面向供电能力提高的配电网联络结构优化方法

摘要

本发明属于配电系统优化规划领域，涉及一种面向供电能力提高的配电网联络结构优化方法，包括：(1)建立计及主变过载和联络容量约束的配电系统供电能力计算模型；(2)编写供电能力计算模块；(3)以供电能力、主变联络通道数及区域联络通道总长度为目标函数构建基于多目标的主变联络结构优化模型；(4)采用遗传算法实现配电网联络结构优化。本发明提出的方法，能够实现在尽量不新增站点和少占通道走廊的前提下满足负荷增长需求，在保证安全、可靠供电的基础上全面提高城市配电网的设备利用率水平。

主权项

一种面向供电能力提高的配电网联络结构优化方法，包括下列步骤：(1)建立计及主变过载和联络容量约束的配电系统供电能力计算模型：maxpsc＝ΣR_iT_i   (1‑1)$s.t.\left\{\begin{array}{cc}{R}_i{T}_i=\underset{j\in {{\Omega }_1}^{\left(i\right)}}{\Sigma }{t}_{\mathrm{ij}}+\underset{j\in {{\Omega }_{\Sigma }}^{\left(i\right)}}{\Sigma }{t}_{\mathrm{ij}}(\forall i)& (1-2)\\ t_{\mathrm{ij}}+R_j{T}_j\le R_j(\forall i,\forall j)& (1-3)\\ t_{\mathrm{ij}}=t_{i0j}+\underset{l\in {{\Omega }_1}^{\left(i\right)}}{\Sigma }{t}_{\mathrm{ilj}}(\forall i,\forall \in {{\Omega }_1}^{\left(i\right)})& (1-4)\\ \underset{j\in {{\Omega }_2}^{\left(l\right)}}{\Sigma }{t}_{\mathrm{ilj}}\le (k-1)R_l(\forall i,\forall l\in {{\Omega }_1}^{\left(i\right)})& (1-5)\\ t_{i0j}\le C_{\mathrm{ij}}(\forall i,\forall j)& (1-6)\\ t_{\mathrm{ilj}}\le C_{\mathrm{lj}}(\forall i,\forall j,\forall l\in {{\Omega }_1}^{\left(i\right)})& (1-7)\\ |T_i-T_j|\le a_1(\forall i,j\in {{\Omega }_1}^{\left(i\right)})& (1-8)\\ |T_i-T_j|\le a_2(\forall i\in {{\Omega }_1}^{\left(i\right)},j\in {{\Omega }_2}^{\left(j\right)})& (1-9)\end{array}\right.---\left(1\right)$式中：Ω₁⁽ⁱ⁾表示第i台主变的站内联络主变集合；Ω₂^(j)表示第j台主变的站间联络集合；Ω_Σ⁽ⁱ⁾表示第i台主变的虚拟联络集合，即所有与第i台主变的所在变电站相联络的站间主变组成的集合；R_i表示第i台主变容量；T_i表示第i台主变的负载率；t_ij表示对第i台主变做N‑1校验时，第j台主变分担的全部负荷；t_i0j表示第i台主变做N‑1校验时，第i台主变经过直接联络向第j台主变转移的负荷；t_ilj表示第i台主变做N‑1校验时，第i台主变经过站内l号主变向j号主变转移的负荷；C_ij表示第i台主变与第j台主变的联络容量；a₁和a₂分别表示同站和站间主变负载率允许的偏差幅度；其中，式(1‑1)为目标函数，为满足所有主变N‑1校验时的系统最大供电能力，表示为最大负载率的线性形式；式(1‑2)是负荷平衡约束；式(1‑3)是主变容量限制约束，要求稳定状态下所有主变都不越限运行；式(1‑4)和(1‑5)表示过载主变负荷的二次转供过程；式(1‑6)、(1‑7)表示联络通道容量的约束；式(1‑8)和(1‑9)表示同站主变负载率均衡性约束；(2)编写基于主变互联的供电能力计算模块psc(X)，其中X为区域主变联络关系矩阵；(3)以供电能力、主变联络通道数及区域联络通道总长度为目标函数构建基于多目标的主变联络结构优化模型：$\max \mathrm{psc}\left[L\right],\min \underset{i=1}{\overset{N_{\Sigma }}{\Sigma }}\underset{j=1}{\overset{N_{\Sigma }}{\Sigma }}{l}_{\mathrm{ij}},\min \underset{i=1}{\overset{N_{\Sigma }}{\Sigma }}\underset{j=1}{\overset{N_{\Sigma }}{\Sigma }}{l}_{\mathrm{ij}}{d}_{\mathrm{ij}},---(2-1)$$s.t.\left\{\begin{array}{cc}L={\left[l_{\mathrm{ij}}\right]}_{N_{\Sigma }\times N_{\Sigma }},L^T=L& (2-2)\\ l_{\mathrm{ij}}=\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{const},& d_{\mathrm{ij}}=0\\ l_{\mathrm{ij}}(l_{\mathrm{ij}}-1)=0,& d_{\mathrm{ij}}\le d_{\lim }\\ 0,& d_{\mathrm{ij}}>d_{\lim }\end{array}\right.& (2-3)\\ |\underset{k=N_{(b-1)\Sigma }+1}{\overset{N_{\left(b\right)\Sigma }}{\Sigma }}{l}_{\mathrm{ik}}-\underset{k=N_{(b-1)\Sigma }+1\rho }{\overset{N_{\left(b\right)\Sigma }}{\Sigma }}{l}_{\mathrm{jk}}|\le {\delta }_2(\forall i,\forall j\in {\Omega }_1^{\left(a\right)})& (2-4)\\ |\underset{k=N_{(b-1)\Sigma }+1}{\overset{N_{\left(b\right)\Sigma }}{\Sigma }}{l}_{\mathrm{ik}}-\underset{k=N_{(b-1)\Sigma }+1}{\overset{N_{\left(b\right)\Sigma }}{\Sigma }}{l}_{\mathrm{jk}}|\le {\delta }_2(\forall i,\forall j\in {\Omega }_1^{\left(a\right)})& (2-5)\\ \underset{j=1,j\ne g}{\overset{N_{\Sigma }}{\Sigma }}{l}_{\mathrm{ij}}\le D_s,(\forall i,\forall g\in g_1^{\left(a\right)})& (2-6)\end{array}\right.---\left(2\right)$式中：L为表示主变联络关系的对称矩阵，l_ij表示i号和j号主变间的联络关系，N_Σ为区域主变总数；d_ij为主变间联络通道长度，由变电站地理坐标计算得出；d_lim为变电站主变间允许建立联络通道的长度上限，距离太远的变电站间不建议设立联络；δ₁为供电块内同站主变站间全局联络通道数的均衡性约束；δ₂为任意两变电站同站主变站间联络通道数的均衡性约束；D_s为主变站间联络总数上限；a、b为供电内任意两座变电站的编号；Ω₁^(a)为供电块内第a座变电站的站内主变集合；其中，式(2‑1)表示满足供电能力最大、联络通道数最少，联络通道总长度最小的三个目标函数；式(2‑2)和(2‑3)表示初始联络关系矩阵中变量的生成；式(2‑4)为主变全局和局部的站间联络均衡性约束；式(2‑5)为主变全局和局部的站间联络均衡性约束；式(2‑6)为主变站间联络通道总数约束；(4)配电网联络结构优化按照满足一定的供电能力需求→区域所需联络通道数最少→区域联络通道总长度最短的排序求解策略，利用遗传算法筛选出合适的联络关系矩阵作为所述的主变联络结构优化模型的Pareto最优解，从而得到优化后的配电网联络结构。