一种配电网综合重构优化方法技术

本发明专利技术涉及一种配电网综合重构优化方法，属于电力系统配电网重构优化领域。本发明专利技术首先通过改进Kruskal算法，得出改进的Kruskal算法能够避免Kruskal算法在配电网重构中的不足，保证配电网重构的成功性，然后将改进Kruskal算法与无功优化方法进行综合对配电网进行重构优化，建立以网损最小为目标函数，将重构和无功优化作为两个优化子问题，交叉迭代直至逼近优化解，实现配电网综合重构优化，最后通过MATLAB仿真得到配电网综合重构优化的结果，通过配电网重构优化前后相比，本方法能够对配电网进行综合重构优化。

A method of distribution network reconfiguration optimization

The invention relates to a distribution network comprehensive reconstruction optimization method, which belongs to the field of power system distribution network reconfiguration optimization. The invention firstly through the improved Kruskal algorithm, the improved Kruskal algorithm can avoid the shortcomings of the Kruskal algorithm in distribution network reconfiguration, ensure the success of the distribution network reconfiguration, and then the improved Kruskal algorithm to reconstruct the comprehensive optimization of distribution network and reactive power optimization methods, establish the minimum network loss as the objective function, reconstruction and reactive power optimization as two sub optimization, cross iteration until approach the optimal solution, to achieve comprehensive optimization and reconstruction of distribution network, distribution network reconfiguration of the final comprehensive results obtained through MATLAB simulation, compared before and after optimization of distribution network reconfiguration, the method can make comprehensive optimization of distribution network reconfiguration.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种配电网综合重构优化方法，特别是一种基于改进Kruskal算法和无功优化的配电网综合重构优化方法，属于电力系统配电网重构优化领域。
技术介绍
配电网起着连接用户分配电能的作用，其运行特性严重影响供电质量和供电可靠性。配电网重构是配电系统正常运行时进行优化的方法。配电网重构在理论研究及工程实践方面均有重要的意义。近年来，对配电网重构优化的研究一直在进行，通过图论理论，深度优先搜索对配电网进行重构，但是其优化效果不是很理想，应用动态拓扑结构对配电网进行重构，但是优化效率不是很好。为了对配电网进行综合重构优化，学者们一直在努力。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种配电网综合重构优化方法，特别是一种基于改进Kruskal算法和无功优化的配电网综合重构优化方法，能够实现配电网综合重构优化的目的，解决重构失败，优化不理想的缺点。本专利技术采用的技术方案是：本专利技术基于改进Kruskal算法和无功优化的配电网综合重构优化方法是这样实现：首先通过改进Kruskal算法，使改进的Kruskal算法能够避免Kruskal算法在配电网重构中的不足，保证配电网重构的成功性，然后将改进Kruskal算法与无功优化方法进行综合对配电网进行重构优化，建立以网损最小为目标函数，将重构和无功优化作为两个优化子问题，交叉迭代直至逼近优化解，实现配电网综合重构优化基于改进Kruskal算法和无功优化的配电网综合重构优化方法的具体步骤如下：一、改进Kruskal算法(1)改进Kruskal算法的目标函数如下所示：式中，Ploss为系统中的有功损耗；VP为支路的有功损耗；m为系统的支路总和；(2)改进Kruskal算法的约束条件容量约束如下所示：Si≤Simax式中，Si为支路i或者标号为i变压器的负载能力；Simax为支路i或者标号为i变压器的最大负载能力；节点电压约束如下式所示：Uimin≤Ui≤Uimax式中，Ui为节点i的电压值；Uimin，Uimax为节点i的电压最小值和电压最大值；潮流约束如下式所示：式中，Pi，Qi，Ui为流入标号为i的节点内的有功功率，无功功率，及其电压大小；Gij，Bij，θij为节点标号i，j支路间的电导，电纳，相角差；n为系统的总节点数目；无环路及孤立节点：式中，sij为线路的状态变量，nb是节点总数，Ωl是支路集合，配电网重构问题求解的最优值是符合目标函数的最小生成树T，用l(eij)来表征边e的权值，e∈E，那么全部负荷节点和根节点的最小生成树T可以用下述方程式来表达：以网损为权值时，l(eij)＝ΔPij式中，ΔPij为支路ij的损耗值；T为权值和最小的支路形成的树；二、无功优化(1)无功优化目标函数：上式中：ΔU＝Uimax-UiminΔQG＝QGjmax-QGjmin式中，Ploss为系统的有功损耗；Ui，Uj分别表示节点i和节点j的电压值；Gij为节点i和节点j之间的导纳值；Bij为节点i和节点j之间的电纳值；δij为节点i和节点j之间的功角差；ΔU为节点电压上下限的差值；Uimax，Uimin分别为节点电压i的上限值和下限值；ΔQG为发电机输出无功上下限的差值；QGjmin，QGjmax为发电机标号为j的实际无功输出的下限和上限；QGj为发电机输出无功；为ΔUi为节点i电压越限值；ΔQGj为发电机无功输出越限值；N，M分别为负荷节点数量，发电机节点的数量；λV，λQ分别为节点电压越限时选取的罚系数；(2)无功优化约束条件：控制变量的约束条件如下：式中，UGimin，UGimax为发电机标号为i的电压下限和上限；UGi为发电机标号为i的电压；Timin，Timax为变压器标号为i在变比选择时档位的下限和上限；Ti变压器标号为i的变比；QCimin，QCimax为无功补偿时选择的标号为i电容器接入容量的下限和上限；QCi为无功补偿时选择的标号为i电容器接入容量；NG，NT，NC为发电机机可调机组的节点集合，全部有载调压电力变压器的支路组成的集合，全部的无功节点组成的集合；状态变量的约束条件如下：式中，QGjmin，QGjmax为发电机标号为j的实际无功输出的下限和上限；QGj为发电机输出无功；Uimin，Uimax为PQ节点i电压的下限和上限；Ui为节点i的电压值；潮流约束：式中，Pi，Qi，Ui为流入标号为i的节点内的有功功率，无功功率，及其电压大小；Gij，Bij，θij为节点标号i，j支路间的电导，电纳，相角差；n为系统的总节点数目；三、结合改进Kruskal算法和无功优化使用来回交叉迭代的方法逐步逼近优化解，具体步骤如下：1)对配电网进行潮流计算；2)采用改进Kruskal算法对配电网进行重构；3)在重构的基础上采用粒子群无功优化的算法对配电网进行无功优化；4)无功优化后形成新的参数网络，线路网损减小，以无功优化后的网损权值再次采用改进Kruskal算法对配电网进行重构；5)满足收敛最优解，输出重构优化结果；若不满足，重复3)—4)步骤。本专利技术的有益效果是：本专利技术结合改进Kruskal算法和配电网无功优化算法综合对配电网进行重构优化，实现对配电网综合重构优化的目的，对配电网规划有着重要意义。附图说明图1是本专利技术的改进Kruskal算法的流程图；图2是本专利技术的粒子群无功优化算法的流程图；图3是本专利技术的改进Kruskal算法和无功优化的配电网综合重构优化流程图；图4是用改进Kruskal算法对实施例中具体案例重构仿真与未重构的配电网节点电压标幺值的比较图；图5是改进Kruskal算法对实施例中具体案例重构仿真与改进Kruskal算法和无功优化的综合重构优化方法对实施例的重构仿真的配电网节点电压标幺值比较图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，对本专利技术作进一步说明。实施例1：如图1-5所示，本专利技术基于改进Kruskal算法和无功优化的配电网综合重构优化方法是这样实现：首先通过改进Kruskal算法，使改进的Kruskal算法能够避免Kruskal算法在配电网重构中的不足，保证配电网重构的成功性，然后将改进Kruskal算法与无功优化方法进行综合对配电网进行重构优化，建立以网损最小为目标函数，将重构和无功优化作为两个优化子问题，交叉迭代直至逼近优化解，实现配电网综合重构优化。基于改进Kruskal算法和无功优化的配电网综合重构优化方法的具体步骤如下：一、改进Kruskal算法(1)改进Kruskal算法的目标函数如下所示：式中，Ploss为系统中的有功损耗；VP为支路的有功损耗；m为系统的支路总和；(2)改进Kruskal算法的约束条件容量约束如下所示：Si≤Simax式中，Si为支路i或者标号为i变压器的负载能力；Simax为支路i或者标号为i变压器的最大负载能力；节点电压约束如下式所示：Uimin≤Ui≤Uimax式中，Ui为节点i的电压值；Uimin，Uimax为节点i的电压最小值和电压最大值；潮流约束如下式所示：式中，Pi，Qi，Ui为流入标号为i的节点内的有功功率，无功功率，及其电压大小；Gij，Bij，θij为节点标号i，j支路间的电导，电纳，相角差；n为系统的总节点数目；无环路及孤立节点：式中，sij为线路的状态变量，nb是节点总数，Ωl是支路集合，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电网综合重构优化方法，其特征在于：包括如下步骤：一、改进Kruskal算法(1)改进Kruskal算法的目标函数如下所示：min Ploss=Σi=1mVP]]>式中，Ploss为系统中的有功损耗；VP为支路的有功损耗；m为系统的支路总和；(2)改进Kruskal算法的约束条件容量约束如下所示：Si≤Simax式中，Si为支路i或者标号为i变压器的负载能力；Simax为支路i或者标号为i变压器的最大负载能力；节点电压约束如下式所示：Uimin≤Ui≤Uimax式中，Ui为节点i的电压值；Uimin，Uimax为节点i的电压最小值和电压最大值；潮流约束如下式所示：Pi=UiΣj=1nUj(Gijcosθij+Bijsinθij)Qi=UiΣj=1nUj(Gijsinθij-Bijcosθij)]]>式中，Pi，Qi，Ui为流入标号为i的节点内的有功功率，无功功率，及其电压大小；Gij，Bij，θij为节点标号i，j支路间的电导，电纳，相角差；n为系统的总节点数目；无环路及孤立节点：Σ(ij)∈Ωlsij=nb-1∀(ij)∈Ωl]]>式中，sij为线路的状态变量，nb是节点总数，Ωl是支路集合，配电网重构问题求解的最优值是符合目标函数的最小生成树T，用l(eij)来表征边e的权值，e∈E，那么全部负荷节点和根节点的最小生成树T可以用下述方程式来表达：T=minΣeijl(eij)]]>以网损为权值时，l(eij)＝ΔPij式中，ΔPij为支路ij的损耗值；T为权值和最小的支路形成的树；二、无功优化(1)无功优化目标函数：min f=Ploss+λVΣi=1N(ΔUiΔU)2+λQΣj=1M(ΔQGjΔQG)2]]>上式中：Ploss=Σi=1NUiΣj∈hUj(Gijcosδij+Bijsinδij)]]>ΔU＝Uimax‑UiminΔQG＝QGjmax‑QGjminΔUi=Ui-UimaxUi>Uimax0Uimin<Ui<UimaxUimax-UiUi<Uimin]]>ΔQGj=QGj-QGjmaxQGj>QGjmax0QGjmin<QGj<QGjmaxQGjmin-QGjQGjmin<QGj]]>式中，Ploss为系统的有功损耗；Ui，Uj分别表示节点i和节点j的电压值；Gij为节点i和节点j之间的导纳值；Bij为节点i和节点j之间的电纳值；δij为节点i和节点j之间的功角差；ΔU为节点电压上下限的差值；Uimax，Uimin分别为节点电压i的上限值和下限值；ΔQG为发电机输出无功上下限的差值；QGjmin，QGjmax为发电机标号为j的实际无功输出的下限和上限；QGj为发电机输出无功；为ΔUi为节点i电压越限值；ΔQGj为发电机无功输出越限值；N，M分别为负荷节点数量，发电机节点的数量；λV，λQ分别为节点电压越限时选取的罚系数；(2)无功优化约束条件：控制变量的约束条件如下：UGimin≤UGi≤UGimaxi=1,2,L,NGTmin≤Ti≤Tmaxi=1,2,L,NTQCimin≤QCi≤QCimaxi=1,2,L,NC]]>式中，UGimin，UGimax为发电机标号为i的电压下限和上限；UGi为发电机标号为i的电压；Timin，Timax为变压器标号为i在变比选择时档位的下限和上限；Ti变压器标号为i的变比；QCimin，QCimax为无功补偿时选择的标号为i电容器接入容量的下限和上限；QCi为无功补偿时选择的标号为i电容器接入容量；NG，NT，NC为发电机机可调机组的节点集合，全部有载调压电力变压器的支路组成的集合，全部的无功节点组成的集合；状态变量的约束条件如下：QGjmin≤QGj≤QGjmaxj=1,2,L,NGUimin≤Ui≤Uimaxj=1,2,L,NL]]>式中，QGjmin，QGjmax为发电机标号为j的实际无功输出的下限和上限；QGj为发电机输出无功；Uimin，Uimax为PQ节点i电压的下限和上限；Ui为节点i的电压值；潮流约束：Pi=UiΣj=1nUj(Gijcosθij+Bijsinθij)Qi=UiΣj=1nUj(Gijsinθij-Bijcos&th...

【技术特征摘要】
1.一种配电网综合重构优化方法，其特征在于：包括如下步骤：一、改进Kruskal算法(1)改进Kruskal算法的目标函数如下所示：minPloss=Σi=1mVP]]>式中，Ploss为系统中的有功损耗；VP为支路的有功损耗；m为系统的支路总和；(2)改进Kruskal算法的约束条件容量约束如下所示：Si≤Simax式中，Si为支路i或者标号为i变压器的负载能力；Simax为支路i或者标号为i变压器的最大负载能力；节点电压约束如下式所示：Uimin≤Ui≤Uimax式中，Ui为节点i的电压值；Uimin，Uimax为节点i的电压最小值和电压最大值；潮流约束如下式所示：Pi=UiΣj=1nUj(Gijcosθij+Bijsinθij)Qi=UiΣj=1nUj(Gijsinθij-Bijcosθij)]]>式中，Pi，Qi，Ui为流入标号为i的节点内的有功功率，无功功率，及其电压大小；Gij，Bij，θij为节点标号i，j支路间的电导，电纳，相角差；n为系统的总节点数目；无环路及孤立节点：Σ(ij)∈Ωlsij=nb-1∀(ij)∈Ωl]]>式中，sij为线路的状态变量，nb是节点总数，Ωl是支路集合，配电网重构问题求解的最优值是符合目标函数的最小生成树T，用l(eij)来表征边e的权值，e∈E，那么全部负荷节点和根节点的最小生成树T可以用下述方程式来表达：T=minΣeijl(eij)]]>以网损为权值时，l(eij)＝ΔPij式中，ΔPij为支路ij的损耗值；T为权值和最小的支路形成的树；二、无功优化(1)无功优化目标函数：minf=Ploss+λVΣi=1N(ΔUiΔU)2+λQΣj=1M(ΔQGjΔQG)2]]>上式中：Ploss=Σi=1NUiΣj∈hUj(Gijcosδij+Bijsinδij)]]>ΔU＝Uimax-UiminΔQG＝QGjmax-QGjminΔUi=Ui-UimaxUi>Uimax0Uimin<Ui<UimaxUimax-UiUi<Uimin]]>ΔQGj=QGj-QGjmaxQGj>QGjmax0QGjmin<QGj<QGjmaxQGjmin-QGjQGjmin<QGj]]>式中，Ploss为系统的有功损耗；Ui，Uj分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志坚，严俊，陈莎，张函，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53