基于运行模式的配网重构与电容器投切优化的研究与应用

论文摘要

配网自动化的核心内容就是配网优化。而配网优化主要靠配网重构及配网系统电容器投切优化来实现的。此两种配网优化实现方法都是比较复杂的优化问题。本文是利用图论将配网图简化为其同胚图，并将同胚图根据其支撑树的不同分为不同的结构模式，再从模式分析的角度求解此两种方法，是一种比较简便且高效的方法。本文首先根据配电网中结构模式呈辐射状的特点，利用图论中同胚图的思想对配网图进行简化，并划分不同的配网结构模式，定义模式间的距离向量用以区分不同的模式。在已经建好的结构模式的基础上提出一种改进的模式识别模型用以解决原始模式识别中输出空间确定及表达难的问题。本文提出了两种不同基础的配网重构：基于时间点的配网重构和基于时间段的配网重构。其中对于基于时间点的配网重构有两种具体算法：基于改进型最优流及遗传算法与基于支持向量机算法。基于时间段的配网重构有两种算法：静态算法及动态算法。基于改进型最优流和遗传算法主要思路就是利用结构模式将配网重构分解为几个模式内的配网重构子问题，利用改进型最优流算法对各个子问题区间内进行局部寻优，然后利用遗传算法对各个子问题最优解组成的集合内进行全局寻优搜索，从而得到配网系统的全局最优解。这种算法的优点就是将两种算法合理的组合在一起扬长避短，即利用改进型最优流法的局部寻优法提高了局部内的寻优能力，也压缩了遗传算法的计算空间，提高了遗传算法的计算效率。基于支持向量机算法主要利用已经建立好的改进型模式识别模型，将支持向量机作为模型分类机，对样本进行训练。很好的利用了支持向量机在非线性、高维识别及有限个样本中的优势，加强了此模型的泛化能力，由于改进型的模式识别模型很好的解决了原始模型中输出空间难表达及确定的问题，所以此模型很适合运用到一定大小的配电网络中去。静态算法的特点与基于时间点的最优流法很相似，故只需对基于时间点的最优流法稍微改进一下，就得到静态重构算法，此算法的优点就是能大大减少计算时间。动态算法的主要思路是利用同胚图的结构模式划分将开关动作分为模式内动作及模式间动作，并分析不同开关动作时的相互作用及影响，从而得出可以确定开关动作顺序的启发式原则，得到开关动作顺序形成最优开关动作方案。本文提出了配网无功优化的动态算法，主要思路是将整个配网系统的动态优化问题分解为各个单节点电容动态优化问题，再通过对各个单节点电容进行迭代求解得到整个配网系统的动态优化最优解。因为各个单节点电容是在变约束条件下得到的局部最优解。所以在迭代过程中节点电容的投切容量及时间可以进行修正。此算法的优点就是可以不限定寻优区间。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 配电网络优化的主要内容及其意义
• 1.2 基于运行模式的电力系统模式分析的内容和意义
• 1.3 国内研究及发展现状
• 1.3.1 运行模式的研究及发展现状
• 1.3.2 配电网络重构
• 1.3.3 配电网络电容器投切优化
• 1.4 本论文的主要工作
• 第2章 基于图论的配电网络的运行模式
• 2.1 引言
• 2.2 关于图论中的有关概念
• 2.3 配电网络的负荷模式
• 2.4 相关图论知识在配网结构模式的建立中的应用
• 2.4.1 模式的表示方法
• 2.4.2 模式的距离向量
• 2.5 负荷模式与结构模式之间的关系
• 2.5.1 模式识别的初始模型
• 2.5.2 模式识别的改进模型
• 2.6 小结
• 第3章 基于时间点的配电网络重构
• 3.1 引言
• 3.2 基于改进的最优流的局部寻优法
• 3.2.1 最优流法介绍
• 3.2.2 局部寻优目标函数的转换
• 3.2.3 改进型最优流法的局部寻优
• 3.3 遗传算法与改进型最优流法结合的新型配网重构算法
• 3.3.1 基于遗传算法的全局寻优法
• 3.4 基于支持向量机的配网重构
• 3.4.1 建立基于支持向量机的配网重构模型
• 3.4.2 基于支持向量机的配网重构算法的流程
• 3.5 算例及分析
• 3.5.1 基于遗传算法与改进型最优流的重构算法算例与分析
• 3.5.2 基于支持向量机配网重构算法的算例及分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 基于时间段的配网重构
• 4.1 引言
• 4.2 基于时间段的静态配网重构算法
• 4.2.1 确定优化目标函数
• 4.2.2 降损评估
• 4.2.3 基于时间段的改进最优流配网重构算法
• 4.3 基于时间段的动态配网重构算法
• 4.3.1 目标函数的建立
• 4.3.2 动态重构算法的主要思路
• 4.3.3 开关变换间的降损值评估
• 4.3.4 确定开关动作的启发式原则
• 4.4 算例分析
• 4.4.1 静态重构算例结果及分析
• 4.4.2 动态重构算例结果及分析
• 4.5 小结
• 第5章 配网电容器投切动态优化
• 5.1 引言
• 5.2 电容器动态优化模型的建立
• 5.2.1 优化模型
• 5.2.2 电容器动作次数约束
• 5.2.3 变约束优化
• 5.3 基于注入电流模型的动态优化
• 5.3.1 模型的建立
• 5.3.2 关于单节点电容器变约束问题的求解
• 5.3.3 动态优化的系统整体迭代算法
• 5.4 69 节点配网系统算例及其分析
• 5.5 小结
• 总结
• 参考文献
• 附录 69 节点配网系统节点数据
• 致谢