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配电网重构及分布式电源优化配置研究

时间:2015-07-16 10:14来源:www.e-lunwen.com 作者:lgg 点击:
本文是电力工程师论文,本文针对目前配电网重构研究中存在的不足做了进一步的研究;又鉴于DG广泛接入配电网将成为必然趋势,对DG的优化配置问题进行了一定的研究。

第1章绪论


1.1课题背景和研究意义
电力系统的职责是向电力用户供电,因此保证和用户直接联系的配电网的安全可靠运行具有非常重要的意义;另外配电网电压等级较低,从而导致配电网的网损较大,是整个电力系统网损的重要组成部分。配电管理系统中的一项重要内容为网络重构,其通过调节安装在配电线路上的分段开关和联络开关的开合状态来改变网络结构,在正常情况下用以转移各馈线之间的负荷,从而实现降低网损、均衡负荷、消除过载及提高电压质量等;在故障情况下用以隔离故障区域,尽可能快地恢复非故障区域的用户的电力供给[14]。因此,网络重构因其在不需要大量的硬件投资下,却能实现在配电网正常运行时提高系统的可靠性和经济性以及在故障情况下缩小停电范围和降低停电时间,而一直是各学者研究的热点和重点。配电网静态网络重构和动态网络重构是根据优化的时间尺度的长短来划分的。静态重构基于确定的负荷分布,确定单时间断面下的最优网络结构;而动态重构需要考虑系统运行过程中的时变性因素,如负荷,确定一段时间内的最优重构时刻和最优重构次数。目前的研究主要集中在静态重构问题的求解算法上,静态重构是一个非线性的离散优化问题,至今没有有效的解析法对该问题进行求解,近年来一直采用智能算法对其求解,而智能算法因其随机搜索的特点也没能很好地解决该问题,因此该方面的研究仍有待继续。动态重构问题由于需要考虑配电网在实际运行过程中负荷随时间变化的动态特性,求解更加复杂,但也更具实际指导意义;另外,随着配电自动化的发展,网架结构更具灵活变换的能力,使得动态重构在技术上成为可能。
…………


1.2国内外研究现状分析


1.2.1配电网重构研究现状分析
国外的配电网管理系统研究开展得比较早,对作为配电管理系统中一项重要内容的配电网重构的研究开展得也比较早,最初主要针对城市配电网。城市配电网的特点是大量使用地下电缆,其以闭环设计开环运行,因此系统中存在配电变压器选择哪条电缆供电最优的问题。农村配电网中主要使用架空线,最初农村配电网是以照福射状设计的,后来为了提高系统供电可靠性,在网络中增设了大量的分段开关和联络开关,使得农村配电网的重构也成为可能。配电网静态网络重构和动态网络重构是根据优化的时间尺度的长短来划分的。。静态重构是确定单时间断面下的网络重构;动态重构则考虑负荷等时变因素求解一段时间内的最佳重构时刻以及各时刻对应的开关操作方案,使得系统在整个时间区间内系统的运行方式满足优化的目的。近年来,大量的配电网静态重构算法被国内外专家学者所研究。静态重构的算法主要有以下分为以下几类:数学解析方法、最优流模式算法、支路交换法及人工智能算法等。数学解析方法根据数学优化理论,将静态重构问题完全看成纯数学优化问题,采用动态规划、0-1整数规划[11]、图论[12-13]等方法进行求解。从理论上来说,数学解析方法可以稳定地得到全局最优解,但是该方法属于“贪婪”算法,求解过程比较耗时。
…..


第2章基于改进和声搜索算法的配电网静态重构研究


2.1引言
配电网网络中存在着大量的分段开关和少量的联络开关,配电网的运行方式可以通过改变断开开关的组合实现,而选择合理的断开开关组合便是网络重构的内容。配电网静态重构就是在一定的负荷分布状态下,以保证配电网辖射状结构、满足电压降落及馈线电流等为前提,寻找使配网系统的电压质量、线损以及负荷均衡等指标达到一定要求的网架结构。近几十年来,国内外学者致力于改进配电网静态重构的算法,目前主要的算法有以下几类:数学优化方法、最优流模式算法、支路交换法和人工智能算法等。但是到目前为止仍没有完善的算法。本文针对和声搜索算法(Harmony Search Algorithm,HSA)中三种和声策略之一的基音调整在求解配电网重构问题时的盲目性,提出了基于启发式规则的基音调整策略,提高算法搜索效率和稳定性。


……..


2.2配电网静态重构的数学模型
求解任何一个问题,首要任务均为确定该问题的优化目标。配电网静态重构目标一般包括:以降低网损为主的经济性目标、以提高负荷平衡度为主的负荷最优型目标、以提高供电质量和提高电压均衡性为主的电压最优型目标等。本文选用以降低网损为主的经济性目标,和声搜索算法 (harmony search algorithm, HSA)为韩国的一个学者GeemZ于2001年时,受交响乐团演奏者通过反复调整各自所持乐器的音调,最终迗到一个美妙的和音这一过程的激发,而提出的一种智能算法。HSA通过独立的变量调节产生新解,新解中各维决策变量均通过和声策略产生。和声策略包括以下三种操作,即和声记忆库考虑、基因调整以及随机变异操作。该算法既可用于求解离散优化问题,又可用于求解连续优化问题。图2-1给出了将HSA应用于某一具体问题时的求解流程图。配电网在重构前后必须始终在福射状且无孤岛的网架结构下运行。根据这一要求,在闭合若干联络支路开关后,必须断开相同数量的分段支路开关;且断开的分段支路开关只能从环网中选择。为了叙述方便,本文称闭合一个联络开关后形成的单连支回路为重构环,配电网静态重构的解即为各重构环中断开支路的组合。把
……….


第3章采用二步优化法的配电网动态重构研究.......... 21
3.1引言......... 21
3.2配电网动态重构的数学模型......... 21
3.3动态重构的二步优化法......... 22
3.3.1最优模糊C均值聚类分析法简介......... 22
3.3.2.动态重构的初步优化......... 23
3.3.3动态重构的再次优化......... 24
3.4算例仿真与分析......... 26
3.5 小结......... 30
第4章计及配电网动态重构的分布式电源优化配置......... 31
4.1 引言 .........31
4.2 DG优化配置的2层规划数学模型......... 31
4.2.1上层规划数学摸型......... 31
4.2.2下层规划数学摸型......... 33
4.3 二层规划模型的求解算法 .........35
4.3.1上层规划模型编码方式......... 36
4.3.2下层规划模型编码方式......... 36
4.3.3 二层规划模型的求解流程......... 37
4.4算例仿真与分析......... 41
4.5小结......... 46
第5章总结与展望......... 47
5.1 总结......... 47
5.2下一步工作......... 48


第4章计及配电网动态重构的分布式电源优化配置


4.1引言
大量清洁可再生DG接入配电网后,其间歇性和随机波动性将给配电网的正常运行和控制带来不可忽略的影响,其影响程度与DG在配电网中的接入位置和接入容量有着密不可分的联系。因此,优化DG在配电网中的接入位置和接入容量是非常有必要的。在含间歇性DG的配电网中,由于系统责荷功率和间歇性DG出力的时变性,某一时刻确定的最优网架结构可能不适用于另一时刻。因此,在固定网架结构下考虑DG的优化配置是不全面,将该问题结合配电网动态重构进行探讨是有必要的。本章将计及配电网动态重构的DG优化配置问题考虑为2层规划摸型,并根据上下层规划摸型各自优化变量的特点,选择HSA和第二章提出的改进HSA对模型进行求解。2层规划模型是2层决策问题的数学摸型,它是一种具有二层递阶结构的系统优化模型,上层模型和下层模型都有各自的目标函数和约束条件。上层规划模型的决策变量不是唯一影响上层模型的目标函数和约束条件的因素,下层模型的优化结果也是影响因素之一,同时下层模型又受上层模型的决策变量的影响。因此,上下层模型之间相互影响,相互制约。在本章的计及配电网动态重构的DG优化配置问题中,一方面需要确定各DG待安装节点处的DG配置容量,而目标函数中的网损、燃气轮机出力等则需要在含DG的配电网动态重构的24h优化之后才能获得;另一方面,含DG的配电网动态重构的24h优化需要以各DG待安装点的配置容量为前提,这两方面相互制约,相互影响,需要经过反复迭代才能得到最优解。因此,本章采用二层规划模型对计及配电网动态重构的DG优化配置问题进行建模。
………


总结


本文系统地研究了配电网静态网络重构、动态网络重构以及计及配电网动态重构的DG优化配置等方面的问题。完成的工作及得出的结论如下:
一、针对和声搜索算法在求解配电网静态重构的过程中有大量的不可行解产生以及其在进行基音调整时的盲目性,本文采用重构环特殊支路组及支路断开原则并提出基于启发式规则的基音调整策略。在IEEE33节点测试系统中进行大量的仿真计算,结果表明了该方法的可行性。
二、针对配电网动态重构问题中开关操作约束难以处理的问题,本文提出了配电网动态重构的二步优化法。初步优化利用最优摸糊C均值聚类技术对所研究时间区间内的配电网络运行状态按其负荷数据的内在相似性进行聚类,并根据时序排列按类分段完成重构时段的初步划分,从而将动态重构问题转为以聚类中心代表各分段负荷的多个静态重构子问题;再次优化引进效益评估函数,以最小收益阀值判断初步优化结果中的两相邻分段之间是否有必要进行网架的切换。在IEEE33节点测试系统中进行大量的仿真计算,结果表明该方法能够在严格限制开关操作次数的基础上得到较优解。
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参考文献(略) 

(责任编辑:gufeng)
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