标值，opt i是第i个目标的优化指数，X ^是第i个目标的最优 值，由于本文中各个目标均为成本型目标，则对于任何网络状态都有OPt1S 1，并且opt ^直 越大说明目标的优化效果越好。OPt1值不仅能够对各个目标进行归一化处理，并且在一定 程度上能够反映目标的优化程度。
[0067] 根据上式，构建目标函数
[0069] 式中，WpWpW3分别为各个目标函数的权重，可以根据网络实际情况进行设置，如： 当负荷均衡指数过大即网络负荷不够均衡时可以将负荷均衡目标的权重加大，而当最小节 点电压过低时可以加大电压质量目标的权重。PlcJ，LBsys% Vnil/均为配电网络单目标优化 的最优值。
[0070] 2、目标权重设置
[0071] 在实际操作过程中，调度人员根据网络状态进行权重的设置很大可能会出现主观 性的偏差，不能够进行客观的操作。因此考虑利用模糊隶属度函数构建的方法及层次分析 法（Analytic Hierarchy Process，ΑΗΡ)对权重进行计算。
[0072] 按照GDW 565-2010《城市配电网运行水平和供电能力评估导则》中给出的相关数 据，可以定义各个目标在不同状态下的重要度（重要度越大，说明该目标状态越差，即表明 目标在重构过程中的目标关注程