刘柏私[1]2004年在《配电网最优切换模型与算法研究》文中研究说明本 文 受 国 家 自 然 基 金 项 目 “配 电 网 最 优 切 换 免 疫 模 型 和 算 法 研 究（No.50307015）”等相关课题资助。论文对复杂中压配电网络可靠性评估、开关优化配置以及网络重构等问题进行了较深入的研究。 配电网是电力系统中直接针对用户的环节，对用户供电质量和供电可靠性有直接的影响。据国外电力公司统计，大约有 80%的停电事故缘于配电系统故障，因此，如何准确快速地评估配电网可靠性水平、分析网络薄弱环节以实现优质、可靠、经济地将电能输送给用户已成为研究的热点。论文以分块技术实现复杂中压配电网络可靠性评估；以成本-效益分析理论为基础，在充分考虑可靠性和经济性的情况下，提出了配电网开关优化配置模型及求解算法；以系统有功损耗最小为目标，以电压、容量以及负荷均衡等为约束对配电网络进行重构。由于配电网开关优化配置和网络重构均属非线性组合优化问题，论文应用动态规划方法求解。论文主要成果如下： ① 提出复杂中压配电网络可靠性评估新算法——分块算法。该方法依据网络结构特点及元件故障影响范围，提出块的定义。应用深度优先搜索方法形成网络的若干分块。计算中，利用故障扩散方法以块为单位进行故障搜索，形成元件故障的影响范围，进而确定故障节点类型。基于故障扩散的搜索方法不需要等值，能一次形成节点和系统的可靠性指标。在故障模拟分析时，以块为单位代替单元件进行解析分析，从而可大量节省故障分析及开关元件的重复搜索时间，减少了计算量，降低了计算复杂性。与基于单元件故障分析的搜索算法相比较，本文算法有较强的时间优越性，大量实例验证了算法的可行性、有效性以及工程实用性。该算法为配电网开关优化配置中可靠性的计算和经济分析提供了有效的计算工具。 ② 给出配电网络开关优化配置的动态规划模型和算法。该模型基于等年值方法，计及了停电损失、开关设备的投资、运行维护费用等，以其费用之和最小为目标函数。动态规划模型中，以开关配置位置及其类型作为动态规划的状态，配置开关设备台数为阶段数。在开关配置过程中，提出计算降维准则，即：基于状态的最优函数值不小于上一阶段的最优目标函数值，则该状态在后续阶段不再考虑。利用这一降维方法可大大减少计算量。通过 ＲＢＴＳ－ＢＵＳ６ 及其他系统的开关优化配置及与免疫算法、遗传算法等的对比分析，验证了该算法的正确性、可行性，显示了算法的优越性。 ③ 提出配电网重构模型的动态规划算法。计及电压、容量以及负荷均衡等约 I
于力[2]2016年在《考虑微电网接入的智能配电网优化运行与控制方法研究》文中进行了进一步梳理配电环节作为电力系统到用户的最后一环,与用户的关系最为紧密,对系统整体性能效率和用户供电质量的影响也最为直接,其运行控制的水平与供用电的质量和可靠性密切相关。随着分布式能源的使用比例将逐步增加,电动汽车、储能装置等多元化负荷发展,传统配电网已远远不能满足要求,建设智能化配电网成为必然。国家能源局制定的《配电网建设改造行动计划(2015~2020年)》中明确提出“以满足用电需求、提高可靠性、促进智能化为目标,坚持统一规划、统一标准,统筹城乡、协同推进,着力解决城乡配电网发展薄弱问题,全面加快现代配电网建设,支撑经济发展和服务社会民生。”如何在配电网大规模接入分布式电源的情况下保障配网安全,如何利用微电网技术提高系统关键负荷的供电可靠性,是目前电力领域研究的热点。本文是在国家高技术研究发展计划(863计划)的资助下完成的,从暂态的智能配电网实时仿真分析、实时的智能配电网自愈控制与微电网控制、长时间尺度的智能配电网运行方式优化开展研究,并将配电网运行引入规划层面,研究考虑配电网运行需求的微电网定容选址,具体工作和创新点体现在:(1)研究了含分布式光伏电源、固体氧化物燃料电池的智能配电网的暂态实时仿真建模方法,完成了基于实时仿真器RTDS的智能配电网的实时仿真,在此基础上分析了分布式电源并网运行时出现环境条件变化、系统外部故障及功率指令变化等各种扰动时系统的暂态特性,为智能配电网自愈控制方法研究提供指导。(2)建立了智能配电网自愈控制系统架构,提出了含分布式电源和储能装置的智能配电网自愈控制策略,重点包括了故障发生前的风险评估和预防控制、故障发生时的紧急控制以及故障后计划孤岛,降低故障发生的可能性,实现故障快速处理,保障关键用户供电可靠性。仿真与实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。(3)分析了在智能配电网自愈控制情况下的微电网控制目标,提出了一种改进型前馈f-P/V-Q下垂双环控制策略。该策略能实现并离网的无缝切换,在孤岛运行时,能快速响应微源或者负荷的变化,稳定微电网的电压幅值和频率;在并网时,能快速跟随配网实时电压信号,避免冲击电流的产生。该方法通过微电网保障敏感关键负荷的不间断供电,提高敏感关键负荷的供电可靠性和供电质量,满足了自愈控制的需求,仿真和实验验证了所提控制策略的正确性和有效性。(4)提出了一种基于随机潮流的智能配电网运行方式优化方法。在随机潮流计算过程中考虑了风力发电机、光伏发电装置和负荷的不确定性,有效反映了配电网在各种状态的运行特性;针对配电网特有的闭环结构、开环运行模式,考虑基本环路矩阵,采用Neighborhood search方法进行求解,确保每一个解均是可行解,基于基本环路的遍历策略能有效避免陷入局部最优,减少了计算时间。仿真结果表明,该方法在配电网不同运行状态下有效降低配电网电压偏差,提升配电网的供电质量,计算速度快,体现了对分布式电源和负荷波动的适应性。(5)将配电网运行延伸至规划层面,提出了一种考虑配电网运行需求的微电网定容选址算法。以经济性和系统稳定性为目标,考虑微电网不同控制策略,引入长时间尺度负荷参数,通过改进型PSO算法求解。算例表明,采用该方法确定微电网选址定容方案,可以大幅降低配电网电压偏差,有效改善系统运行情况,降低配电网的线路损耗,提高电网经济效益。本文提出的智能配电网优化运行与控制方法可有效提高配电网供电可靠性,提升供电质量,为我国未来配电网的调度控制提供参考。
郭玉天[3]2013年在《含分布式电源的配电网重构研究》文中进行了进一步梳理配电网络中含有大量的分段开关和联络开关，配电网重构能够依据配电网的运行情况通过改变分段开关和联络开关的状态适时调整网络结构，不断优化配电网的运行方式，发掘配电网应用潜力，有效降低系统网损，是配电网自动化系统的重要组成部分。本文结合具体科研项目对含有分布式电源的配电网静态重构算法及其实施策略、动态重构和故障后重构这叁部分内容进行了研究。首先，在配电网静态重构方面，引入合环电流约束条件，提出开关对及其相关概念，制定了用于实现配电网重构的实施策略。在求解实施策略时，先利用克隆遗传算法形成蚁群算法的初始信息素分布，再依靠蚁群算法进行求解，形成一种求解效率高的混合算法。算法中，采用序号编码的方式，形成基于环网的编码方案，避免了不可行解的产生；引入禁忌表的操作，避免了大量重复计算；通过本文设计的二维模糊控制器，可以对克隆遗传算子的基因重组率和突变率进行在线控制，避免局部收敛。以含分布式电源的IEEE33节点系统为算例进行仿真分析，结果验证了本文所提算法的有效性。结果也同时表明，分布式电源的引入，可以明显降低系统网损，提高系统的电压水平。其次，在配电网动态重构方面，提出在缺乏负荷数据的情况下，得到多节点系统的24小时负荷预测数据的方法。定义了方式切换成本Ws、方式切换收益△F，通过比较两者的大小，可以判断相邻时间段的方式切换是否必要。在两个或多个时段，同一编号开关操作次数越限时，由于引入了方式切换收益△F，也可以很方便的通过比较这几个时段方式切换收益F的大小，选取收益最小的时段对该开关进行钳制。算例结果证明了方法的有效性和可行性。最后，在配电网故障恢复方面，以失电负荷最少、电压偏移量最小、开关动作次数最少和网损最小为目标，建立了含分布式电源的配网多目标供电恢复的模型，并采用多智能体遗传算法(MAGA)进行求解。定义了智能体之间竞争和协作的四个规则：邻域交配、变异、死亡和再生。采用局部搜寻技术来实现Agent的自学习行为，加快收敛速度。以聊城城区配电网为算例进行仿真分析，结果表明，MAGA算法的收敛性能更优，并且能够快速有效地收敛到Pareto最优解集上。
陈曦[4]2008年在《基于协同进化算法的配电网重构研究》文中指出配电网重构是一个高维度、非线性的优化问题,绪论对配电网重构技术的基本内容、特点和研究现状作了详细综述,阐述了各种优化算法的优缺点,介绍了配电网重构的多种优化模型。拓扑结构的连通性和放射性是配电网重构模型中最基本、最重要的约束条件,在重构的整个求解过程中解方案必须始终满足该要求。在分析了几种常见配电网接线模式的基础上,应用图论推导了配电网连通性和放射性判据及其程序实现思路,并运用基于支路电流的前推回代法求解配电网潮流。以电压均衡指标和网损的加权均值最小为目标,建立了配电网优化重构的目标函数。针对配电网接线方式的特点,对粒子群的更新策略和退火操作进行了改进。在粒子群优化算法和模拟退火算法的基础上,提出了基于正态分布的局优邻域闭锁方法,设计了自适应退火策略,对邻域内的粒子执行并行化退火操作,从而构造了协同进化方法(CPSOSA),弥补了粒子群算法爬山能力的不足,提高了算法的全局寻优能力。将该协同进化方法在不同规模的算例中测试比较了CPSOSA算法和其他几种算法的结果和性能,验证了CPSOSA算法的优越性和实用性。采用家族树结构表征配电网的网络连接,建立了配电网故障恢复的数学模型,提高了故障恢复中网络拓扑分析的速度。将CPSOSA算法引入阶段式故障恢复策略中,根据配电网结构以及故障地点的不同,灵活调整恢复方案,给出最优恢复策略。算例分析验证了该故障恢复策略在配电网故障恢复应用方面的实用性和高效性。
王峻峰[5]2005年在《配电网可靠性评估及开关优化配置研究》文中认为本文受国家自然科学基金项目“配电网最优切换免疫模型和算法研究”(5030 7015)等相关课题资助。配电网是电力系统中直接针对用户的环节,对用户供电质量(包括可靠性)有直接的影响。据统计,约80%的停电事故缘于配电系统故障,因此,配电网可靠性评估及结构优化已成为研究的热点。本文主要研究内容如下:(1)实现了中压配电网模糊可靠性评估。可靠性评估中,线路和变压器的故障率及故障排除时间等基础参数对可靠性评估结果有较大影响,而这些基础参数具有明显的不确定性,适合用模糊数来表达。本文分析了论域在模糊数运算中的变化及求解方法,提出不同论域间模糊数的四则运算算法,进而实现了基于模糊参数的中压配电网可靠性评估,其评估结果具有更大的可信度。(2)基于故障扩散法,提出中压配电网可靠性评估的迭代算法。故障扩散算法中存在大量冗余搜索,降低了计算速度,本文进行以下改进:①提出形成开关分层表的算法。故障枚举前,预先形成关于断路器和隔离开关的开关分层表,当前开关所关联的后向负荷等信息可由其下层开关的相关信息参与形成,从而节省了后向搜索时间;②通过判断故障处及其前向线路的开关安装情况,形成不同的故障模式,并给出不同故障模式下负荷分类的迭代算法,不仅避免了前向搜索开关,而且能充分利用已知的故障后果信息和开关分层表信息,提高了计算速度。从理论上说明了,迭代算法的时间复杂度为一阶,故障扩散法的时间复杂度为二阶。(3)提出配电网开关优化配置的改进遗传算法。为提高遗传算法的计算速度和收敛效率,采取以下改进措施:①给出初始种群的生成模型,提高初始种群的适应值;②对染色体进行分段遗传操作,以保证各类开关设备能同步优化;③提出模糊变异的实现方法,以利于优质基因遗传并避免局部最优化;④提出最优染色体的变异机制,以提高算法局部搜索能力。
王小波[6]2008年在《计及可靠性的配电网全寿命周期成本模型及应用研究》文中指出本文受国家自然基金项目“配电网络最优切换模型和算法研究(50307015)”、重庆市电力公司重点项目“基于电力LCC理论的配电网可靠性-成本效益分析系统的研究”等相关课题资助。论文对复杂配电网络可靠性评估、配电网全寿命周期成本的计算模型及应用等问题进行了较详细的研究。配电网是电力系统中直接针对用户的环节,对用户供电质量和供电可靠性有直接的影响,如何准确快速地评估配电网可靠性水平已成为研究的热点。在配电网建设和运行过程中,投资费用常常发生在建设初期,此后,还会每年产生运行维修费和用户停电损失等、末年产生残值等费用,后者费用总和往往数倍于投资费用。因此,规划设计人员需从设备或系统全寿命周期内总成本的角度进行方案制定、优选,提高经济性。配电网可靠性水平与设备增装投资密切相关并直接影响负荷点停电损失的大小;配电网线损是反映电网经济性水平的综合性技术经济指标。因此,对配电网进行全寿命周期成本分析时需同时计及配电网可靠性和线损两个重要因素。论文给出计及开关故障的可靠性等值解析模型;以LCC理论和成本-效益分析理论为基础,从设备全寿命周期的角度,给出了计及可靠性的配电网全寿命周期成本的费用构成和计算模型。论文主要内容如下:①结合复杂配电网结构特点,提出一种计及开关故障的配电网可靠性评估算法。在配电网中,负荷点和系统的可靠性除与线路、变压器等的故障有关外,还与网络中开关设备的故障有关。因此,在可靠性评估过程中,需要计及开关故障对节点和系统可靠性的影响。首先给出邻接表的构造方法,基于此提出配电网分块形成算法;在故障解析模拟时,根据开关元件的种类,分析开关元件及其相邻分块分别故障后对系统可靠性影响的关系,将开关元件故障的可靠性影响分摊到相邻分块的故障后果中,进而提出计及开关故障的可靠性等值模型,即不需单独进行开关元件故障的可靠性分析即可实现其可靠性影响的计算,降低了配电网可靠性评估的计算复杂性。应用RBTS-bus6、RBTS-bus4和一实际算例验证了该算法有较明显的速度优势,证实了该算法具有高效性和工程实用性。②全寿命周期成本(Life Cycle Cost,LCC)原理已在许多领域得到应用,并取得良好的社会经济效益。基于该原理,结合资金的时间价值,提出配电网全寿命周期成本的费用构成和计算模型。从系统寿命周期角度出发,计及元件可靠性对用户停电损失的影响和系统线损的大小。对LCC分析中投资、运行维修、残值、线损、停电损失等直接财务成本和战略效益、外部效益等费用构成进行详细阐述,给出各费用的计算模型,基于等年值法提出计及可靠性的配电网LCC计算模型。③随着经济的发展,电力系统的负荷水平及用电量常随时间不断增长,但经过新一轮电力规划周期后,网络中线路、变压器等设备承担的负荷常回到前一规划周期的水平。基于该假设,提出计及负荷变化的配电网LCC模型,该模型利用一个规划周期内的电量不足期望和线损表示其他规划周期内的电量不足期望和线损,以实现全寿命周期的分析。利用该模型对RBTS-bus6主馈线4进行改造及方案优选。算例表明:在配电网络中,通过LCC分析可实现方案优选、提高资金的使用价值;通过对配电网进行LCC计算分析,能真实反映工程中现金流水平;算例还证实了模型的正确性和工程实用性。④将提出的配电网可靠性评估模型、LCC计算模型应用到实际工程系统,检验模型的工程实用性。利用本文提出的模型对重庆市沙坪坝区远中线网络改造进行方案优选,以改善10kV井梁线86#后端和10kV歌黄线67#后端用户负荷的供电质量和可靠性。提出两种方案,通过对方案进行LCC计算和分析,对影响配电网LCC模型的经济性参数和可靠性参数进行参数敏感度分析,给出最优方案,提高了资金的使用效率。
李鹏飞[7]2008年在《基于人工智能的配电网故障恢复重构研究》文中指出网络重构是配电系统运行和控制的重要手段,也是配电管理系统的重要组成部分。随着智能技术的发展,运用智能算法重构配电网络来达到降低网损的目的已经成为一种可能。论文阐述了配电网重构的背景、现状与特点;研究了目前较为流行的配电网重构算法;分析了各种配电网重构的目标函数以及约束条件。在此基础上,论文针对支路交换法,研究其算法原理,并对算法进行有效地改进。运用PSASP电力系统分析综合程序,对不同结构的配电网络进行实际算例仿真,考察算法的实用性。BP神经网络等人工智能算法能避免一般算法反复进行潮流计算而耗费时间的缺点,并且有很好的全局逼近优点。论文从BP算法自身着手,针对其学习速度慢和可能局部收敛两个问题,采取有效的手段分别改进。论文还从图论知识着手,构造叁种数学模型。用配电网的树形拓扑约束改进BP算法的误差函数,并且对BP神经网络的输出结果做了环网和孤立顶点约束判断,很好地解决了BP算法可能收敛到局部最小的缺点。最后以实际算例对改进算法进行仿真测试,证实该算法具有输出结果速度快、能有效全局逼近的特点。BP神经网络还有自学习——这一最重要也最令人注目的特点,非常适合长期运行的配电网络。因此,论文所研究的算法有很好的应用前景。
吴富杰[8]2016年在《多时间尺度下主动配电网分层分区优化运行研究》文中研究说明主动配电网可以很好地解决当前配电网中可再生能源大量接入所导致的的电压越限、短路电流增大、频率失稳以及供电可靠性降低等问题。合理的优化运行以及多源协调控制方法,可以实现主动配电网运行过程中的主动决策、管理和控制,并保证电网的运行可靠性和经济性。因此,构建主动配电网的运行控制体系和研究多时间尺度下的分层协调控制方法,对其在不同场景下的灵活调控具有重要意义。本文主要围绕主动配电网的优化运行与控制进行了深入研究。根据主动配电网的内涵特点以及运行中的多时间尺度需求分析,构建了叁层运行控制体系,自上而下分别为:目标决策层,全局优化层,区域自治层。在最高层建立的目标决策系统,能够灵活地确立配电网在不同场景下的优化目标,实现主动决策和主动控制功能。同时,针对主动配电网的运行控制体系的构架提出了新的要求。本文以主动配电网的协调运行作为切入点,系统研究了全局优化和区域自治技术。面向主动配电网的全局优化层,研究了长时间尺度下的多目标优化设计方法,从运行控制的角度出发,以分布式能源与无功补偿装置协调互补为基础,建立了分布式发电消纳最大、电压水平最佳、网损最小的多目标有功无功协调优化模型,并采用基于粒子归类化处理的改进型粒子群算法对模型进行求解,在不同场景下验证了该方法的可行性;在全局优化的基础上,为了消除主动配电网实际运行中受到的扰动,区域自治层需要进行实时校准,为此提出了扰动临界切换指标,对运行中系统受到的扰动大小进行量化,以此作为控制模式进行主动切换的依据,与此同时,以馈线控制误差为零作为控制目标,制定了短时间尺度下的功率调整策略,进而实现无差控制,在不同场景下验证了所提策略的有效性。
参考文献：
[1]. 配电网最优切换模型与算法研究[D]. 刘柏私. 重庆大学. 2004
[2]. 考虑微电网接入的智能配电网优化运行与控制方法研究[D]. 于力. 湖南大学. 2016
[3]. 含分布式电源的配电网重构研究[D]. 郭玉天. 华北电力大学. 2013
[4]. 基于协同进化算法的配电网重构研究[D]. 陈曦. 上海交通大学. 2008
[5]. 配电网可靠性评估及开关优化配置研究[D]. 王峻峰. 重庆大学. 2005
[6]. 计及可靠性的配电网全寿命周期成本模型及应用研究[D]. 王小波. 重庆大学. 2008
[7]. 基于人工智能的配电网故障恢复重构研究[D]. 李鹏飞. 南京理工大学. 2008
[8]. 多时间尺度下主动配电网分层分区优化运行研究[D]. 吴富杰. 山西大学. 2016
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