電網(wǎng)優(yōu)化控制方法論文

1、摘要配電網(wǎng)優(yōu)化控制方法在理論上有許多控制方法 , 但是在實(shí)際 應(yīng)用過程中 , 因?yàn)橛性S多不確定因素 ,簡(jiǎn)化了約束條件 ,并進(jìn)行綜合考 慮, 從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行的目的。本文在配電自動(dòng)化的基礎(chǔ)上進(jìn)一步闡述配電網(wǎng)優(yōu)化控制的方法。關(guān)鍵詞配電網(wǎng) ;優(yōu)化控制; 方法一、配電自動(dòng)化配電自動(dòng)化系統(tǒng)的 功能基本有 5 個(gè)方面即配電、故障管理、負(fù)荷管理、自動(dòng)繪圖規(guī)范設(shè) 理, 地理信息系統(tǒng)和配電網(wǎng)高級(jí)應(yīng)用。同輸電網(wǎng)的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)一樣 , 配電網(wǎng)的也是配電自動(dòng)化的基 礎(chǔ),只是數(shù)據(jù)采集的內(nèi)容不一樣 ,目的也不一樣 , 配電針對(duì)變電站以下 的配電網(wǎng)絡(luò)和用戶 , 目的是為提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。但是, 僅僅是配電的三遙功能 ,并不能

2、稱為配電自動(dòng)化系統(tǒng) , 必須 在配電基礎(chǔ)上增加饋線自動(dòng)化功能。饋線自動(dòng)化的基本功能應(yīng)包括饋線故障的自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)隔離、 自動(dòng)恢復(fù)。配網(wǎng)故障診斷是一個(gè)復(fù)雜的問題 , 根據(jù)配網(wǎng)實(shí)際情況和故障情況 的差別, 診斷的步驟與方法不同。診斷方案應(yīng)適用于單相接地故障、 相一相故障、 相一相接地故障 和三相故障。使用范圍為中性點(diǎn)不接地或小電流接地系統(tǒng)。為了完成的功能 , 配電除了可以采集正常情況下的饋線狀態(tài)量 , 還應(yīng)對(duì)故障期間的饋線狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的捕捉 ; 除可進(jìn)行人工遠(yuǎn)程控制 還應(yīng)對(duì)饋線設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制 , 以便實(shí)現(xiàn)故障的自動(dòng)隔離和自動(dòng)恢復(fù)。二、配電網(wǎng)優(yōu)化控制方法為了降低預(yù)想事故集中的擾動(dòng)帶來的損 失,減少

3、事故后的操作代價(jià) ,使系統(tǒng)從不安全狀態(tài)回到正常狀態(tài) , 所采 取的一系列控制措施。如果系統(tǒng)進(jìn)入緊急狀態(tài) , 此時(shí)進(jìn)行的防止事故擴(kuò)大的操作稱為緊 急控制, 使系統(tǒng)進(jìn)入待恢復(fù)狀態(tài)。對(duì)處于待恢復(fù)狀態(tài)的系統(tǒng) , 需要采取負(fù)荷轉(zhuǎn)供和負(fù)荷切除等手段 以盡快的給盡可能多的失電負(fù)荷恢復(fù)電能供應(yīng)。本文將重點(diǎn)討論恢復(fù)控制中的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、 電容器投切以及相關(guān)的 綜合優(yōu)化方法。1、配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)是通過選擇分段開關(guān)、聯(lián)絡(luò)斷路器的開合狀態(tài) , 來改變網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) , 以達(dá)到減少網(wǎng)損、平衡負(fù)荷、提高電壓質(zhì)量、 實(shí)現(xiàn)最佳運(yùn)行方式的目的。網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)是一個(gè)比較復(fù)雜的問題 ,它是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化 , 從數(shù)學(xué) 模型來看

4、,屬于非線性組合優(yōu)化問題。如果系統(tǒng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和電氣狀況允許 , 對(duì)每一個(gè)單重故障 , 將可 以找到多個(gè)可行的轉(zhuǎn)供方案 ,方案越多 ,一則可以粗略的認(rèn)為該系統(tǒng) 的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)越堅(jiān)強(qiáng)。在樹枝沒有聯(lián)絡(luò)斷路器存在的配電網(wǎng)中是不存在重構(gòu)問題的 , 所 以配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)理論的推導(dǎo)都是基于配電網(wǎng)具有環(huán)形結(jié)構(gòu)開環(huán)運(yùn)行 的網(wǎng)絡(luò)。在配電網(wǎng)中存在大量的常閉分段斷路器和少量的常開聯(lián)絡(luò)斷路 器, 隨著負(fù)荷的波動(dòng)或者故障的原因 ,各條饋線在輕載與重載之間轉(zhuǎn) 換,配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)允許其開合交換支路 ,平衡各條饋線之間的負(fù)荷 , 這 不但可以增加各條饋線的穩(wěn)定裕量 ,消除過載,提高其安全性 ,還可以 提高總體的電壓質(zhì)量 ,降低網(wǎng)損,

5、提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。配電網(wǎng)重構(gòu)是一個(gè)有約束的、非線性、整數(shù)組合優(yōu)化問題 , 通常 以網(wǎng)損最小為目標(biāo)函數(shù) , 以電壓質(zhì)量、線路變壓器容量等為約束條件 , 目前配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的算法有很多 , 諸如最短路徑法、遺傳算法、快 算支路交換算法、窮舉搜索法等 ,這些算法都在處理目標(biāo)函數(shù)上 ,在不 同的方面取得了一定的進(jìn)展 , 但是考慮到網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)在實(shí)際中僅是配網(wǎng) 優(yōu)化控制的一個(gè)方面 , 是在多目標(biāo)決策下的一種優(yōu)化 ,還需要受到其 它優(yōu)化目標(biāo)的限制 , 所以這些網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)算法在實(shí)際應(yīng)用中還需要做一 定的調(diào)整。2、電容器的投切。電容器投切在一般的配電網(wǎng)優(yōu)化中 , 主要作用就是改善電能質(zhì)量 和降低網(wǎng)損 , 電容器的投

6、切對(duì)配電網(wǎng)的優(yōu)化控制有著很重要的意義。長(zhǎng)期以來 ,研究規(guī)劃階段電容器優(yōu)化配置的文獻(xiàn)比較多 , 對(duì)運(yùn)行 中電容器優(yōu)化投切的研究還非常有限。后來許多學(xué)者就電容器的投切策略做了大量的研究 , 還有些學(xué)者 針對(duì)配電網(wǎng)的模型進(jìn)行了研究 , 并對(duì)相應(yīng)的算法做了進(jìn)一步改進(jìn)。比如在中低壓配電網(wǎng)中 , 三相負(fù)荷由于是隨機(jī)變化的 ,且一般不 平衡, 但大多數(shù)對(duì)電容器優(yōu)化投切的研究是建立在三相負(fù)荷平衡的假 設(shè)條件上的。三相負(fù)荷不平衡會(huì)導(dǎo)致供電點(diǎn)三相電壓、電流的不平衡 , 進(jìn)而增 加線路損耗 , 同時(shí)會(huì)對(duì)接在供電點(diǎn)上的電機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。因此許多學(xué)者開始研究三相模型 , 其中有人提出了一種配電網(wǎng)中 三相不平衡負(fù)荷的

7、補(bǔ)償方法 , 還有些文獻(xiàn)利用三相負(fù)荷模型進(jìn)行電容 器優(yōu)化投切的研究 , 取得了較好的效果。就優(yōu)化方法而言 , 不少文獻(xiàn)和著作都介紹了各種各樣的算法 , 具 體可以分為兩類數(shù)學(xué)模型的解析算法和優(yōu)化問題的人工智能算法。前者主要有非線性規(guī)劃、線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、混合整數(shù)規(guī)劃和 動(dòng)態(tài)規(guī)劃等算法 ; 后者有人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)算法、遺傳算法、模擬退火 算法、算法和搜索法等現(xiàn)代啟發(fā)式算法。解析算法迭代次數(shù)少 ,收斂速度快 ,但得到的往往是局部最優(yōu)解。 智能算法計(jì)算速度較慢 , 但在全局最優(yōu)性方面較好。 在實(shí)際應(yīng)用中 , 采用解析類算法的相對(duì)多一點(diǎn)。3、綜合優(yōu)化。如果將考慮安全性的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和電容器投切結(jié)合起來 ,

8、 這就是計(jì) 及安全性的配電網(wǎng)綜合優(yōu)化。配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)是一個(gè)有約束的整數(shù)規(guī)劃問題 , 配電網(wǎng)絡(luò)電容器投 切是個(gè)非線性整數(shù)規(guī)劃問題 , 即使單獨(dú)考慮其中一個(gè)問題就已經(jīng)十分 復(fù)雜, 若將它們綜合起來考慮就會(huì)更加復(fù)雜 ,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化影響著 電容器投切 , 電容器投切又反過來影響網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化 ,二者相互影 響。對(duì)大規(guī)模配電網(wǎng)而言 , 有一種解決辦法就是將綜合優(yōu)化問題分解 成網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和電容器投切兩個(gè)優(yōu)化子問題 , 對(duì)這兩個(gè)子問題進(jìn)行交替 迭代逐步逼近最優(yōu)解。即在重構(gòu)算法的優(yōu)化過程中所得到的每一個(gè)可行重構(gòu)方案的基 礎(chǔ)上, 加載電容器投切過程 , 得到基于該重構(gòu)方案的一個(gè)綜合優(yōu)化解 , 然后依據(jù)目標(biāo)函數(shù)交替

9、迭代 , 向最優(yōu)解不斷逼近 , 直到獲得最終可行 方案。這種配電網(wǎng)預(yù)防控制的綜合優(yōu)化方法 , 由于所針對(duì)問題及求解過 程的復(fù)雜性 , 使得在線應(yīng)用具有一定的困難 , 一般用在離線的運(yùn)行規(guī) 劃、安全性分析與調(diào)度當(dāng)中。電容器采用基于遺傳算法的投切方法進(jìn)行計(jì)算 , 在現(xiàn)有的補(bǔ)償設(shè) 備基礎(chǔ)上 , 以網(wǎng)損最小為目標(biāo) , 在滿足電壓約束前提下 , 使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)有 功損耗最小。而網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)通過仿真配電網(wǎng)潮流的計(jì)算和網(wǎng)損的評(píng)估 , 來對(duì)配電 網(wǎng)進(jìn)行重構(gòu) , 確定最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。若單純以配電網(wǎng)的網(wǎng)損作為衡量指標(biāo) , 則只做電容器投切的算法 效果最好, 綜合優(yōu)化的次之 ,重構(gòu)的效果相對(duì)最差 ,但是從配電網(wǎng)整體 綜合優(yōu)化的角度來看 , 綜合優(yōu)化的方法則有可取之處 ,具體選擇哪一 種算法, 需要根據(jù)實(shí)際配電網(wǎng)的運(yùn)行情況來加以考量。三、結(jié)束語(yǔ)配電網(wǎng)優(yōu)化控制方法在理論上已經(jīng)有許多控制的方法 但在實(shí)際的應(yīng)用過程中 ,由于存在著許多不確定因素 , 如環(huán)境因素、政 府政策等 , 最優(yōu)化的結(jié)果很可能是個(gè)綜合、 折衷的結(jié)果 , 而不是單個(gè)方 面優(yōu)化后的最佳結(jié)果。配電網(wǎng)的運(yùn)行是多個(gè)指標(biāo)的綜合體現(xiàn) ,在具體的操作中 , 可以考 慮如何將這些約束條件進(jìn)行簡(jiǎn)化處理 ,并進(jìn)行綜合考慮 , 從而達(dá)到配 電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的目的。參考文