一种基于向量移位运算的配电网络快速重构方法技术

本发明专利技术公开了一种基于向量移位运算的配电网快速重构算法，以网损最小为寻优的目标函数，根据配电网的简化模型，以环路为单位，以网损降低为目标，依次进行支路交换操作，构造初始网络结构中断开支路及其两端节点的功率向量和电阻向量，通过向量移位操作得到支路交换后新断开支路及其节点的功率向量和电阻向量，并利用向量运算代替潮流计算得到支路交换前后配电网的网损变化，所有环路处理完毕后完成一次迭代，然后从第一个环路开始进行下一次迭代，直至所有环路在支路交换前后的断开支路不变为止，从而获得符合网络拓扑约束的最优重构结果，所提出的配网重构方法计算量小，计算时间短，具有良好的实用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
分布式电源是安装在用户侧的小型发电装置，因具有良好的经济效益和环境效益 而得到快速的发展，大量分布式电源的接入改变了配电网络的结构，影响配电网络的运行 方式。 配网重构是配电网络中一种以降低网络损耗、均衡负荷、提高供电可靠性为目的 的配网运行优化手段。对正常运行状态下含有分布式电源的配电网进行重构可以提高配电 网运行的经济性和稳定性，提高分布式电源的利用率，发挥分布式电源的经济效益和环保 效益。 目前国内外对含有分布式电源的配电网重构的研究中通常通过建立目标函数，利 用智能优化方法获得重构的优化解。但采用智能优化方法进行配网重构需要的潮流计算次 数较多，且含有分布式电源的配电网潮流计算的计算量较大，因此获得优化结果耗费的时 间较长，难以满足电网实际运行中对重构快速性的需要。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种基于向量移位运算的配电网快速重构算 法，本方法以网损最小为寻优的目标函数，通过对配电网络的拓扑分析构造功率向量和电 阻向量，通过简单的向量移位操作，快速计算支路交换过程中网络损耗的变化量，避免了繁 琐的潮流计算过程，从而在较短时间内获取最优的重构方案，能够解决现有的配电网络重 构方法需要反复计算潮流、耗费时间长，从而导致工程实用性差的问题。 为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案： -种基于向量移位运算的配电网络快速重构方法，包括以下步骤： (1)采集配电网络的网络参数和分布式电源参数，置迭代次数为1; (2)将配电网的当前网络结构作为本次迭代的初始网络结构，对配电网中所有处 于断开状态的支路进行编号，取第一个断开支路为当前断开支路； (3)通过拓扑分析得到当前断开支路所在回路的所有节点和支路，所述节点和支 路构成一个环路，取此环路为当前环路，同时构造当前环路中断开支路的功率向量和电阻 向量，以及断开支路两端节点的电阻向量； (4)以配电网络的网损最小为优化目标，通过向量运算获取当前环路内的最优断 开支路； (5)判断是否已对配电网中所有已编号的支路完成步骤(3)-(4)的操作，若是，则 输出重构结果，否则，转入步骤(3)将下一个编号的支路作为当前断开支路进行处理； (6)判断得到的网络结构与本次迭代的初始网络结构是否相同，若是，则输出重构 结果;否则，将重构后的网络结构作为新的网络结构，并将迭代次数加1，转入步骤(2)，基于 新的网络结构继续进行支路交换。 所述步骤(3)中，构造当前环路中断开支路的功率向量和电阻向量，以及断开支路 两端节点的电阻向量的具体步骤包括： (3-1)将分布式电源所在节点视为PQ节点，分布式电源的出力作为负的负荷功率， 表示分布式电源所在节点的等效有功负荷功率和等效无功负荷功率，对无分布式电源连接 的节点，其等效负荷功率就等于负荷本身吸收的功率； (3-2)根据配电网网络结构与参数，确定当前环路内断开支路及断开支路两端节 点的电阻向量，以及断开支路的功率向量。 进一步的，所述步骤(3-1)具体为:将分布式电源所在节点视为PQ节点，将分布式 电源的出力作为负的负荷功率处理，设分布式电源k所在节点为Nk，则节点Nk的等效负荷有 功功率可表示分布式电源所在节点Nk的有功负荷与分布式电源k输出的有功功率之差，节 点N k的等效负荷无功功率可表示分布式电源所在节点Nk的无功负荷与分布式电源k输出的 无功功率之差。 进一步表示为:将分布式电源所在节点视为PQ节点，将分布式电源的出力作为负 的负荷功率处理，设分布式电源k所在节点为Nk，则节点Nk的等效负荷功率可表示为⑴： 式中，Pc,k和Qc,k分别为分布式电源k输出的有功功率和无功功率，6.,?和0;,?分别 为分布式电源所在节点Nk的有功负荷和无功负荷，和、· Α分别为分布式电源所在节点 Nk的等效有功负荷功率和等效无功负荷功率。 进一步的，所述步骤(3-1)中，对无分布式电源连接的节点，其等效负荷功率就等 于负荷本身吸收的功率。 所述步骤（3-2)中，在计算流过各条支路上的功率时，将各节点的电压视为额定 值，同时先不计支路功率损耗，则流经任一支路仏的功率可表示为：/o'! 式中，&.和&,分别为流经支路Bi的有功功率和无功功率；为在正常运行状态 下，从支路Bi沿着功率流动的方向到达支路Bi所在环路的末端节点Ne3ncI所经过的节点集合； 戍和&,分别为节点N j的等效环路负荷有功功率和等效环路负荷无功功率，对于无 T接支路 的一般节点，其等效环路负荷功率即为节点等效负荷功率，对于有T接支路的节点，其等效 环路负荷功率为该节点与其T接支路上所有节点的功率之和。 定义环路内支路Bi的顺时针支路集合心#和逆时针支路集合￡^1;分别为从支路Bi 沿顺时针方向和逆时针方向到达所在环路功率的流入节点Ns所经过的支路集合。定义环路 内节点Nj的顺时针支路集合和逆时针支路集合 2分别为从节点Nj沿顺时针方向和逆 时针方向到达所在环路功率的流入节点Ns所经过的支路集合。 利用向量*^,。存储集合中支路的电阻，利用向量。存储集合#中支路的 电阻，利用向量<。存储集合^中支路的电阻，利用向量存储集合\#中各支路的电 阻，利用向量￥匕存储集合4,.t中各支路上的有功功率，利用向量存储集合/^。中各支 路上的无功功率，利用向量存储集合!^。中各支路上的有功功率，利用向量存储 集合￡s,,?i中各支路上的无功功率。将支路或节点的顺时针电阻向量和逆时针电阻向量统称 为支路或节点的电阻向量，将支路的顺时针功率向量和逆时针功率向量统称为支路的功率 向量。 所述步骤(4)中，通过向量运算获取当前环路内的最优断开支路，具体包括： (4-1)载入当前环路中处于断开状态的初始支路的电阻向量、两端节点的电阻向 量、以及功率向量； (4-2)闭合该初始支路，从该初始支路出发断开环路内逆时针方向的下一个支路， 通过向量移位运算构造支路交换后新断开支路的功率向量和电阻向量，计算网损的变化 量，确定支路交换的操作方向； (4-3)闭合步骤(4-2)操作后当前环路中处于断开状态的支路，断开沿着该环路操 作方向的下一条相邻支路，通过向量移位运算构造所述下一条相邻支路的功率向量、电阻 向量、以及本步骤中两条交换支路公共节点的电阻向量，计算网损的变化量，若网损增加， 则之前断开的支路即为该环路的最优断开支路，闭合新断开支路，断开之前闭合的支路，步 骤(4)停止，若网损减小或不变，则转入步骤(4-4); (4-4)判断是否已处理完该环路中沿操作方向的所有支路，若是，则停止，当前处 于断开状态的支路即为该环路的最优断开支路;否则转步骤(4-3)继续进行支路交换。 进一步的，所述步骤(4-2)中，若网损减小，则说明使网损最小的最优断开支路位 于初始断开支路的逆时针方向，将逆时针方向作为支路交换的操作方向；若网损增加，则重 新闭合下一个支路，并从初始支路出发断开环路内顺时针方向的下一个支路，通过向量移 位运算构造支路交换后该断开支路的功率向量和电阻向量，计算网损的变化量，若网损减 小，则说明使网损最小的最优断开支路位于初始支路的顺时针方向，将顺时针方向作为支 路交换的操作方向，若网损增加，则说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于向量移位运算的配电网络快速重构方法，其特征是：包括以下步骤：(1)采集配电网络的网络参数和分布式电源参数，置迭代次数为1；(2)将配电网的当前网络结构作为本次迭代的初始网络结构，对配电网中所有处于断开状态的支路进行编号，取第一个断开支路为当前断开支路；(3)通过拓扑分析得到当前断开支路所在回路的所有节点和支路，所述节点和支路构成一个环路，取此环路为当前环路，同时构造当前环路中断开支路的功率向量和电阻向量，以及断开支路两端节点的电阻向量；(4)以配电网络的网损最小为优化目标，通过向量运算获取当前环路内的最优断开支路；(5)判断是否已对配电网中所有已编号的支路完成步骤(3)‑(4)的操作，若是，则输出重构结果，否则，转入步骤(3)将下一个编号的支路作为当前断开支路进行处理；(6)判断得到的网络结构与本次迭代的初始网络结构是否相同，若是，则输出重构结果；否则，将重构后的网络结构作为新的网络结构，并将迭代次数加1，转入步骤(2)，基于新的网络结构继续进行支路交换。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吉兴全，刘琪，吉明阳，于永进，李可军，樊淑娴，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37