一种10kV配电网及10kV配电网协调配置方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种10kV配电网及10kV配电网协调配置方法，该10kV配电网具有低损耗特性、改善电网电能质量、高供电可靠性等优点的10kV配电网，能够有效解决目前配电网运行中存在的有关于网损、电能质量、供电可靠性的三个主要问题，有效降低配电网运行中的经济损失，提高客户的满意度。本发明专利技术同时引入一种基于遗传算法的D‑FACTS装置优化配置方法，在满足配电网电能质量要求的同时，实现装置投资成本的最小化，进一步提升配电网的经济性。本发明专利技术还提供了一种D‑FACTS装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及配电网领域，尤其涉及一种10kV配电网及10kV配电网协调配置方法。
技术介绍
电力系统是发电、输电、变电、配电、用电五个环节构成，其中配电环节直接与用户用电相连，配电网络结构的设计直接影响到用户的用电体验、用电设备的工作状况、配电网的运行状态。因为我国电网建设长期以来关注点放在主网，配网建设较为落后，在我国绝大多数地区配电网架构仍为单电源辐射结构，在运行过程中呈现出很多问题。目前我国许多大型城市的10kV配电网结构已经采用了多电源环网结构，目前采用的环网结构有很多种，例如n-1单环网、n供一备、双环网等，具体的结构有一些文献和专利已经提到，例如专利《10kV配电系统》。也有一些地区的重要供电区域引入了D-FACTS装置，用来保障该区域的高电能质量，例如文献《优质电力园区多DFACTS设备协调控制策略》，这篇文献谈到了一种解决方案，并且提出了一种多设备之间的协调控制策略。现今的配电网存在以下不足：单电源辐射结构配电网存在问题(1)网损问题日益严重，据有关资料统计表明，在供电环节10kV及以下配电网络的网损量，占到了地区损失电量的60％-70％。网络线损带来的经济损失不容小觑。国家有关部门十分重视电力企业的降损工作，提升配电网的运行水平，降低配电网的网损量是未来配网建设的一个重要目标。(2)供电可靠性较低，在我国许多地区配电网络仍然采用单电源辐射的架构，并且分段开关较少，当电源停电时则整条馈线上的所有负荷全部停电，不满足N-1的原则，对用户日常生活造成影响，带来一定经济损失。现有多电源环网结构配电网存在的问题多电源环网结构解决了配电网供电可靠性低的问题，但是对一些电能质量问题没有关注。随着社会经济的迅速发展，用户对高质量电能的需求也越来越旺盛。配网中的单相负荷、冲击负荷以及分布式能源带来的三相不对称、造成网侧电压跌落、引入谐波电流等电能质量问题不容忽视。某一些用于工业生产的精密仪器在电网电压发生突变时，可能会停止工作或者导致产品不符合标准，而某些调速电机以及家用计算机等设备则会直接从电网中切除，给用户带来经济损失。而配电网一次设备例如配电变压器长期运行在三相不对称的工况则会对设备本身造成危害，加速老化。总而言之，配电网的电能质量问题也会给用户和电网带来一定经济损失，这是一个亟待解决的问题。优质电力园区配电网存在的问题文献中提到的优质电力园区的10kV配电网引入了D-FACTS装置来提升电能质量，但是其配网主网架结构仍然比较简单，由单一变电站主变引出，供电可靠性较低。此外，该技术方案未从经济性角度分析配电网的规划，而且其未考虑多台D-FACTS装置的协调配置问题，实现配电网建设成本的最低化。因此，提出一种具有低损耗特性、改善电网电能质量、高供电可靠性等优点的配电网是本领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种10kV配电网及10kV配电网协调配置方法，能够有效解决目前配电网运行中存在的有关于网损、电能质量、供电可靠性的三个主要问题，有效降低配电网运行中的经济损失，提高客户的满意度。同时引入一种基于遗传算法的D-FACTS装置优化配置方法，在满足配电网电能质量要求的同时，实现装置投资成本的最小化，进一步提升配电网的经济性。本专利技术实施例提供了一种10kV配电网协调配置方法，包括：S1：通过电网协调配置的决策变量构造目标函数，所述目标函数为投资成本的最小值函数，并通过分析10kV配电网中的问题并结合多台D-FACTS装置的特性确定初始种群，对所述初始种群的决策变量通过二进制编码得到向量形式的初始种群；S2：通过预置约束条件和所述目标函数确定适应度函数，通过所述适应度函数计算所述向量形式的初始种群的适应度，并通过对所述向量形式的初始种群进行遗传运算，得到新种群；S3：通过所述目标函数判断所述新种群是否满足预定指标，若是，则执行S4，若不是，则将所述新种群的值赋予所述向量形式的初始种群，再执行S2；S4：对所述新种群进行解码得到最终解，所述最终解为优化配置后的D-FACTS装置位置、D-FACTS装置容量与D-FACTS装置类型。优选地，所述目标函数为：f(i,j)=min(Σi=1nΣj=04(Eij×Vij×Pj+Cij))]]>式中，i代表配网节点，j代表装置类型，Eij代表在i节点装设j设备，若为0则表示不装，而Vij则代表所装设备的容量，Pj代表装设j设备单位容量的价格，Cij表示在i节点处装设j设备的安装等人工费用。优选地，所述预置约束条件为：UΔi=|Ui-URUR|≤SR]]>THDi=Σh=2HIhi2Ii×100%≤STHDR]]>PFi=PiPi2+Qi2≥SPF]]>UΔi为节点i的电压变化率，Ui为节点i的电压，UR为额定电压，SR为电压变化率限定值，中低压配电网通常取5％，THDi为节点i的电流总谐波畸变率，h为谐波次数，H为最高谐波次数，STHDR为总谐波畸变率限定值，一般取5％，PFi为节点i的功率因数，SPF为配电网功率因数限定值，一般取0.9。优选地，所述适应度函数为：ffitness=A-f(i,j)-B×Σi=1nUΔi-C×Σi=1nTHDi-D×Σi=1nPFi]]>式中A、B、C、D均为常系数，根据实际仿真情况进行适当调整，其中B、C、D为构造的约束条件的罚函数系数。优选地，所述通过对所述向量形式的初始种群进行遗传运算，得到新种群具体包括：通过遗传运算对所述向量形式的初始种群进行选择、交叉、变异，得到新种群。优选地，所述电网协调配置的决策变量包括：装置类型、装置位置和装置容量。优选地，所述预置约束条件具体为：节点电压范围、电流总谐波畸变率、配电网功率因数范围。优选地，本专利技术实施例还提供了一种D-FACTS装置，通过以上所述的10kV配电网协调配置方法配置在10kV配电网中。优选地，，本专利技术实施例提供的一种D-FACTS装置包括：有源电力滤波器、配电系统静止同步补偿器、动态电压恢复器和统一电能质量调节器。优选地，本专利技术实施例还提供了一种基于上述D-FACTS装置的10kV配电网，其特征在于，包括：多个D-FACTS装置、10kV配电网；多个所述D-FACTS装置为串联型、并联型或串并联型；所述D-FACTS装置和所述10kV配电网连接。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：本专利技术实施例提供了一种10kV配电网及10kV配电网协调配置方法，其中，该10kV配电网包括：D-FACTS装置、10kV配电网，D-FACTS装置和10kV配电网连接，其中，该D-FACTS装置通过10kV配电网协调配置方法配置在10kV配电网中，该10kV配电网协调配置方法包括：S1：通过电网协调配置的决策变量构造目标函数，所述目标函数为投资成本的最小值函数，并通过分析10kV配电网中的问题并结合多台D-FACTS装置的特性确定初始种群，对所述初始种群的决策变量通过二进制编码得到向量形式的初始种群；S2：通过预置约束条件和所述目标函数确本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种10kV配电网协调配置方法，其特征在于，包括：S1：通过电网协调配置的决策变量构造目标函数，所述目标函数为投资成本的最小值函数，并通过分析10kV配电网中的问题并结合多台D‑FACTS装置的特性确定初始种群，对所述初始种群的决策变量通过二进制编码得到向量形式的初始种群；S2：通过预置约束条件和所述目标函数确定适应度函数，通过所述适应度函数计算所述向量形式的初始种群的适应度，并通过对所述向量形式的初始种群进行遗传运算，得到新种群；S3：通过所述目标函数判断所述新种群是否满足预定指标，若是，则执行S4，若不是，则将所述新种群的值赋予所述向量形式的初始种群，再执行S2；S4：对所述新种群进行解码得到最终解，所述最终解为优化配置后的D‑FACTS装置位置、D‑FACTS装置容量与D‑FACTS装置类型。

【技术特征摘要】
1.一种10kV配电网协调配置方法，其特征在于，包括：S1：通过电网协调配置的决策变量构造目标函数，所述目标函数为投资成本的最小值函数，并通过分析10kV配电网中的问题并结合多台D-FACTS装置的特性确定初始种群，对所述初始种群的决策变量通过二进制编码得到向量形式的初始种群；S2：通过预置约束条件和所述目标函数确定适应度函数，通过所述适应度函数计算所述向量形式的初始种群的适应度，并通过对所述向量形式的初始种群进行遗传运算，得到新种群；S3：通过所述目标函数判断所述新种群是否满足预定指标，若是，则执行S4，若不是，则将所述新种群的值赋予所述向量形式的初始种群，再执行S2；S4：对所述新种群进行解码得到最终解，所述最终解为优化配置后的D-FACTS装置位置、D-FACTS装置容量与D-FACTS装置类型。2.根据权利要求1所述的10kV配电网协调配置方法，其特征在于，所述目标函数为：f(i,j)=min(Σi=1nΣj=04(Eij×Vij×Pj+Cij))]]>式中，i代表配网节点，j代表装置类型，Eij代表在i节点装设j设备，若为0则表示不装，而Vij则代表所装设备的容量，Pj代表装设j设备单位容量的价格，Cij表示在i节点处装设j设备的安装等人工费用。3.根据权利要求1所述的10kV配电网协调配置方法，其特征在于，所述预置约束条件为：UΔi=|Ui-URUR|≤SR]]>THDi=Σh=2HIhi2Ii×100%≤STHDR]]>PFi=PiPi2+Qi2≥SPF]]>UΔi为节点i的电压变化率，Ui为节点i的电压，UR为额定电压，SR为电压变化率限定值，中...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖子龙，宋旭东，张晓平，陈小军，邓应松，靳一林，孙健，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44