一种基于遗传算法的馈线终端优化配置方法技术

本发明专利技术提供一种基于遗传算法的馈线终端优化配置方法，在配电网供电可靠性指标和负荷点停电时间约束条件下，以二遥馈线终端、三遥馈线终端总投资建立目标函数，并采用故障后果分析法进行可靠性评估，充分考虑二遥馈线终端、三遥馈线终端对配电系统可靠性和负荷点停电时间的影响，最后采用遗传算法对目标函数进行优化求解，能够解决二遥馈线终端、三遥馈线终端数量和位置的配置问题，为科学合理进行配电自动化规划设计和改造提供了参考。

【技术实现步骤摘要】
一种基于遗传算法的馈线终端优化配置方法
本专利技术涉及一种优化配置方法，具体涉及一种基于遗传算法的馈线终端优化配置方法。
技术介绍
智能电网的提出得到了世界上大部分国家的积极响应。智能电网是一个由配电网和输电网组成的电力系统，与传统电网相比具有可观测、可控制、自动化的特点。通过应用通信和计算机技术实现电网安全可靠的运行。我国作为一个电力大国，也积极发展智能电网，在技术上提出了三点要求能够实现信息化，自动化，互动化。配网是电网的重要组成部分，如何满足智能电网发展的要求，对配网的改造将会是一个有意义的研究课题。与发达国家相比我国投入在输电网的资金远大于配电网的，使得配电网的技术非常落后，无法满足用户对电力安全可靠性的要求，对配电网的改造非常有必要，因此配电网自动化被提出来。配电网是直接与用户相连的供电系统，随着社会经济的迅速发展，人民生活水平的提高用电量也随着增加，使得配网的结构也越来越复杂。配电网一旦发生故障，可能引发许多危害，电流过大时可能使设备烧坏，甚至引发大面积停电，造成极大的社会经济损失，影响人民的正常生活。因此快速的故障定位、故障隔离然后进行故障处理非常有必要，馈线终端为其提供了有力的技术保障，通过馈线终端上传的故障信息能够快速地定位区段和隔离区段，减少了停电时间，具有重要的工程实用意义。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种基于遗传算法的馈线终端优化配置方法，解决架空线路中馈线终端数量、位置及类型选择的优化配置问题，科学合理的优化配置馈线终端。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：本专利技术提供一种基于遗传算法的馈线终端优化配置方法，其特征在于：所述方法包括：步骤1：计算最小隔离区域等值参数，并组建新的配电网；步骤2：对安装馈线终端的开关进行编码，并将迭代次数p和种群个体计数k均置为1；步骤3：划分最小二遥隔离区域和最小三遥隔离区域，并对最小隔离区域的停电时间进行分类；步骤4：计算配电网的可靠性指标；步骤5：建立馈线终端优化配置模型，并基于遗传算法求解馈线终端优化配置模型。根据配电网结构参数并以配电网中开关为边界形成的区域即为最小隔离区域；所述最小隔离区域等值参数包括年平均故障率λ、馈线段长度之和l和平均功率λ、l、分别表示为：λ＝∑λilil＝∑li其中，λi是第i条馈线段年平均故障率，li是第i条馈线段的长度，Nj为负荷点j的用户数，Pj为负荷点j的平均功率。以开关和最小隔离区域组建新的配电网，所述新的配电网用于描述开关与最小隔离区域之间的连接关系；定义θ1为最小隔离区域编号的集合，θ2为最小隔离区域线路参数的集合，θ3为最小隔离区域之间连接关系的集合，有：θ1＝{最小隔离区域编号}，θ2＝{最小隔离区域的年平均故障率、最小隔离区域的用户数、最小隔离区域的负荷}，θ3＝{最小隔离区域父开关，最小隔离区域子开关数量，最小隔离区域子开关}。所述步骤2中，对安装馈线终端的开关进行编码包括：设0表示该开关不安装馈线终端，2表示该开关安装二遥馈线终端，3表示该开关安装三遥馈线终端，同时随机生成列数为配电网中馈线终端可安装位置总数、行数为种群大小的初始种群矩阵，初始种群矩阵中包含0、2、3三个元素，并默认开关终端安装三遥馈线终端。初始种群矩阵中的每行即为单个个体，其对应一种馈线终端安装策略，对初始种群矩阵中第k个个体以馈线终端为边界进行最小二遥隔离区域划分，所述最小二遥隔离区域中不包括馈线终端，其用于确定故障发生时的范围；对初始种群矩阵中第k个个体以三遥馈线终端为边界进行最小三遥隔离区域划分，所述最小三遥隔离区域中不包括三遥馈线终端，其用于确定不受影响的最小隔离区域。定义最小隔离区域至主电源方向为上游方向，上游方向第一个开关为父开关，定义最小隔离区域远离主电源方向为下游方向，下游方向相邻开关为子开关；开关安装馈线终端后，假设故障发生在线路末端，故障处理时间用T表示，有：T＝t1+t2+t3其中，t1为故障查找时间，巡线起点为最小二遥隔离区域上游第一个开关，且t1＝σ∑Li，σ为单位长度线路巡线时间，Li为查找所经过的第i条馈线段的长度之和，t2为单个开关人工隔离时间，t3为故障处理时间。根据故障恢复策略枚举各最小隔离区域发生的故障，并对最小隔离区域的停电时间进行分类；对最小隔离区域的停电时间进行分类包括：1)停电时间为0的区域：最小隔离区域停电时间为0的区域表示最小三遥隔离区域上游方向的区域，以及最小三遥隔离区域下游方向有开关的区域；2)停电时间为kt2的区域：停电时间为kt2的区域不包括停电时间为0的区域，其表示在父开关和子开关全部安装馈线终端且先隔离故障所在区域再查找故障的情况下，上游方向安装三遥馈线终端的开关与父开关之间的区域，以及下游方向有联络且子开关与其下游最小三遥隔离区域上游方向开关之间的区域，k为需人工隔离的开关数量；3)停电时间为t1+kt2的区域：停电时间为t1+kt2的区域不包括停电时间为0的区域，其表示在父开关和子开关非全部安装馈线终端且先隔离故障所在区域再查找故障的情况下，上游方向安装三遥馈线终端的开关与父开关之间的区域，以及下游方向有联络且子开关与其下游最小三遥隔离区域上游方向开关之间的区域，k为需人工隔离的开关数量；4)停电时间为t1+t3的区域：停电时间为t1+t3的区域表示在父开关安装三遥馈线终端、下游方向有联络时子开关也安装三遥馈线终端的情况下，故障所在区域以及下游方向无联络的子开关的下游方向区域；5)停电时间为t1+kt2+t3的区域：停电时间为t1+kt2+t3的区域表示故障所在区域以及下游方向无联络的子开关的下游方向区域，k为需人工隔离的开关数量。所述步骤4中，配电网的可靠性指标包括负荷点年停电时间U、配电网平均供电可用度指标ASAI和配电网总供电不足指标ENS，有：U＝∑UjENS＝∑LajUj其中，Uj为负荷点j的年平均停电时间，Nj为负荷点j的用户数，Laj为负荷点j的平均负荷。所述步骤5中，以安装馈线终端的总投资最小为目标建立所述馈线终端优化配置模型，所述馈线终端优化配置模型包括目标函数和约束条件；所述目标函数表示为：minC＝mC2+nC3其中，C为某种馈线终端配置策略中安装馈线终端的总投资，m、n分别为某种馈线终端配置策略下二遥馈线终端和三遥馈线终端的数量，C2为单个二遥馈线终端的配置单价，C3为单个三遥馈线终端的配置单价；所述约束条件包括可靠性约束和用户约束：所述可靠性约束表示为：其中，R为某种馈线终端配置策略下的配电网供电可靠性指标，Rthr为给定的配电网最低可靠性指标，R0为开关全部不安装馈线终端下的配电网可靠性指标，R3为开关全部安装三遥馈线终端下的配电网可靠性指标；所述用户约束表示为：其中，Uh表示第h个最小隔离区域中用户年停电时间，Uhthr表示第h个最小隔离区域中用户年停电时间最低要求值，Uh0表示第h个最小隔离区域中用户全部不安装馈线终端的年停电时间，Uh3表示第h个最小隔离区域中用户全部安装三遥馈线终端的年停电时间；根据目标函数计算种群中第k个个体的目标函数值，并判断是否满足约束条件，若不满足，第k个个体的适应值C'＝Wf×C，其中Wf为惩罚因子；若满足，则第k个个体的适应值C′＝C。基于遗传算法求解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于遗传算法的馈线终端优化配置方法，其特征在于：所述方法包括：步骤1：计算最小隔离区域等值参数，并组建新的配电网；步骤2：对安装馈线终端的开关进行编码，并将迭代次数p和种群个体计数k均置为1；步骤3：划分最小二遥隔离区域和最小三遥隔离区域，并对最小隔离区域的停电时间进行分类；步骤4：计算配电网的可靠性指标；步骤5：建立馈线终端优化配置模型，并基于遗传算法求解馈线终端优化配置模型。

【技术特征摘要】
1.一种基于遗传算法的馈线终端优化配置方法，其特征在于：所述方法包括：步骤1：计算最小隔离区域等值参数，并组建新的配电网；步骤2：对安装馈线终端的开关进行编码，并将迭代次数p和种群个体计数k均置为1；步骤3：划分最小二遥隔离区域和最小三遥隔离区域，并对最小隔离区域的停电时间进行分类；步骤4：计算配电网的可靠性指标；步骤5：建立馈线终端优化配置模型，并基于遗传算法求解馈线终端优化配置模型。2.根据权利要求1所述的基于遗传算法的馈线终端优化配置方法，其特征在于：根据配电网结构参数并以配电网中开关为边界形成的区域即为最小隔离区域；所述最小隔离区域等值参数包括年平均故障率λ、馈线段长度之和l和平均功率λ、l、分别表示为：λ＝∑λilil＝∑li其中，λi是第i条馈线段年平均故障率，li是第i条馈线段的长度，Nj为负荷点j的用户数，Pj为负荷点j的平均功率。3.根据权利要求2所述的基于遗传算法的馈线终端优化配置方法，其特征在于：以开关和最小隔离区域组建新的配电网，所述新的配电网用于描述开关与最小隔离区域之间的连接关系；定义θ1为最小隔离区域编号的集合，θ2为最小隔离区域线路参数的集合，θ3为最小隔离区域之间连接关系的集合，有：θ1＝{最小隔离区域编号}，θ2＝{最小隔离区域的年平均故障率、最小隔离区域的用户数、最小隔离区域的负荷}，θ3＝{最小隔离区域父开关，最小隔离区域子开关数量，最小隔离区域子开关}。4.根据权利要求1所述的基于遗传算法的馈线终端优化配置方法，其特征在于：所述步骤2中，对安装馈线终端的开关进行编码包括：设0表示该开关不安装馈线终端，2表示该开关安装二遥馈线终端，3表示该开关安装三遥馈线终端，同时随机生成列数为配电网中馈线终端可安装位置总数、行数为种群大小的初始种群矩阵，初始种群矩阵中包含0、2、3三个元素，并默认开关终端安装三遥馈线终端。5.根据权利要求4所述的基于遗传算法的馈线终端优化配置方法，其特征在于：初始种群矩阵中的每行即为单个个体，其对应一种馈线终端安装策略，对初始种群矩阵中第k个个体以馈线终端为边界进行最小二遥隔离区域划分，所述最小二遥隔离区域中不包括馈线终端，其用于确定故障发生时的范围；对初始种群矩阵中第k个个体以三遥馈线终端为边界进行最小三遥隔离区域划分，所述最小三遥隔离区域中不包括三遥馈线终端，其用于确定不受影响的最小隔离区域。6.根据权利要求1所述的基于遗传算法的馈线终端优化配置方法，其特征在于：定义最小隔离区域至主电源方向为上游方向，上游方向第一个开关为父开关，定义最小隔离区域远离主电源方向为下游方向，下游方向相邻开关为子开关；开关安装馈线终端后，假设故障发生在线路末端，故障处理时间用T表示，有：T＝t1+t2+t3其中，t1为故障查找时间，巡线起点为最小二遥隔离区域上游第一个开关，且t1＝σ∑Li，σ为单位长度线路巡线时间，Li为查找所经过的第i条馈线段的长度之和，t2为单个开关人工隔离时间，t3为故障处理时间。7.根据权利要求6所述的基于遗传算法的馈线终端优化配置方法，其特征在于：根据故障恢复策略枚举各最小隔离区域发生的故障，并对最小隔离区域的停电时间进行分类；对最小隔离区域的停电时间进行分类包括：1)停电时间为0的区域：最小隔离区域停电时间为0的区域表示最小三遥隔离区域上游方向的区域，以及最小三遥隔离区域下游方向有开关的区域；2)停电时间为kt2的区域：停电时间为kt2的区域不包括停电时间为0的区域，其表示在父开关和子开关全部安装馈线终端且先隔离故障所在区域再查找故障的情况下，上游方向安装三遥馈线终端的开关与父开关之间的区域，以及下游方向有联络且子开关与...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，史常凯，熊伟兵，周勐，李立生，孙勇，房牧，邵志敏，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网山东省电力公司电力科学研究院，国网山东省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11