畢業(yè)設(shè)計（論文）-含主動配網(wǎng)的電網(wǎng)重構(gòu)

HUNANUNIVERSITY畢業(yè)設(shè)計(論文)論文題目學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號專業(yè)班級電自1104班學(xué)院名稱電氣與信息工程學(xué)院指導(dǎo)老師學(xué)院院長2015年06月06日 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）第頁頁湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第一章緒論1.1研究背景與意義1.1.1配電網(wǎng)重構(gòu)電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電以及用電等組成的生產(chǎn)與消費(fèi)的系統(tǒng)。配電網(wǎng)主要由架空線路、電纜、桿塔、變壓器、隔離開關(guān)等設(shè)施組成。配電網(wǎng)是電力用戶使用電能前最后一個電力樞紐環(huán)節(jié)，它直接影響著電力用戶的電能質(zhì)量。配電網(wǎng)在基本運(yùn)行狀態(tài)下，有大量的常閉的分段開關(guān)和常開的聯(lián)絡(luò)開關(guān)。配電網(wǎng)重構(gòu)[1]分為兩種情況。一種是當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生故障后西需要恢復(fù)，通過控制開關(guān)閉合切除故障區(qū)，恢復(fù)非故障區(qū)的供電，稱為故障后重構(gòu)或者被動重構(gòu)。另一種是指在配電網(wǎng)的正常運(yùn)行狀態(tài)下也可以通過開關(guān)的開合狀態(tài)，讓配電網(wǎng)處于更好的運(yùn)行方式，降低網(wǎng)損、提高電壓質(zhì)量等，稱為配電網(wǎng)優(yōu)化重構(gòu)或者被動重構(gòu)。因此，配電網(wǎng)重構(gòu)是指在保證配電網(wǎng)正常運(yùn)行條件下，即呈輻射狀、滿足饋線熱容、電壓降落要求和變壓器容量等條件下，通過改變分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)的開和狀態(tài)，確定使配電網(wǎng)某一指標(biāo)或者幾個指標(biāo)(如:配電網(wǎng)網(wǎng)損最低、負(fù)荷均衡或提高供電電壓質(zhì)量等)最優(yōu)的配電網(wǎng)運(yùn)行方式[2]?？梢姡ㄟ^電網(wǎng)重構(gòu)，運(yùn)行人員可以在現(xiàn)有設(shè)施的基礎(chǔ)上，有效提高配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性和供電可靠性。1.1.2主動配電網(wǎng)近幾年來，隨著能源的短缺、負(fù)荷的加大以及人們對于生活質(zhì)量要求的提高，傳統(tǒng)配電網(wǎng)已經(jīng)不能滿足人們生活工作的需要。配電網(wǎng)也逐步趨于智能化建設(shè)，我國正在大力推進(jìn)智能電網(wǎng)的研究建設(shè)工作。為了適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的需求，傳統(tǒng)配電網(wǎng)已經(jīng)逐漸的從被動模式轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃幽Ｊ健８鶕?jù)2008年國際電網(wǎng)會議（CIGRE）中，C6.11工作組提出的觀點(diǎn)，主動配電網(wǎng)（ActiveDistributionNetwork,ADN）被定義為可以控制分布式能源（DistributedEnergyResources,DER）組合（如發(fā)電機(jī)，負(fù)載和儲存系統(tǒng)）的配電網(wǎng)。工作人員（DSOs）可以通過靈活的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的潮流，在合適的監(jiān)管條件和具備接入準(zhǔn)許的情況下，分布式電源可以為配電網(wǎng)提供電源支撐作用[3]。表1.1主動配電網(wǎng)的主要特點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施的要求、規(guī)格應(yīng)用動力、利益保護(hù)潮流堵塞管理提高電網(wǎng)靈活性通信數(shù)據(jù)收集和管理提高資源利用率現(xiàn)有系統(tǒng)的接入點(diǎn)電壓管理提高DG的滲透率靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)DG和分布式負(fù)載管理選擇堅強(qiáng)電網(wǎng)快速重構(gòu)提高穩(wěn)定性DER包括分布式電源（DistributedGeneration，DG）、分布式儲能（ElectricalEnergygeneration，EES）、可控負(fù)荷（ControllableLoad，CL）。其中DG指的是安裝在用戶附近的并不直接與輸電系統(tǒng)相連接的清潔環(huán)保的小型發(fā)電系統(tǒng)或者能源儲存裝置。它可以有效解決能源緊張問題，減少傳統(tǒng)能源給環(huán)境帶來的污染。主動配電網(wǎng)要求對DG有靈活的調(diào)度能力、獨(dú)立的監(jiān)控[4]。在電網(wǎng)重構(gòu)時，DG可以對電網(wǎng)提供保護(hù)支撐作用，達(dá)到反饋用戶的需求、改善配電網(wǎng)性能的目的。因此，傳統(tǒng)配電網(wǎng)的故障保護(hù)裝置和配電網(wǎng)重構(gòu)方案并不適合擁有高DG滲透率的主動配電網(wǎng)。1.2研究現(xiàn)狀1.2.1電網(wǎng)重構(gòu)的研究現(xiàn)狀國內(nèi)外研究人員已對電網(wǎng)重構(gòu)方法有了大量研究，基本上可以分為傳統(tǒng)數(shù)學(xué)優(yōu)化法、啟發(fā)式算法和人工智能法。傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)算法優(yōu)化作為貪婪的尋優(yōu)算法，計算時間過久，不能解決復(fù)雜配網(wǎng)系統(tǒng)問題，不能保證獲得全局最優(yōu)解。1、啟發(fā)式算法啟發(fā)式算法（heuristicalgorithm)是一個基于直觀或經(jīng)驗(yàn)構(gòu)造的算法。有元啟發(fā)式算法（metaheuristic）和近幾年發(fā)展的超啟發(fā)式算法（Hyper-HeuristicAlgorithm），包括支路交換法、最優(yōu)流模式法等。支路交換法(BranchExchange，BE)是通過計算配電網(wǎng)的初始潮流和網(wǎng)損，每次合一個聯(lián)絡(luò)開關(guān)，形成環(huán)網(wǎng)，然后打開一個分段開關(guān)使配電網(wǎng)恢復(fù)成輻射狀。最優(yōu)流模式(OptimalFlowPattern，OFP)是再此基礎(chǔ)上以功耗最小為目標(biāo)函數(shù)，滿足求得的電流分布是系統(tǒng)的最優(yōu)流模式[5]。文獻(xiàn)[6]采用兩種混合啟發(fā)式的方法求解配電網(wǎng)重構(gòu)問題，先用最小電流法循環(huán)搜索最優(yōu)節(jié)點(diǎn)，然后固定在其附近循環(huán)矯正以獲得最佳重構(gòu)。文獻(xiàn)[7]采用最小支流法求解輻射狀配電網(wǎng)的重構(gòu)問題，使每個開關(guān)都存在循環(huán)更新機(jī)制。人工智能算法人工智能算法[8]也稱為“軟計算”，是L.Zadeh與1994年提出的模擬人類或者自然界中的現(xiàn)象的規(guī)律來求解不確定的非線性問題，包括遺傳算法、粒子群算方法、蟻群算法、禁忌搜索法等算法及它們的混合使用。1）遺傳算法遺傳算法[9]（GeneticAlgorithm,GA），通過模擬自然進(jìn)化過程和遺傳學(xué)生物繁殖過程搜索最優(yōu)解，是一種經(jīng)典的啟發(fā)式搜索算法。本身容易實(shí)現(xiàn)，覆蓋范圍大，利于全局擇優(yōu)。較高的適應(yīng)能力，組合優(yōu)化，并行計算。文獻(xiàn)[10]采用遺傳算法求解電網(wǎng)重構(gòu)中的開關(guān)切換和變壓器抽頭調(diào)整問題。文獻(xiàn)[11]提出了基于虛擬集群技術(shù)的遺傳算法，用來實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)重構(gòu)的并行運(yùn)算。文獻(xiàn)[12]采用種群規(guī)模自適應(yīng)的遺傳算法求解配電網(wǎng)重構(gòu)問題，具有更好的收斂性能和全局尋優(yōu)能力。文獻(xiàn)[13]采用改進(jìn)的自適應(yīng)遺傳算法對故障后的配電網(wǎng)進(jìn)行回恢復(fù)重構(gòu)，根據(jù)種群進(jìn)化的情況改進(jìn)交叉率、變異率等參數(shù)，提高收斂速度，保護(hù)最優(yōu)解。2）粒子群算法粒子群算法[14]（ParticleSwarmOptimization，PSO）來源于鳥群尋找食物的行為，通過迭代尋找最優(yōu)解，通過適應(yīng)度評價品質(zhì)。與遺傳算法都具有并行性，但是粒子群算法可以改造優(yōu)化表現(xiàn)較差的解，使整個群體靠近最優(yōu)化方向。該算法調(diào)整參數(shù)少，規(guī)則簡單，實(shí)現(xiàn)容易、精度高、收斂快。文獻(xiàn)[15]對基本二進(jìn)制粒子群算法從從慣性權(quán)重和學(xué)習(xí)因子的選取及粒子相似性控制2個方面進(jìn)行改進(jìn)。文獻(xiàn)[16]采用混合遺傳二進(jìn)制粒子群優(yōu)化算法求解配電網(wǎng)故障恢復(fù)和最優(yōu)重構(gòu)問題，該混合算法能較快的收斂到全局最優(yōu)解。3）蟻群算法蟻群算法[17]（antcolonyoptimization,ACO）來源于螞蟻尋找食物時發(fā)現(xiàn)路徑的行為，通過信息素尋找優(yōu)化路徑。蟻群優(yōu)化算法最初用于解決旅行商（TSP）問題，后來經(jīng)過大量研究改進(jìn)，在電力系統(tǒng)問題中也得到很好地應(yīng)用，是一種并行分布式計算。文獻(xiàn)[18]將免疫機(jī)制引入蟻群算法求解配電網(wǎng)故障恢復(fù)問題，擴(kuò)大了蟻群的搜索范圍，有利于尋找全局最優(yōu)解，避免停滯。文獻(xiàn)[19]采用最大最小蟻群算法（MMAS），限制了信息素的取值范圍，提高算法收斂速度的同時，減小了陷入局部最優(yōu)解的概率。4）禁忌搜索算法禁忌搜索算法[20]（TabuSearch）模擬人類思維的過程，是一種亞啟發(fā)式(meta-heuristic)隨機(jī)搜索算法。禁忌搜索就是將優(yōu)化過程記錄，建立Tabu表來避免重復(fù)工作，指導(dǎo)下一步搜索，這樣可以有效避免陷入局部最優(yōu)解。文獻(xiàn)[21]采用改進(jìn)后的禁忌算法，應(yīng)用于5聯(lián)絡(luò)線33節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中，驗(yàn)證了該算法在計算時間和效率上的優(yōu)越性。文獻(xiàn)[22]提出一種基于開關(guān)交換法的禁忌搜索算法法配網(wǎng)重構(gòu)。先用開關(guān)交換法有效排除不可行解，再利用禁忌搜索法在備選范圍中尋找全局最優(yōu)解。5）模擬退火法模擬退火算法[23]（SimulateAnnealArithmetic，SAA）通過模擬熱力學(xué)中金屬退火原理及Metropolis抽樣法，向目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化的同時，接受目標(biāo)函數(shù)劣化的情況，以一定的概率跳出局部最優(yōu)解。具有很好的魯棒性，即不依賴于初始值的選擇。文獻(xiàn)[24]中在傳統(tǒng)蟻群算法的基礎(chǔ)上，加入模擬退火算法和精英策略，求解配電網(wǎng)重構(gòu)問題。快速搜索全局最優(yōu)解的同時，改善了尋優(yōu)質(zhì)量。6）多代理系統(tǒng)多代理系統(tǒng)[25]（Multi-AgentSystem，MAS）以代理為單元，通過代理感應(yīng)周圍開放環(huán)境的變化，從而使系統(tǒng)采取相應(yīng)的行動。代理由管理、組織和協(xié)調(diào)三個功能層組成。多代理系統(tǒng)特別適用于需要很據(jù)空間、時間、功能等分解的動態(tài)復(fù)雜問題。文獻(xiàn)[26]針對高壓配電網(wǎng)，建立了三層多代理恢復(fù)模型，逐步生成階段性的故障恢復(fù)方案。文獻(xiàn)[27]采用多代理系統(tǒng)，求解考慮負(fù)荷控制的含分布式電源配電網(wǎng)恢復(fù)供電的問題。建立的多代理系統(tǒng)劃分為重要負(fù)荷代理、負(fù)荷全局控制代理、分布式電源代理、微電網(wǎng)代理四個部分。算例驗(yàn)證，該方法具有高效性和實(shí)用性。7）和聲搜索法和聲搜索算法（HarmonySearchAlgorithm，HSA）是一種新近問世的啟發(fā)式全局搜索算法。模擬了樂隊中，樂師們憑借記憶，反復(fù)調(diào)整各樂器的音調(diào)，最終達(dá)到一個美妙的和聲狀態(tài)。將樂器類比變量，各樂器的和聲類比為解向量，評價相當(dāng)于目標(biāo)函數(shù)。該算法較遺傳算法、模擬退火算法和禁忌搜索展示了更好的性能。文獻(xiàn)[28]先利用啟發(fā)式規(guī)則壓縮搜索范圍，然后利用和聲算法在有效解范圍內(nèi)進(jìn)行全局尋優(yōu)。該方法可以在較大的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模中保持較好的搜索能力，并快速搜索到全局最優(yōu)解。文獻(xiàn)[29]利用元啟發(fā)式和聲搜索法重構(gòu)并確定配電網(wǎng)中分布式電源的最佳位置。該方法可有效解決含分布式電網(wǎng)的配電網(wǎng)重構(gòu)問題。8）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ArtificialNeuralNetwork，ANN），是一種以模擬大腦神經(jīng)元活動的數(shù)學(xué)模型。ANN由大量處理單元互相關(guān)聯(lián)組成，具有非線性、非局限性、非常定性、非凸性等特點(diǎn)。文獻(xiàn)[30]采用改進(jìn)后的OIP-Elman(HGO)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)求解配電網(wǎng)在線重構(gòu)問題，簡化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的同時保障解的優(yōu)質(zhì)。文獻(xiàn)[31]以功率損耗最小為目標(biāo)，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)求解電網(wǎng)重構(gòu)問題。上述算法都存在局限性，啟發(fā)式算法適用于簡單網(wǎng)絡(luò)。遺傳算法效率低，計算時間長容易過早收斂，不能保障找到全局最優(yōu)解，易早熟。對算法精度、計算復(fù)雜性不能定量分析。求解過程中，目標(biāo)函數(shù)值和權(quán)重系數(shù)的確定對尋優(yōu)結(jié)果有著直接影響[32]。粒子群算法局部搜索能力差，易早熟，對于收斂性能方面的研究尚不完全。蟻群算法易陷入局部最優(yōu)，收斂難。模擬退火法，參數(shù)難以控制，沒有用已知信息來引導(dǎo)搜索，計算時間長，計算量大，效率低。多代理系統(tǒng)中，每一個代理求解問題能力和已知信息資源有限，難以實(shí)現(xiàn)全局協(xié)作。和聲搜索法中對于算法中具體參數(shù)的選取，還沒有系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。因此，通常針對不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)模和故障情況選擇不同的算法，或者將多種算法結(jié)合，采用它們各種的優(yōu)點(diǎn)互相改進(jìn)，克服自身的缺陷。上述文獻(xiàn)多考慮的是傳統(tǒng)配電網(wǎng)的重構(gòu)方案，隨著分布式電源在電網(wǎng)中滲透率的提高，主動配電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展越來越受到關(guān)注，也是未來智能電網(wǎng)發(fā)展的趨勢所在，而傳統(tǒng)配電網(wǎng)的重構(gòu)方案并不適合于主動配電網(wǎng)。1.2.2含主動配網(wǎng)的電網(wǎng)重構(gòu)的研究現(xiàn)狀上述文獻(xiàn)大多數(shù)的研究對象都是傳統(tǒng)配電網(wǎng)，只有少數(shù)的文獻(xiàn)考慮了含有分布式電源的主動配電網(wǎng)的重構(gòu)方案。文獻(xiàn)[33]建立了含多種DG的配電網(wǎng)重構(gòu)機(jī)會約束規(guī)劃模型，并采用改進(jìn)蟻群算法求解重構(gòu)問題。文獻(xiàn)[34]以最小網(wǎng)損期望為目標(biāo)函數(shù)，將多種DG的功率計算加入改進(jìn)的牛頓拉夫遜法電網(wǎng)潮流模型中，采用領(lǐng)域免疫算法求解。文獻(xiàn)[35]建立了最大、最小、一般負(fù)荷方式的含分布式電源的配電網(wǎng)重構(gòu)模型。文獻(xiàn)[36]采用改進(jìn)的前推回代法求解含有分布式電源的配電網(wǎng)潮流計算問題，并對孤島運(yùn)行的劃分和運(yùn)行模式進(jìn)行介紹。文獻(xiàn)[37]提出了通過靜態(tài)電網(wǎng)重構(gòu)和動態(tài)電網(wǎng)重構(gòu)來提高分布式電源在主動配電網(wǎng)中的容量。但是上述文獻(xiàn)多考慮含DG的配電網(wǎng)故障后恢復(fù)方案，沒有詳細(xì)介紹ADN的特性和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)方案。本文介紹了ADN、微網(wǎng)以及有源配電網(wǎng)的區(qū)別，對ADN和PDN進(jìn)行對比。建立了以電壓越限、潮流平衡、支路容量等為約束條件，以網(wǎng)損最小為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化模型。并且根據(jù)DG與電網(wǎng)的連接位置，以及DG類型確定了主動配電網(wǎng)故障后重構(gòu)的三種方案。采用了節(jié)點(diǎn)分層的前推回代潮流計算方法和量子化粒子群算法尋找最優(yōu)解。最后以IEEE33節(jié)點(diǎn)和69節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)為算了驗(yàn)證了算法的有效性和實(shí)用性。1.3本文主要研究內(nèi)容本文的主要研究重點(diǎn)是主動配電網(wǎng)的重構(gòu)，分為優(yōu)化重構(gòu)和故障后重構(gòu)兩種情況。優(yōu)化重構(gòu)的目的是在正常狀態(tài)下，使配電網(wǎng)處于更好的運(yùn)行方式。故障后重構(gòu)的重點(diǎn)是在恢復(fù)所有負(fù)荷供電的同時，達(dá)到優(yōu)化目的。本文的要研究內(nèi)容有：分別介紹了配電網(wǎng)重構(gòu)和主動配電網(wǎng)的研究背景和研究意義，給出了電網(wǎng)重構(gòu)和主動配電網(wǎng)以及分布式電源的定義。在配電網(wǎng)重構(gòu)研究現(xiàn)狀方面，介紹了國內(nèi)外幾種常用的重構(gòu)優(yōu)化算法，分析了各種算法的利弊。提出含主動配電網(wǎng)電網(wǎng)重構(gòu)研究方面的缺失。第二章重點(diǎn)分析了主動配電網(wǎng)的特性，對ADN與微網(wǎng)、有源配電網(wǎng)進(jìn)行區(qū)分，并與PDN進(jìn)行比較，建立了DG在主動配電網(wǎng)中的通用數(shù)學(xué)模型。根據(jù)DG的類型和位置確定了所有DG并網(wǎng)運(yùn)行、部分DG并網(wǎng)部分DG孤島運(yùn)行、部分DG并網(wǎng)運(yùn)行部分DG退出運(yùn)行三種故障后重構(gòu)方案。考慮到配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性，以最小網(wǎng)損為目標(biāo)函數(shù)，以電壓越限、支路容量、潮流平衡等為約束條件。第三章介紹了粒子群算法的起源、基本原理和流程，采用適合配電網(wǎng)重構(gòu)的整數(shù)型編碼的量子粒子群算法。以IEEE33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)為例，詳細(xì)說明了程序的實(shí)現(xiàn)：參數(shù)矩陣的初始化，整數(shù)型粒子群編碼方式，不可行解的排除等。其中，為了保證配電網(wǎng)的呈輻射狀和連通性，對回路和孤島兩種不可行解進(jìn)行檢測排除。以優(yōu)化重構(gòu)和故障后重構(gòu)（三種方案）分別進(jìn)行仿真分析，結(jié)果驗(yàn)證了算法的有效性。再以PG&E69節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)仿真分析，驗(yàn)證了算法的適用性。最后對本文的工作進(jìn)行總結(jié)，并對以后的含主動配電網(wǎng)的電網(wǎng)重構(gòu)研究作出展望。含主動配網(wǎng)的電網(wǎng)重構(gòu)建模2.1主動配電網(wǎng)數(shù)學(xué)模型2.2.1主動配電網(wǎng)前文介紹的2008年國際電網(wǎng)會議（CIGRE）上C6.11工作組提出的主動配電網(wǎng)定義，近幾年來已經(jīng)得到IEEE、CIRED等國際學(xué)術(shù)組織的關(guān)注和肯定，并且在2012年的CIGRE會議上C6又提出了主動配電系統(tǒng)（ActiveDistributionSystem，ADS）的概念。ADN的定義可以概要為：具有靈活結(jié)構(gòu)并且可以主動控制和主動管理的配電網(wǎng)。主動配電網(wǎng)與微網(wǎng)、有源配電網(wǎng)很容易發(fā)生混淆，但是它們在本質(zhì)上有著不同。微網(wǎng)（microgrid）[38]負(fù)荷、微電源（microsources）和儲能裝置組成，微電源即微網(wǎng)中的分布式電源。微網(wǎng)提出最主要的目的是提到供電可靠性、改善電能質(zhì)量。是以客戶為中心的客戶電網(wǎng)，在正常情況下保持孤島運(yùn)行，發(fā)生故障時并網(wǎng)運(yùn)行，在最大程度上保證特殊客戶的供電可靠性。而ADN是以企業(yè)為中心的公用配電網(wǎng)，常態(tài)并網(wǎng)運(yùn)行，保證整個系統(tǒng)的潮流管理與控制[39]。當(dāng)發(fā)生故障或優(yōu)化時，DG啟動孤島運(yùn)行或者提供電能來提高整個電力系統(tǒng)的供電可靠性。傳統(tǒng)配電網(wǎng)可稱為被動配電網(wǎng)（PassiveDistributionNetwork，PDN），因其運(yùn)行、控制模式都是被動的。高壓輸電網(wǎng)和用戶之間的中低壓配電網(wǎng)上實(shí)際上是系統(tǒng)中的被動負(fù)荷，即使在PDN中接入少量DG和自動管理裝置，其管理控制的中心思路仍是被動的[40]。表2.1顯示了ADN和PDN在控制模式、潮流方向以及電網(wǎng)構(gòu)成方面的比較。ADN采用信息及通信技術(shù)（InformationandCommunicationTechnology，ICT）和智能控制，可對配電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)，變被動控制模式為主動控制模式。表2.1ADN和PDN的對比配電網(wǎng)類型控制模式潮流方向電網(wǎng)構(gòu)成主動配電網(wǎng)主動雙向DG、自動切除裝置被動配電網(wǎng)被動單向DG、儲能裝置、主動負(fù)荷、ICT系統(tǒng)、智能控制ADN的重要特性之一就是接入了分布式電源，并集中控制管理，電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式由單一的供電轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)營商和用戶之間應(yīng)用ICT技術(shù)來協(xié)調(diào)配合的雙向反饋模式，。在集中控制方式和分布式發(fā)電系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行的同時，實(shí)現(xiàn)信息交流和靈活調(diào)度。一方面，要求精細(xì)的實(shí)時通訊系統(tǒng)和嚴(yán)格的控制系統(tǒng)；另一方面，ADN中含有大量的DG，來進(jìn)行對需求側(cè)的管理和響應(yīng)[41]。有源配電網(wǎng)就是特指配電網(wǎng)中接入DG的特性，而ADN則注重配電網(wǎng)的主動管理和控制潮流的特性。比如，DG的發(fā)電功率與配電網(wǎng)的負(fù)荷在時間上和空間上必須相互匹配，否則如果出現(xiàn)功率倒送的的現(xiàn)象可能在一定程度上導(dǎo)致電壓升高。而DG通過大規(guī)模電力電子裝置接入時，也會對電能質(zhì)量問題產(chǎn)生影響。因此，必須進(jìn)行主動管理和控制[42]。當(dāng)配電網(wǎng)接入DG的能力較強(qiáng)，且功率與負(fù)荷的匹配性較好，DG的滲透率即可高達(dá)百分之七十或更高。綜上，有源配電網(wǎng)需有效集成管理、控制DG才能形成ADN。在ADN的重構(gòu)研究中，首先考慮大量DG的接入對電網(wǎng)的影響，根據(jù)文獻(xiàn)[43]DG的接入對電網(wǎng)的影響如下：影響系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)損耗，根據(jù)DG接入的位置、容量網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等因素可能增大或減小損耗。對電能質(zhì)量產(chǎn)生很大影響，例如電壓閃變、諧波污染、電壓波動等。對配電網(wǎng)的繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生影響，從而使系統(tǒng)的可靠性降低。增加電網(wǎng)規(guī)劃中的不確定性，負(fù)荷預(yù)測難度加大。接入合適的位置，調(diào)節(jié)DG出力，提高電力系統(tǒng)對電壓的調(diào)節(jié)能力，提高供電可靠性。在一定程度上改善配電網(wǎng)無功不足的現(xiàn)象。2.2.2分布式能源數(shù)學(xué)模型分布式能源可以根據(jù)不同的發(fā)電技術(shù)分為可再生能源和化石能源。其中基于化石能源的DG包括：燃料電池、微型燃料汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)；基于可再生能源的DG包括：太陽能光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、潮汐能發(fā)電等。在潮流計算中，DG模型作為發(fā)電機(jī)模型可分為三種，為平衡節(jié)點(diǎn)、PQ節(jié)點(diǎn)和PV節(jié)點(diǎn)。文獻(xiàn)[44]在建立含有DG的ADN典型系統(tǒng)基礎(chǔ)上，分析了DG接入位置、運(yùn)行方式和有功輸出的不同對主動配電網(wǎng)的影響，本文根據(jù)其研究成果針對DG模型的建立做出以下重要假設(shè)：假設(shè)DG的位置在負(fù)荷節(jié)點(diǎn)上。DG是具有恒定功率因數(shù)的PQ節(jié)點(diǎn)。DG接入配電網(wǎng)時，接入點(diǎn)的電壓沒有發(fā)生突變。根據(jù)以上假設(shè)，已知DG的有功功率和無功功率，相當(dāng)于P和Q恒定且為負(fù)的負(fù)荷。DG的數(shù)學(xué)模型為：（2.1）2.2含主動配電網(wǎng)的電網(wǎng)重構(gòu)的方案分類電網(wǎng)重構(gòu)可分為優(yōu)化重構(gòu)和故障后重構(gòu)。優(yōu)化重構(gòu)是在原始網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上對拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，達(dá)到更好的運(yùn)行方式。故障后重構(gòu)，是指配電網(wǎng)發(fā)生故障后，盡量在恢復(fù)負(fù)荷供電的同時達(dá)到跟好的運(yùn)行方式。根據(jù)DG的類型和電網(wǎng)的位置關(guān)系可以將故障后重構(gòu)分為三種方案，提高負(fù)荷的供電可靠性。在重構(gòu)前，方便、快速的選擇方案還可以提高重構(gòu)的效率，減少算法時間。根據(jù)故障發(fā)生后DG能都作為系統(tǒng)的備用電源分為BDG（blackstartDG）和NBDG（nonblackstartDG）。BDG可作為系統(tǒng)的備用電源，并網(wǎng)運(yùn)行或者故障后孤島運(yùn)行。NBDG則不能作為系統(tǒng)的備用電源，可以并網(wǎng)運(yùn)行，但是不能孤島運(yùn)行。他勵型發(fā)電機(jī)組、微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池、聯(lián)合發(fā)電機(jī)組、內(nèi)燃機(jī)等屬于BDG；自勵型發(fā)電機(jī)組、沒有儲能裝置的光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電屬于NBDG。根據(jù)故障發(fā)生后DG與主網(wǎng)的連接情況可分為SDG（survivedDG）和NSDG（nonsurvicedDG）。SDG與電網(wǎng)之間存在通路，在故障后可與電網(wǎng)保持并網(wǎng)運(yùn)行。NSDG是故障后與電網(wǎng)發(fā)生分離的DG，與電網(wǎng)不存在通路。若發(fā)生故障后的DG為SDG，則無論其是否為BDG，都可以和電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行；若故障發(fā)生后的DG為NSDG，則需分情況討論。因此，根據(jù)DG的運(yùn)行狀態(tài)可將ADN的故障后重構(gòu)模型分為DG并網(wǎng)運(yùn)行，DG孤島運(yùn)行，DG退出運(yùn)行三個方案。存在所有DG并網(wǎng)運(yùn)行（所有DG為SDG），部分DG并網(wǎng)運(yùn)行部分DG孤島運(yùn)行（NSDG中存在BDG），部分DG并網(wǎng)運(yùn)行部分DG退出運(yùn)行部分（NSDG不存在BDG）。方案一：所有DG并網(wǎng)運(yùn)行以如圖2.133節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)為例，如果故障發(fā)生在節(jié)點(diǎn)4和節(jié)點(diǎn)5之間，則DG2和DG3在故障區(qū)內(nèi)，DG1在故障區(qū)外。DG1和DG2可以通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)和電網(wǎng)相連，所有DG均為SDG，則將所有DG并網(wǎng)運(yùn)行加入約束條件，計算網(wǎng)損最小的重構(gòu)方案。圖2.1所有DG并網(wǎng)運(yùn)行的33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)方案二：部分DG并網(wǎng)運(yùn)行部分DG孤島運(yùn)行如圖2.2當(dāng)節(jié)點(diǎn)4和節(jié)點(diǎn)5之間發(fā)生故障后，DG1在故障區(qū)外，為SDG可以與電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行。DG2與DG3在故障區(qū)內(nèi)，且為NSDG。若DG2為BDG，DG3為NBDG，則DG2和DG3并列運(yùn)行，反之亦然。此時分為電網(wǎng)與DG1并列運(yùn)行的大電網(wǎng)系統(tǒng)和DG2和DG3并列運(yùn)行的孤島系統(tǒng)。大電網(wǎng)系統(tǒng)中，將DG1并列運(yùn)行加入約束條件，網(wǎng)損最小作為目標(biāo)函數(shù)。孤島系統(tǒng)中，以DG2為平衡節(jié)點(diǎn)，將DG1和DG2并列運(yùn)行加入約束條件，網(wǎng)損最小作為目標(biāo)函數(shù)。然后，將兩個結(jié)果相加得到最終結(jié)果。圖2.2部分DG并網(wǎng)運(yùn)行部分DG孤島運(yùn)行的33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)（1）如圖2.3，若節(jié)點(diǎn)4和節(jié)點(diǎn)5之間以及節(jié)點(diǎn)11和節(jié)點(diǎn)12之間發(fā)生故障，DG2和DG3均為BDG，且滿足周圍負(fù)荷的容量要求，則BDG之間不存在通路，形成兩個孤島系統(tǒng)。分為大電網(wǎng)系統(tǒng)和DG2孤島系統(tǒng)以及DG3孤島系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu)求解，將其結(jié)果相加得到最終結(jié)果。圖2.3部分DG并網(wǎng)運(yùn)行部分DG孤島運(yùn)行的33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)（2）方案三：部分DG并網(wǎng)運(yùn)行部分DG退出運(yùn)行如圖2.4，當(dāng)節(jié)點(diǎn)4和節(jié)點(diǎn)5發(fā)生故障后，DG1在故障區(qū)外，與電并列運(yùn)行，形成大電網(wǎng)系統(tǒng)。DG2和DG3在故障區(qū)內(nèi)，與電網(wǎng)不存在通路，且均為NBDG，則退出運(yùn)行。對DG1并網(wǎng)運(yùn)行的電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu)求解。圖2.4部分DG并網(wǎng)運(yùn)行部分DG退出運(yùn)行的33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)根據(jù)DG與電網(wǎng)的連接位置，以及DG類型可以確定ADN故障后重構(gòu)方案。首先判斷DG是否為SDG，因?yàn)镾DG無論是否為BDG，均可與電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行。DG為SDG有兩種情況，一種是在故障區(qū)外，一種是經(jīng)過聯(lián)絡(luò)開關(guān)可與非故障區(qū)相連。若DG為NSDG時，則按是否為BDG分為集中情況。DG為BDG時，且之間存在通路時可并列運(yùn)行，形成一個孤島運(yùn)行系統(tǒng)，BDG之間若不存在通路，則形成多個孤島運(yùn)行系統(tǒng)。若DG為NBDG，只能退出運(yùn)行，只考慮電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)的重構(gòu)計算。同時考慮大電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)和孤島運(yùn)行系統(tǒng)時，先分別計算結(jié)果，然后將結(jié)果相加，得到最終結(jié)果。圖2.5故障后重構(gòu)方案的分類選擇流程圖2.3含主動配電網(wǎng)的電網(wǎng)重構(gòu)的優(yōu)化模型配電網(wǎng)重構(gòu)是在保證配電網(wǎng)正常運(yùn)行和保證用戶供電質(zhì)量的條件下，通過改變分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)的開和狀態(tài)，考慮到配電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、可靠性等，確定配電網(wǎng)最優(yōu)的運(yùn)行方式。本文以最小網(wǎng)損為目標(biāo)函數(shù)，電壓越限、潮流平衡、支路容量等為約束條件，建立了電網(wǎng)重構(gòu)的基本數(shù)學(xué)模型。2.3.1目標(biāo)函數(shù)考慮到配電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，在滿足上述約束條件的同時，以重構(gòu)后配電網(wǎng)的線路損耗到達(dá)最小為目標(biāo)函數(shù)：(2.2)為所有支路的有功損耗總和。為節(jié)點(diǎn)總數(shù)，為與以節(jié)點(diǎn)為首節(jié)點(diǎn)的支路電阻、、為節(jié)點(diǎn)的電壓。、分別為流入節(jié)點(diǎn)的有功功率和無功功率。2.3.2約束條件為保持供電質(zhì)量和設(shè)備安全，重構(gòu)時需保持電壓不越限，支路容量約束和潮流約束等基本約束條件。1）節(jié)點(diǎn)電壓約束(2.3)為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓，、分別為電壓最小值和最大值。2）支路容量約束(2.4)為節(jié)點(diǎn)的容量，為容量最大值。3）潮流約束等式(2.5)、分別為配電網(wǎng)絡(luò)流入節(jié)點(diǎn)的有功功率和無功功率。、為在節(jié)點(diǎn)接入的DG注入的有功功率和無功功率。、為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的有功負(fù)荷功率和無功負(fù)荷功率。為節(jié)點(diǎn)總數(shù)，、分別為節(jié)點(diǎn)、的電壓。、分別為節(jié)點(diǎn)、之間的支路電導(dǎo)、電納。為節(jié)點(diǎn)、的相角差。2.4本章小結(jié)本章建立了含主動配網(wǎng)的電網(wǎng)重構(gòu)數(shù)學(xué)模型。首先詳細(xì)介紹了ADN與微網(wǎng)、有源配電網(wǎng)的不同，并與PDN進(jìn)行比較。建立了DG在主動配電網(wǎng)中的通用數(shù)學(xué)模型。根據(jù)DG與電網(wǎng)的連接位置，以及DG類型確定了三大類主動配電網(wǎng)重構(gòu)方案：所有DG并網(wǎng)運(yùn)行；部分DG并網(wǎng)部分DG孤島運(yùn)行；部分DG并網(wǎng)運(yùn)行部分DG退出運(yùn)行。介紹了根據(jù)方案的選擇對配電網(wǎng)進(jìn)行重構(gòu)時，采用的約束條件和目標(biāo)函數(shù)。第三章含主動配網(wǎng)的電網(wǎng)重構(gòu)的算法實(shí)現(xiàn)和算例仿真3.1含主動配網(wǎng)的電網(wǎng)重構(gòu)的算法實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)重構(gòu)是通過分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)的閉合實(shí)現(xiàn)的，是典型的多約束多目標(biāo)優(yōu)化的NP難問題。目前求解的算法很多，各有利弊。本文采用的事對基本粒子群算法進(jìn)行改進(jìn)的量子粒子群算法。3.1.1基本粒子群算法粒子群算法（ParticleSwarmOptimization，PSO）由美國心理學(xué)家JamesKennedy和電氣工程師RussellEberhart在1995年提出，源自于對鳥類群體飛行覓食的行為研究[45]。1987年Reynolds針對鳥類集群行為提出了Boid（Bird-OID）群聚模型[46]在模型中每只鳥被看做一個Boid，每個Boid根據(jù)周圍其他Boid的飛行信息，結(jié)合自己的飛行狀態(tài)，做出下一步運(yùn)動。其中模型中包括以下三條啟發(fā)式規(guī)則：分離性：避免和鄰近個體碰撞2）向心性：向鄰近個體的中心位置移動。3）同向性：飛行方向與鄰近個體盡量保持一致。Kennedy和Eberhart在Boid中加入個一個特定點(diǎn)，定義為食物，每個鳥根據(jù)周圍鳥的覓食行為在一定區(qū)域內(nèi)搜索食物。結(jié)果顯示這個仿真模型有很強(qiáng)的優(yōu)化能力，可以有效解決多維空間中復(fù)雜的優(yōu)化問題。在粒子群算法中，每只鳥為優(yōu)化問題的潛在解，可以想象成N維搜索空間上的隨機(jī)的一個點(diǎn)。定義為粒子（particle），每一個粒子都有一個由優(yōu)化函數(shù)決定的適應(yīng)值，定義為目標(biāo)函數(shù)值（fitnessvale）。每個粒子以一定的速度飛行，該速度可以在飛行過程中根據(jù)飛行狀態(tài)不斷調(diào)整，追隨最優(yōu)的粒子迭代找到最優(yōu)解。在每一次迭代中，粒子會跟蹤兩個極值，一個是粒子本身找到的最優(yōu)解，稱為個體極值（PersonBest,pbest），一個是整個粒子群找到的最優(yōu)解，稱為全局極值（GlobalBest,gbest）。粒子群算法的數(shù)學(xué)模型為：設(shè)總粒子數(shù)，目標(biāo)搜索空間為維。粒子群，第個粒子的位置為，第個粒子的速度為，第個粒子歷史最優(yōu)解。其中第個粒子的歷史最優(yōu)解為所有的最優(yōu)，。粒子個體極值更新的公式：（3.1）全局極值的更新公式：（3.2）其中粒子的速度和位置根據(jù)公式更新：（3.3）（3.4）其中表示第幾個粒子，表示粒子的第幾維，為權(quán)重系數(shù)。、分別為粒子在第次迭代中第維的速度、位置，為對應(yīng)的粒子上一代的速度。和為種群的個體極值和全局極值，rand（）為介于（0,1）之間的隨機(jī)數(shù)。、為學(xué)習(xí)因子，又稱為加速系數(shù),調(diào)節(jié)粒子飛向本身找到的最優(yōu)值的步長，調(diào)節(jié)粒子飛向群體找到的最優(yōu)值的步長，合適的、可以加快收斂而且避免陷入局部最優(yōu)。為粒子在維的個體極值的位置，整個種群在第維的全局極值的位置。粒子以速度為步長來更新位置，更新速度的公式分為三部分：第一部分為動量部分，即粒子上一代的速度，代表粒子自身的運(yùn)動狀態(tài)，依據(jù)原速度做慣性運(yùn)動；第二部分為個體認(rèn)知部分，即粒子當(dāng)前位置與自己歷史最好位置的距離，代表粒子自身的思考，使粒子較好的全局搜索能力，避免陷入局部最優(yōu)；第三部分為社會認(rèn)知部分，代即粒子當(dāng)前位置與群體最好位置的距離，代表粒子間的信息共享與合作。在這三部分的引導(dǎo)下，粒子根據(jù)自身歷史經(jīng)驗(yàn)和群體的信息共享，不斷更新自己的位置，向最優(yōu)解靠近。3.1.2量子粒子群算法基本粒子群算法收斂速度快，但是容易過早的陷入局部最優(yōu)值，粒子的搜索空間是有限的，不能保證可以收斂到全局最優(yōu)解。因此，2004年孫俊等人從量子力學(xué)的角度提出新型的粒子群算法，即量子粒子群算法[47]（Quantum-behavedParticleSwarmOptimization，QPSO）。用波函數(shù)代替速度和位置來表示粒子的狀態(tài)，所以沒有速度參數(shù)。M.Clerc通過分析發(fā)現(xiàn)可以建立一個量子化的吸引勢場來吸引粒子保證群體的聚集性。研究發(fā)現(xiàn)，第個粒子在維上以為中心收斂，稱為吸引子，粒子速度不斷減少靠近中心，最后跌落到點(diǎn)，其坐標(biāo)為：（3.5）當(dāng)，為區(qū)間(0，1)上均勻分布的隨機(jī)數(shù)，即。在點(diǎn)建立一個勢阱，可以得到粒子位置更新的公式：（3.6）為勢阱的特征長度，隨著迭代次數(shù)的增加，趨于0，粒子就可以收斂到點(diǎn)。引入平均最好位置（meanbestpostion，mbest），即粒子個體歷史最優(yōu)位置的平均值。平均最優(yōu)位置可以增強(qiáng)粒子之間的協(xié)作能力，避免粒子過早陷入局部最優(yōu)值。（3.7）可以以mbest表示：（3.8）將公式帶入粒子的位置更新公式：（3.9）為在區(qū)間(0，1)上均勻分布的隨機(jī)數(shù),為收縮-擴(kuò)張因子，是量子粒子群算法中的唯一控制參數(shù)，調(diào)節(jié)粒子的收斂速度。為所有粒子當(dāng)前最優(yōu)位置的平均值。量子粒子群粒子個體極值和全局極值的更新方法與基本粒子群相同。3.1.3含主動配網(wǎng)的電網(wǎng)重構(gòu)的流程實(shí)現(xiàn)結(jié)合上述的含主動配網(wǎng)的電網(wǎng)重構(gòu)方案分類、量子粒子群算法方法等，得到的主動配電網(wǎng)電網(wǎng)重構(gòu)的量子粒子群算法流程如下：步驟一：初始化配電網(wǎng)的參數(shù)，對開關(guān)進(jìn)行編碼。形成支路參數(shù)矩陣，節(jié)點(diǎn)參數(shù)矩陣，關(guān)聯(lián)開關(guān)參數(shù)矩陣等。步驟二：初始化DG參數(shù)。在對應(yīng)節(jié)點(diǎn)接入DG，確定DG的節(jié)點(diǎn)類型，接入位置、容量等。步驟三：根據(jù)DG的類型和與電網(wǎng)的位置確定重構(gòu)方案。步驟四：設(shè)置量子粒子群算法的參數(shù)。確定上限矩陣和下限矩陣，初始化粒子群矩陣：在上限和下限中間隨機(jī)生成N個D維的整數(shù)。步驟五：判斷解的可行性。根據(jù)支路環(huán)路關(guān)聯(lián)矩陣，判斷是否形成環(huán)路；通過節(jié)點(diǎn)分層法搜索下層節(jié)點(diǎn)，判斷是否行成孤島。判斷是否電壓越限。對每個粒子都進(jìn)行可行性判斷，若解可行，利用前推回代法進(jìn)行潮流計算；不可行，則將個體極值賦一個較大的數(shù)。步驟六：計算適應(yīng)值。用前推回代法計算節(jié)點(diǎn)電壓及支路電流，再計算網(wǎng)損作為粒子的適應(yīng)值。粒子的個體極值(pbest)作為初始位置，并比較計算出粒子群體的全局極值（gbest）。步驟七：更新優(yōu)化。根據(jù)量子粒子群算法的公式計算粒子的下一代位置，并對下一代粒子判斷其解的可行性，然后計算適應(yīng)值。更新對應(yīng)粒子的個體極值和全局極值，即反復(fù)步驟五和六。步驟八：輸出結(jié)果。當(dāng)?shù)螖?shù)達(dá)到要求，或者在設(shè)定的最大迭代次數(shù)內(nèi)沒有達(dá)到最小誤差，停止迭代。輸出計算的結(jié)果和要求的參數(shù)。采用量子粒子群的主動配電網(wǎng)電網(wǎng)重構(gòu)流程圖如圖3.1所示：圖3.1主動配電網(wǎng)電網(wǎng)重構(gòu)流程圖3.2IEEE33節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)算例仿真本文采用IEEE33節(jié)點(diǎn)和美國PE&E69節(jié)點(diǎn)兩個算例來驗(yàn)證Matalab下的含主動配電網(wǎng)的電網(wǎng)重構(gòu)程序的有效性和實(shí)用性。如圖3.2的IEEE33節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)進(jìn)行算例仿真，該系統(tǒng)共有37條支路，33個節(jié)點(diǎn)，32個分段開關(guān)和5個聯(lián)絡(luò)開關(guān)。首端基準(zhǔn)電壓為12.66kV，三相動率準(zhǔn)值為10MVA，網(wǎng)絡(luò)總負(fù)荷為kVA。詳細(xì)節(jié)點(diǎn)以及支路參數(shù)見附錄A。3.2.1初始化參數(shù)矩陣配電網(wǎng)中含有大量的參數(shù)數(shù)據(jù)，形成矩陣參數(shù)來存放數(shù)據(jù)，可以快速方便的搜索節(jié)點(diǎn)并進(jìn)行計算。在程序初始化時要形成以下參數(shù)矩陣?；緟?shù)矩陣P（Parameter）:第一列存支路，第二列存首節(jié)點(diǎn)號，第三列存尾節(jié)點(diǎn)號，第四列存支路自阻抗,第五存尾節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷。聯(lián)絡(luò)開關(guān)矩陣S（Switch）：33—37支路中5個聯(lián)絡(luò)開關(guān)矩陣。第一列存支路號，第二列存首節(jié)點(diǎn)號，第三列存尾節(jié)點(diǎn)號，第四列存支路阻抗，第五列為尾節(jié)點(diǎn)負(fù)荷，均為0。路徑矩陣L（loop）：第一列為節(jié)點(diǎn)序號，共32個，每一行為該節(jié)點(diǎn)到母節(jié)點(diǎn)0的路徑。利用基本參數(shù)矩陣的第三列尾節(jié)點(diǎn)搜索，搜索到后將首節(jié)點(diǎn)賦給路徑矩陣L的第二列，再繼續(xù)搜索，直到搜尋到母節(jié)點(diǎn)結(jié)束。單回路矩陣SL（Singleloop）:首先搜索到兩個與聯(lián)絡(luò)開關(guān)相關(guān)聯(lián)的節(jié)點(diǎn)到母節(jié)點(diǎn)路徑的交叉節(jié)點(diǎn)的序號，例如，節(jié)點(diǎn)7和節(jié)點(diǎn)20的路徑交叉點(diǎn)為1。單回路矩陣SL的每一行第一部分為聯(lián)絡(luò)開關(guān)一端的節(jié)點(diǎn)到交叉節(jié)點(diǎn)的路徑，第二部分為另一個節(jié)點(diǎn)到交叉節(jié)點(diǎn)的路徑，最后一列存支路序號。該回路矩陣，即5個環(huán)網(wǎng)內(nèi)的開關(guān)號為：采用量子粒子群算法確定粒子的最優(yōu)位置后，通過在單回路矩陣SL中查找相應(yīng)位置就可以得到斷開的開關(guān)組。還可以根據(jù)回路矩陣矩陣SL確定粒子群矩陣中粒子的每一維變量的上下限，最小值均為1。最大值即每條回路的開關(guān)總數(shù)。通過在單回路矩陣SL中找到聯(lián)絡(luò)編號的位置，即每行最后一個。數(shù)出每行有多少開關(guān)賦給粒子群的上限。3.2.2粒子編碼方式對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行編碼，優(yōu)化問題在空間上的實(shí)現(xiàn)屬于離散型問題。離散型編碼包括兩種，整數(shù)型編碼和二進(jìn)制編碼[48]。二進(jìn)制粒子群算法中，每個粒子都要用二進(jìn)制的“0”或者“1”表示當(dāng)前狀態(tài)。在配電網(wǎng)重構(gòu)問題中，“0”表示開關(guān)的斷開狀態(tài)，“1”表示開關(guān)的閉合狀態(tài)。二進(jìn)制編碼簡單清晰，但是對于配電網(wǎng)重構(gòu)問題來說，只能產(chǎn)生少量的可行解，計算效率低。本文采用整數(shù)型編碼方式。該方法可以清晰表達(dá)配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，粒子維數(shù)減小，提高計算效率。配電網(wǎng)在常態(tài)下，分段開關(guān)是閉合的，聯(lián)絡(luò)開關(guān)是斷開的。當(dāng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合時，會形成環(huán)網(wǎng)，必須斷開環(huán)網(wǎng)中的一個開關(guān)，使配電網(wǎng)保持輻射狀。因此，可以以環(huán)網(wǎng)為單位，將每個環(huán)網(wǎng)中的開關(guān)單獨(dú)編號。在粒子群算法中，每個粒子代表需要斷開的開關(guān)編號，粒子的維數(shù)代表環(huán)網(wǎng)的個數(shù)，即聯(lián)絡(luò)開關(guān)的個數(shù)，其中每一維元素代表環(huán)網(wǎng)中斷開的開關(guān)標(biāo)號。根據(jù)文獻(xiàn)[49]得出兩條簡化編碼規(guī)律，以下兩種開關(guān)不參與編碼：不在任何環(huán)網(wǎng)上的開關(guān)必須閉合。目的是保證配電網(wǎng)的連通性。以最小網(wǎng)損為目標(biāo)函數(shù)時，與電源節(jié)點(diǎn)相連的開關(guān)閉合。以圖3.2所示的IEEE33節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)為例。圖中有5個聯(lián)絡(luò)開關(guān)（33-37），分為5個環(huán)網(wǎng)。開關(guān)1不在任何環(huán)網(wǎng)中，不參與編碼。1號環(huán)網(wǎng)內(nèi)的開關(guān)為7、6、5、4、3、2、20、19、18、33，編號對應(yīng)為1-10。2號環(huán)網(wǎng)中的開關(guān)為14、13、12、11、10、9、34,編號對應(yīng)為1-7。3號環(huán)網(wǎng)中的開關(guān)為11-2、21、20、19、18、35，編號對應(yīng)為1-15。4號環(huán)網(wǎng)中的開關(guān)為17-6、25-32、36，編號對應(yīng)為1-21。5號環(huán)網(wǎng)中的開關(guān)為24、23、22、28、27、26、25、5、4、3、27，編號對應(yīng)為1-11。原始網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)時，聯(lián)絡(luò)開關(guān)33、34、35、36、37是斷開的，對應(yīng)的粒子位置為[107152111]。圖3.2IEEE33節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)3.2.3不可行解的排除配電網(wǎng)一般是閉環(huán)設(shè)計、開環(huán)運(yùn)行的。配電網(wǎng)重構(gòu)時要保證其正常運(yùn)行狀態(tài)，即呈輻射狀、連通性等，在計算網(wǎng)損前要先排除不滿足以上條件的解。1）是否形成回路從配電網(wǎng)的一個節(jié)點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)過若干個節(jié)點(diǎn)（每個節(jié)點(diǎn)只經(jīng)過一次）后，若重新回到出發(fā)的節(jié)點(diǎn)，就會形成回路?；芈凡荒軡M足配電網(wǎng)保證輻射狀的約束條件，必須排除這種不可行解。首先形成支路環(huán)路關(guān)聯(lián)矩陣，行表示回路，列表示斷開開關(guān)。若矩陣中有兩列完全一樣，說明兩個回路斷開了相同的開關(guān)，會合并成一個更大的回路，排除該不可行解。2）是否形成孤島當(dāng)DG為SDG時，無論是否為BDG都可以與電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行?？梢酝ㄟ^排除NSDG，即與電網(wǎng)無通路的DG，來提高效率，減少計算時間，提高解的有效性。首先對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分層，采用節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩陣表示兩個節(jié)點(diǎn)之間有無支路關(guān)聯(lián)，0表示節(jié)點(diǎn)之間不關(guān)聯(lián)，1表示關(guān)聯(lián)。節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)是相互的，該矩陣一定是對稱的。取其上三角矩陣進(jìn)行節(jié)點(diǎn)分層，得到兩個輔助矩陣，節(jié)點(diǎn)分層矩陣及其上層節(jié)點(diǎn)矩陣。上層節(jié)點(diǎn)矩陣為1行節(jié)點(diǎn)數(shù)列的矩陣，其中第列的元素為節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的上層節(jié)點(diǎn)。圖3.3中IEEE33節(jié)點(diǎn)原始配電網(wǎng)共18層節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)分層矩陣和上層節(jié)點(diǎn)矩陣分別為：若斷開開關(guān)組合為[491536],則重構(gòu)后的配電網(wǎng)分為13層節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)分層矩陣和上層節(jié)點(diǎn)矩陣分別為：通過分層節(jié)點(diǎn)矩陣和下層節(jié)點(diǎn)矩陣進(jìn)行搜索。其中，上層矩陣中第1、16、17、18列元素為0。說明除電源節(jié)點(diǎn)1之外，還有16、17、18節(jié)點(diǎn)，與電網(wǎng)斷開連接，形成了孤島。應(yīng)該排除該不可行解。排除不可行解后，對可行解的網(wǎng)絡(luò)計算網(wǎng)損作為目標(biāo)函數(shù)值，即粒子的適應(yīng)度。然后采用量子粒子群更新迭代找到最優(yōu)解。3.2.4仿真結(jié)果1）33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)優(yōu)化重構(gòu)對原始網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化重構(gòu)，設(shè)置收斂精度為，種群數(shù)量50，粒子維數(shù)為5。重構(gòu)前的原始網(wǎng)絡(luò)接入DG參數(shù)如表3.1，斷開開關(guān)為[3334353637]，網(wǎng)絡(luò)損耗為112.6484kW。重構(gòu)后得到的結(jié)果如表3.1所示。表3.133節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)優(yōu)化重構(gòu)仿真結(jié)果算例DG接入的節(jié)點(diǎn)有功功率（kW）功率因數(shù)斷開開關(guān)組合網(wǎng)絡(luò)損耗（kW）算例1143000.9[71393037]85.7729172000.9322000.9有功損耗/kw有功損耗/kw迭代次數(shù)迭代次數(shù)圖3.3IEEE33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)重構(gòu)的收斂性圖3.4優(yōu)化重構(gòu)后的IEEE33節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由表3.1得知重構(gòu)后的斷開的開關(guān)組合為[71393037]，網(wǎng)絡(luò)損耗減少為85.7729，降低了23.8579%。圖3.3表明算法可以在50次內(nèi)快速收斂，驗(yàn)證了算法的有效性和收斂性。重構(gòu)后的IEEE33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)如圖3.4所示，所有節(jié)點(diǎn)都有供電負(fù)荷，且呈輻射狀。33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)故障后重構(gòu)對于主動配電網(wǎng)的故障后重構(gòu)，首先按照2.2介紹的分類方案，按DG的類型和與電網(wǎng)的位置聯(lián)系分為三種方案，然后再根據(jù)具體方案進(jìn)行電網(wǎng)重構(gòu)。方案一：所有DG并網(wǎng)運(yùn)行如圖3.5給出了IEEE33節(jié)點(diǎn)的配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)編號，開關(guān)編號同圖3.3，每段支路的首節(jié)點(diǎn)編號和該支路上的開關(guān)編號相同。節(jié)點(diǎn)6和節(jié)點(diǎn)7之間發(fā)生故障，相當(dāng)于開關(guān)6已經(jīng)斷開。所有DG都為SDG，即與電網(wǎng)存在通路，不必考慮DG的類型都可以并網(wǎng)運(yùn)行，相當(dāng)于固定一個開關(guān)斷開的優(yōu)化重構(gòu)。重構(gòu)前斷開開關(guān)為[3334353637],負(fù)荷7-18因故障失去供電。DG接入位置和容量了以及重構(gòu)后的斷開開關(guān)組合、網(wǎng)損如表3.2所示。圖3.5所有DG并網(wǎng)運(yùn)行的IEEE33節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)表3.233節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)故障后重構(gòu)方案一仿真結(jié)果算例DG接入的節(jié)點(diǎn)有功功率（kW）功率因數(shù)斷開開關(guān)組合網(wǎng)絡(luò)損耗（kW）算例2112000.9[611173437]117.3249172000.9252000.9322000.9由表中可知閉合聯(lián)絡(luò)開關(guān)33、36、35，斷開分段開關(guān)11、17。負(fù)荷恢復(fù)供電的同事，達(dá)到最小網(wǎng)損117.3249kW。重構(gòu)后的配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3.6所示。圖3.6方案一故障后重構(gòu)的IEEE33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)方案二：部分DG并網(wǎng)運(yùn)行部分DG孤島運(yùn)行如圖3.7所示，節(jié)點(diǎn)6和節(jié)點(diǎn)7以及節(jié)點(diǎn)20和節(jié)點(diǎn)21之間發(fā)生故障，且聯(lián)絡(luò)開關(guān)36保持?jǐn)嚅_，則DG1和DG2與電網(wǎng)不存在通路，負(fù)荷7-18和負(fù)荷21、22失去供電。接入的DG類型如表3.3所示，當(dāng)DG1和DG2中存在BDG時，DG1和DG2可以并列作為孤島運(yùn)行。此時，將分為大電網(wǎng)系統(tǒng)和孤島系統(tǒng)分別計算網(wǎng)損。圖3.7部分DG并網(wǎng)部分DG孤島運(yùn)行的IEEE33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)表3.3方案二DG接入的位置、類型、容量等DG編號接入節(jié)點(diǎn)有功功率/kW功率因數(shù)DG類型1112000.9NBDG2175000.9BDG3252000.9NBDG4321000.9BDG如圖3.8所示，DG3和DG4與電網(wǎng)并列運(yùn)行，有一個環(huán)網(wǎng)（編號1）。只需斷開一個開關(guān)使配電網(wǎng)呈輻射狀。而DG1和DG2并列運(yùn)行，以DG2（BDG）為平衡節(jié)點(diǎn)，形成一個孤島系統(tǒng)，有兩個環(huán)網(wǎng)（編號2和3）。兩個系統(tǒng)分別重新按上述原則重新編號，計算網(wǎng)損。圖3.8故障后重構(gòu)方案二示意圖重構(gòu)時，電網(wǎng)系統(tǒng)斷開開關(guān)37。孤島系統(tǒng)斷開開關(guān)11和33。保證所有的負(fù)荷恢復(fù)供電且配電網(wǎng)呈輻射狀的同時，達(dá)到網(wǎng)損最小為108.6784kW。重構(gòu)后的IEEE33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)絡(luò)如圖3.9所示。圖3.9方案二故障后重構(gòu)的IEEE33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)當(dāng)故障區(qū)內(nèi)含多個BDG，且BDG之間無通路時，可分為多個孤島系統(tǒng)，形成大電網(wǎng)系統(tǒng)和多個孤島系統(tǒng)重構(gòu)。首先分別計算它們的網(wǎng)損，再相加得出總網(wǎng)損。方案三：部分DG并網(wǎng)運(yùn)行部分DG退出運(yùn)行當(dāng)3.8中DG1和DG2都不存在BDG時，無法恢復(fù)供電，只能退出運(yùn)行。DG3和DG4與電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，進(jìn)行重構(gòu)規(guī)劃，斷開開關(guān)37，最小網(wǎng)損為59.2637kW。33節(jié)點(diǎn)故障后重構(gòu)三種方案的分類及重構(gòu)結(jié)果如表3.4所示，當(dāng)DG與電網(wǎng)不存在通路時，BDG的接入，可以保證全部負(fù)荷恢復(fù)供電，提高了系統(tǒng)的供電可靠性。將DG全部投入運(yùn)行，在一定程度上保證了DG的出力，提高清潔能源的使用。DG的接入也可以有效減少網(wǎng)損，提到系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。重構(gòu)結(jié)果驗(yàn)證了算法的有效性。表3.433節(jié)點(diǎn)三種方案重構(gòu)結(jié)果方案DG類型運(yùn)行方式故障點(diǎn)斷開開關(guān)網(wǎng)損/kW恢復(fù)負(fù)荷方案一所有DG為SDG所有DG并網(wǎng)運(yùn)行6-76、11、17、34、37117.3249所有負(fù)荷恢復(fù)供電方案二NSDG中含有BDG部分DG并網(wǎng)部分DG孤島運(yùn)行6-7、20-21、17-3337、33、11108.6784所有負(fù)荷恢復(fù)供電方案三NSDG中無BDG部分DG并網(wǎng)部分DG退出運(yùn)行6-7、20-21、17-333759.2637部分負(fù)荷恢復(fù)供電3.3PG&E69節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)算例仿真PG&E69節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)有69個節(jié)點(diǎn)，73條支路，68個分段開關(guān)和5個聯(lián)絡(luò)開關(guān)。首端基準(zhǔn)電壓為12.66kV,三相基準(zhǔn)值取10MVA，總負(fù)荷為kVA。詳細(xì)節(jié)點(diǎn)以及支路參數(shù)見附錄B。開關(guān)和環(huán)網(wǎng)編號如圖3.10所示，共5個環(huán)網(wǎng)。開關(guān)1、2、39、40、54、55、56、57、27-34不在任何環(huán)網(wǎng)中，不參與編碼。1號環(huán)網(wǎng)內(nèi)的開關(guān)為10-3、65-58、69。編號對應(yīng)為1-17。2號環(huán)網(wǎng)中的開關(guān)為19-13、70,編號對應(yīng)為1-8。3號環(huán)網(wǎng)中的開關(guān)為14-3、68-58、71，編號對應(yīng)為1-24。4號環(huán)網(wǎng)中的開關(guān)為26-9、53-41、72，編號對應(yīng)為1-32。5號環(huán)網(wǎng)中的開關(guān)為47-41、8-4、38-35、73，編號對應(yīng)為1-17。原始網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)時，聯(lián)絡(luò)開關(guān)69、70、71、72、73是斷開的，對應(yīng)的粒子位置為[6970717273]。圖3.10PG&E69節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)1）69節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)優(yōu)化重構(gòu)對原始網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化重構(gòu)，設(shè)置收斂精度為，種群數(shù)量50，粒子維數(shù)為5。在圖3.10的PG&E69節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)中，接入表3.5所示的DG。重構(gòu)前斷開開關(guān)組合為[6970717273]，網(wǎng)絡(luò)損耗為126.9505kW。重構(gòu)后的結(jié)果如表3.4所示。表3.5PG&E69節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)優(yōu)化重構(gòu)仿真結(jié)果算例DG接入的節(jié)點(diǎn)有功功率（kW）功率因數(shù)斷開開關(guān)組合網(wǎng)絡(luò)損耗（kW）算例1213000.9[6970125047]100.0544501500.9672000.9重構(gòu)后，斷開的開關(guān)為69、70、12、50、47。網(wǎng)絡(luò)損耗減少到100.0544，降低了21.1863%。圖3.11表示了網(wǎng)絡(luò)損耗在迭代過程的收斂性。重構(gòu)后形成的輻射狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3.12所示。有功損耗/kw迭代次數(shù)有功損耗/kw迭代次數(shù)圖3.11PG&E69節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)優(yōu)化重構(gòu)的收斂性圖3.12優(yōu)化重構(gòu)后的69節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)2）69節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)故障后重構(gòu)方案一：所有DG并網(wǎng)運(yùn)行如圖3.13所示，69節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)中接入表3.6所示的DG，當(dāng)節(jié)點(diǎn)10和節(jié)點(diǎn)11發(fā)生故障時，原始網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)開關(guān)斷開，負(fù)荷節(jié)點(diǎn)11-27、55-58失去供電。故障區(qū)內(nèi)的DG1和電網(wǎng)存在通路，可以與電網(wǎng)并列運(yùn)行，相當(dāng)于分段開關(guān)10固定斷開。環(huán)網(wǎng)1斷開，對環(huán)網(wǎng)2、3、4、5進(jìn)行重構(gòu)。在恢復(fù)所有負(fù)荷供電的同時，以網(wǎng)損最小為目標(biāo)進(jìn)行重構(gòu)，仿真結(jié)果如表3.5所示。表3.669節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)方案一仿真結(jié)果算例DG接入的節(jié)點(diǎn)有功功率（kW）功率因數(shù)斷開開關(guān)組合網(wǎng)絡(luò)損耗（kW）算例2172000.9[1014217073]152.6217382000.9652000.9圖3.13所有DG并網(wǎng)運(yùn)行的69節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)重構(gòu)時，閉合聯(lián)絡(luò)開關(guān)69、71、72，斷開分段開關(guān)14、21。重構(gòu)后，配電網(wǎng)呈輻射狀，所有負(fù)荷恢復(fù)供電，網(wǎng)絡(luò)損耗為152.6217kW。重構(gòu)后的69節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)如圖3.14所示。圖3.14方案二故障后重構(gòu)的69節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)方案二：部分DG并網(wǎng)運(yùn)行部分DG孤島運(yùn)行如圖3.15所示，當(dāng)節(jié)點(diǎn)10、11節(jié)點(diǎn)15、16以及節(jié)點(diǎn)19、20之間發(fā)生故障時，原始網(wǎng)絡(luò)中聯(lián)絡(luò)開關(guān)斷開，則負(fù)荷節(jié)點(diǎn)11-27、55-58失去供電。故障區(qū)內(nèi)DG1和電網(wǎng)不存在通路。若BG為BDG，且滿足周圍負(fù)荷的容量供求時，可孤島運(yùn)行。DG2和DG3與電網(wǎng)存在通路可并網(wǎng)運(yùn)行，形成一個大電網(wǎng)系統(tǒng)和孤島系統(tǒng)，如圖3.16所示。圖3.15部分DG并網(wǎng)部分DG孤島運(yùn)行69節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)從圖3.16可知，環(huán)網(wǎng)3和5需要分別斷開兩個開關(guān)。節(jié)點(diǎn)10、11之間發(fā)生故障相當(dāng)于分段開關(guān)10斷開，開關(guān)10是環(huán)網(wǎng)2和環(huán)網(wǎng)4的公共開關(guān)。環(huán)網(wǎng)2和環(huán)網(wǎng)4還需斷開一個除10之外的開關(guān)?？上燃僭O(shè)環(huán)網(wǎng)2斷開了開關(guān)10，搜索最優(yōu)解。然后假設(shè)開關(guān)4斷開了開關(guān)10，搜索最優(yōu)解。然后進(jìn)行比較，得到整個配電網(wǎng)的最優(yōu)解。圖3.16故障后重構(gòu)方案二示意圖圖3.17故障后重構(gòu)方案二69節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)69節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)故障后重構(gòu)中，方案二接入的DG數(shù)據(jù)和方案一相同。重構(gòu)后的結(jié)果為斷開開關(guān)12、50、47，總網(wǎng)損為186.5971kW。如圖3.17所示，重構(gòu)后大電網(wǎng)呈輻射狀，DG1孤島運(yùn)行，為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)16、17、28供電，所有負(fù)荷恢復(fù)供電。方案三：部分DG并網(wǎng)運(yùn)行部分DG退出運(yùn)行當(dāng)方案二中的DG1為NBDG時，無法孤島運(yùn)行，則必須退出運(yùn)行。負(fù)荷節(jié)點(diǎn)16、17、18無法恢復(fù)供電。只對大電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu)。DG2和DG3并網(wǎng)運(yùn)行，重構(gòu)后最小網(wǎng)損為129.6348kW。點(diǎn)配電網(wǎng)故障后重構(gòu)三種方案重構(gòu)結(jié)果如表3.7所示。同33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)重構(gòu)結(jié)果，成功恢復(fù)負(fù)荷供電，保證網(wǎng)損最低，驗(yàn)證了算法的適用性。表3.433節(jié)點(diǎn)三種方案重構(gòu)結(jié)果方案DG類型運(yùn)行方式故障點(diǎn)斷開開關(guān)網(wǎng)損/kW恢復(fù)負(fù)荷方案一所有DG為SDG所有DG并網(wǎng)運(yùn)行10-1110、14、21、70、73152.6217所有負(fù)荷恢復(fù)供電方案二NSDG中含有BDG部分DG并網(wǎng)部分DG孤島運(yùn)行10-1115-1619-2012、50、47108.6784所有負(fù)荷恢復(fù)供電方案三NSDG中無BDG部分DG并網(wǎng)部分DG退出運(yùn)行10-1115-1619-2012、50、47129.6348部分負(fù)荷恢復(fù)供電上述仿真結(jié)果表明，優(yōu)化重構(gòu)時，通過改變開關(guān)的閉合狀態(tài)來重構(gòu)電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)達(dá)到控制潮流的目的，使配電網(wǎng)到達(dá)網(wǎng)損最小的運(yùn)行狀態(tài)。故障后恢復(fù)重構(gòu)時，方案二中當(dāng)NSDG包含BDG時，可以恢復(fù)負(fù)荷供電，提高供電可靠性。33節(jié)點(diǎn)和69節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)算例仿真驗(yàn)證了算法的有效性和適用性。3.4本章小結(jié)本章首先介紹了重構(gòu)中尋找最優(yōu)解所使用的量子粒子群算法，將算法結(jié)合電網(wǎng)重構(gòu)方案，節(jié)點(diǎn)分層的潮流回代法等概述了重構(gòu)的總流程。然后以IEEE33節(jié)點(diǎn)為例，詳細(xì)說明了程序的實(shí)現(xiàn)：參數(shù)矩陣的初始化，整數(shù)型粒子編碼方式，回路、孤島的不可行解的排除等。將主動配電網(wǎng)重構(gòu)優(yōu)化重構(gòu)和故障后重構(gòu)分別舉例，其中故障后重構(gòu)又按DG的類型與位置，分為所有DG并網(wǎng)運(yùn)行、部分DG并網(wǎng)運(yùn)行部分DG孤島運(yùn)行、部分DG并網(wǎng)運(yùn)行部分DG退出運(yùn)行單三個方案。33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)算例仿真驗(yàn)證了算法的有效性。最后再以PG&E69節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)仿真分析，驗(yàn)證了算法的適用性?？偨Y(jié)與展望配電網(wǎng)重構(gòu)問題直接影響著用戶用電的電能質(zhì)量和電力系統(tǒng)的可靠性以及穩(wěn)定性。隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們越來越將目光關(guān)注在智能電網(wǎng)上。主動配電網(wǎng)則是未來智能電網(wǎng)的主要發(fā)展之一。本文將主動配電網(wǎng)的重構(gòu)問題劃分為優(yōu)化重構(gòu)和故障后重構(gòu)分別研究重構(gòu)方案。其中故障后重構(gòu)又按DG類型和位置分為所有DG并網(wǎng)運(yùn)行、部分DG并網(wǎng)部分DG孤島運(yùn)行，部分DG并網(wǎng)運(yùn)行部分DG退出運(yùn)行三個方案。建立了DG在主動配電網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型。通過33節(jié)點(diǎn)和69節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)仿真分析驗(yàn)證了使用量子粒子群法求解主動配電網(wǎng)重構(gòu)問題的有效性和適用性。本文的主要研究成果如下：介紹了主動配電網(wǎng)以及分布式電源等的定義，重點(diǎn)對主動配電網(wǎng)、微網(wǎng)、有源配電網(wǎng)加以區(qū)分。主動配電網(wǎng)和被動配電網(wǎng)有著本質(zhì)上的不同。在分析主動配電網(wǎng)的特性的基礎(chǔ)上建立了分布式電源的通用數(shù)學(xué)模型。根據(jù)分布式電源的分類和與電網(wǎng)的相對關(guān)系將主動配電網(wǎng)故障后恢復(fù)重構(gòu)分為三個方案。當(dāng)所有DG與電網(wǎng)存在通路時（SDG），所有DG與電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行；部分DG為SDG部分DG為NSDG時，若NSDG中存在BDG，則部分DG并網(wǎng)運(yùn)行部分DG孤島運(yùn)行。多個BDG之間不存在通路時，可形成多個孤島運(yùn)行；若NSDG中不存在BDG，則部分DG并網(wǎng)部分DG退出運(yùn)行。采用節(jié)點(diǎn)分層的前推回代潮流計算方法。節(jié)點(diǎn)分層策略方便快速，適合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多變的配電網(wǎng)重構(gòu)研究。在尋找最優(yōu)解時，采用整數(shù)型編碼方式的量子粒子群算法。不可行解概率大大降低。收斂快速，算法用時少。根據(jù)支路環(huán)路關(guān)聯(lián)矩陣，判斷是否形成環(huán)路；通過節(jié)點(diǎn)分層法搜索下層節(jié)點(diǎn)，判斷是否行成孤島。排除這兩種不可行解，保障配電網(wǎng)的連通性以及呈輻射狀。本文在主動配電網(wǎng)的電網(wǎng)重構(gòu)方面取得了一定成果，但是因個人能力以及時間有限，還是很多不足的地方需要改善。設(shè)定DG模型為PQ模型，沒有考慮多種DG類型。例如燃料電池、微型燃?xì)廨?、光伏電?沒有分別建立對應(yīng)的PI或者PQ數(shù)學(xué)模型。忽略了接入DG時對配電系統(tǒng)電壓、電流的整體影響。建立的分布式電源數(shù)學(xué)模型需要進(jìn)一步完善。考慮系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，以最小網(wǎng)損為目標(biāo)函數(shù)，沒有考慮電壓的穩(wěn)定性目標(biāo)?？梢钥紤]多種目標(biāo)函數(shù)，采用權(quán)重的方式?jīng)Q定指標(biāo)的比例。將主動配電網(wǎng)簡化為輻射狀網(wǎng)絡(luò)，實(shí)際上主動配電網(wǎng)可能為網(wǎng)狀運(yùn)行。涉及的重構(gòu)問題在算法上將更加復(fù)雜。主動配電網(wǎng)中還存在可調(diào)的負(fù)荷以及各種儲能裝置。在數(shù)學(xué)模型選用純功率模型為負(fù)荷模型不能準(zhǔn)確的代表負(fù)荷的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。致謝大學(xué)的四年學(xué)生生活馬上就要結(jié)束了。大學(xué)的四年生活中，我成長學(xué)習(xí)了很多，留下了很多回憶，想表達(dá)感謝的人也很多。首先感謝我的導(dǎo)師譚陽紅教授，本論文的完成離不開譚老師的細(xì)心指導(dǎo)。從選題、文獻(xiàn)的查找與選擇、程序的實(shí)現(xiàn)、論文的撰寫等老師都給予了我們諸多指導(dǎo)。每周一次檢查我們的工作，回答我們不懂的問題。譚老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)態(tài)度、認(rèn)真的工作精神和豐富的知識經(jīng)驗(yàn)也讓我們欽佩。在論文的撰寫上，一遍遍仔細(xì)檢查我們論文的結(jié)構(gòu)、格式、用詞等，提供了很多寶貴的意見，令我受益匪淺。感謝研究生學(xué)長、學(xué)姐們對我的幫助，提供了有價值的資料，解答我疑惑的問題。感謝208寢室的小伙伴們四年來的同甘共苦，感謝四班班長和全班同學(xué)學(xué)習(xí)生活上的幫助。感謝父母的養(yǎng)育之恩，多年來對我學(xué)業(yè)大力支持和生活無私的奉獻(xiàn)。最后，向各位評審論文和參與答辯的老師致以誠摯的感謝！參考文獻(xiàn)[1]賀健.配電網(wǎng)重構(gòu)方案的評估[D].北京:華北電力大學(xué).2008.01.[2]董政斌.配電網(wǎng)重構(gòu)及其實(shí)施策略研究[D].華北電力大學(xué).2013.03.[3]D’AdamoC,JupeS,AbbeyC.Globalsurveyonplanningandoperationofactivedistributionnetworks:updateofCIGREC6.11workinggroupactivities[C]//CIRED2009(20thInternationalConferenceonElectricityDistribution).Prague,CZ:IETServicesLtd,2009:1-4．[4]尤毅,劉東,于文鵬,陳飛,潘飛.主動配電網(wǎng)技術(shù)及其發(fā)展[J].電力系統(tǒng)自動化.2012,36(18):10-16.[5]董家讀.配電網(wǎng)重構(gòu)的啟發(fā)式算法研究[D].成都:西南交通大學(xué),2007.[6]AbdullahAsuhaimiMohdZin,AliK.Ferdavani,AzharBinKhairuddin,andMarjanM.Naeini,TwoCircular-UpdatingHybridHeuristicMethodsforMinimum-LossReconfigurationofElectricalDistributionNetwork[J].IEEETransactionsonPowerSystems.2013,28(2)：1318-1323.[7]AbdullahAsuhaimiMohdZin,AliKhorasaniFerdavani,AzharBinKhairuddin,andMarjanMortazaviNaeini,R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