一種基于向量移位運(yùn)算的配電網(wǎng)絡(luò)快速重構(gòu)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于向量移位運(yùn)算的配電網(wǎng)絡(luò)快速重構(gòu)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 分布式電源是安裝在用戶側(cè)的小型發(fā)電裝置，因具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益 而得到快速的發(fā)展，大量分布式電源的接入改變了配電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，影響配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行 方式。
[0003] 配網(wǎng)重構(gòu)是配電網(wǎng)絡(luò)中一種以降低網(wǎng)絡(luò)損耗、均衡負(fù)荷、提高供電可靠性為目的 的配網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化手段。對正常運(yùn)行狀態(tài)下含有分布式電源的配電網(wǎng)進(jìn)行重構(gòu)可以提高配電 網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性，提高分布式電源的利用率，發(fā)揮分布式電源的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保 效益。
[0004] 目前國內(nèi)外對含有分布式電源的配電網(wǎng)重構(gòu)的研究中通常通過建立目標(biāo)函數(shù)，利 用智能優(yōu)化方法獲得重構(gòu)的優(yōu)化解。但采用智能優(yōu)化方法進(jìn)行配網(wǎng)重構(gòu)需要的潮流計(jì)算次 數(shù)較多，且含有分布式電源的配電網(wǎng)潮流計(jì)算的計(jì)算量較大，因此獲得優(yōu)化結(jié)果耗費(fèi)的時(shí) 間較長，難以滿足電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中對重構(gòu)快速性的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種基于向量移位運(yùn)算的配電網(wǎng)快速重構(gòu)算 法，本方法以網(wǎng)損最小為尋優(yōu)的目標(biāo)函數(shù)，通過對配電網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浞治鰳?gòu)造功率向量和電 阻向量，通過簡單的向量移位操作，快速計(jì)算支路交換過程中網(wǎng)絡(luò)損耗的變化量，避免了繁 瑣的潮流計(jì)算過程，從而在較短時(shí)間內(nèi)獲取最優(yōu)的重構(gòu)方案，能夠解決現(xiàn)有的配電網(wǎng)絡(luò)重 構(gòu)方法需要反復(fù)計(jì)算潮流、耗費(fèi)時(shí)間長，從而導(dǎo)致工程實(shí)用性差的問題。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種基于向量移位運(yùn)算的配電網(wǎng)絡(luò)快速重構(gòu)方法，包括以下步驟：
[0008] (1)采集配電網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和分布式電源參數(shù)，置迭代次數(shù)為1;
[0009] (2)將配電網(wǎng)的當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作為本次迭代的初始網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對配電網(wǎng)中所有處 于斷開狀態(tài)的支路進(jìn)行編號，取第一個斷開支路為當(dāng)前斷開支路；
[0010] (3)通過拓?fù)浞治龅玫疆?dāng)前斷開支路所在回路的所有節(jié)點(diǎn)和支路，所述節(jié)點(diǎn)和支 路構(gòu)成一個環(huán)路，取此環(huán)路為當(dāng)前環(huán)路，同時(shí)構(gòu)造當(dāng)前環(huán)路中斷開支路的功率向量和電阻 向量，以及斷開支路兩端節(jié)點(diǎn)的電阻向量；
[0011] (4)以配電網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)損最小為優(yōu)化目標(biāo)，通過向量運(yùn)算獲取當(dāng)前環(huán)路內(nèi)的最優(yōu)斷 開支路；
[0012] (5)判斷是否已對配電網(wǎng)中所有已編號的支路完成步驟(3)-(4)的操作，若是，則 輸出重構(gòu)結(jié)果，否則，轉(zhuǎn)入步驟(3)將下一個編號的支路作為當(dāng)前斷開支路進(jìn)行處理；
[0013] (6)判斷得到的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與本次迭代的初始網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是否相同，若是，則輸出重構(gòu) 結(jié)果;否則，將重構(gòu)后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作為新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并將迭代次數(shù)加1，轉(zhuǎn)入步驟(2)，基于 新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)繼續(xù)進(jìn)行支路交換。
[0014] 所述步驟(3)中，構(gòu)造當(dāng)前環(huán)路中斷開支路的功率向量和電阻向量，以及斷開支路 兩端節(jié)點(diǎn)的電阻向量的具體步驟包括：
[0015] (3-1)將分布式電源所在節(jié)點(diǎn)視為PQ節(jié)點(diǎn)，分布式電源的出力作為負(fù)的負(fù)荷功率， 表示分布式電源所在節(jié)點(diǎn)的等效有功負(fù)荷功率和等效無功負(fù)荷功率，對無分布式電源連接 的節(jié)點(diǎn)，其等效負(fù)荷功率就等于負(fù)荷本身吸收的功率；
[0016] (3-2)根據(jù)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與參數(shù)，確定當(dāng)前環(huán)路內(nèi)斷開支路及斷開支路兩端節(jié) 點(diǎn)的電阻向量，以及斷開支路的功率向量。
[0017] 進(jìn)一步的，所述步驟(3-1)具體為:將分布式電源所在節(jié)點(diǎn)視為PQ節(jié)點(diǎn)，將分布式 電源的出力作為負(fù)的負(fù)荷功率處理，設(shè)分布式電源k所在節(jié)點(diǎn)為Nk，則節(jié)點(diǎn)Nk的等效負(fù)荷有 功功率可表示分布式電源所在節(jié)點(diǎn)Nk的有功負(fù)荷與分布式電源k輸出的有功功率之差，節(jié) 點(diǎn)N k的等效負(fù)荷無功功率可表示分布式電源所在節(jié)點(diǎn)Nk的無功負(fù)荷與分布式電源k輸出的 無功功率之差。
[0018] 進(jìn)一步表示為:將分布式電源所在節(jié)點(diǎn)視為PQ節(jié)點(diǎn)，將分布式電源的出力作為負(fù) 的負(fù)荷功率處理，設(shè)分布式電源k所在節(jié)點(diǎn)為Nk，則節(jié)點(diǎn)Nk的等效負(fù)荷功率可表示為
[0019]
⑴：
[0020] 式中，Pc,k和Qc,k分別為分布式電源k輸出的有功功率和無功功率，6.,?和0;,?分別 為分布式電源所在節(jié)點(diǎn)Nk的有功負(fù)荷和無功負(fù)荷，和、· Α分別為分布式電源所在節(jié)點(diǎn) Nk的等效有功負(fù)荷功率和等效無功負(fù)荷功率。
[0021] 進(jìn)一步的，所述步驟(3-1)中，對無分布式電源連接的節(jié)點(diǎn)，其等效負(fù)荷功率就等 于負(fù)荷本身吸收的功率。
[0022] 所述步驟（3-2)中，在計(jì)算流過各條支路上的功率時(shí)，將各節(jié)點(diǎn)的電壓視為額定 值，同時(shí)先不計(jì)支路功率損耗，則流經(jīng)任一支路仏的功率可表示為：
/o'!
[0023]
[0024] 式中，&.和&,分別為流經(jīng)支路Bi的有功功率和無功功率；為在正常運(yùn)行狀態(tài) 下，從支路Bi沿著功率流動的方向到達(dá)支路Bi所在環(huán)路的末端節(jié)點(diǎn)Ne3ncI所經(jīng)過的節(jié)點(diǎn)集合； 戍和&,分別為節(jié)點(diǎn)N j的等效環(huán)路負(fù)荷有功功率和等效環(huán)路負(fù)荷無功功率，對于無 T接支路 的一般節(jié)點(diǎn)，其等效環(huán)路負(fù)荷功率即為節(jié)點(diǎn)等效負(fù)荷功率，對于有T接支路的節(jié)點(diǎn)，其等效 環(huán)路負(fù)荷功率為該節(jié)點(diǎn)與其T接支路上所有節(jié)點(diǎn)的功率之和。
[0025] 定義環(huán)路內(nèi)支路Bi的順時(shí)針支路集合心#和逆時(shí)針支路集合￡^1;分別為從支路Bi 沿順時(shí)針方向和逆時(shí)針方向到達(dá)所在環(huán)路功率的流入節(jié)點(diǎn)Ns所經(jīng)過的支路集合。定義環(huán)路 內(nèi)節(jié)點(diǎn)Nj的順時(shí)針支路集合和逆時(shí)針支路集合 2分別為從節(jié)點(diǎn)Nj沿順時(shí)針方向和逆 時(shí)針方向到達(dá)所在環(huán)路功率的流入節(jié)點(diǎn)Ns所經(jīng)過的支路集合。
[0026] 利用向量*^,。存儲集合中支路的電阻，利用向量。存儲集合#中支路的 電阻，利用向量<。存儲集合^中支路的電阻，利用向量存儲集合\#中各支路的電 阻，利用向量￥匕存儲集合4,.t中各支路上的有功功率，利用向量存儲集合/^。中各支 路上的無功功率，利用向量存儲集合!^。中各支路上的有功功率，利用向量存儲 集合￡s,,?i中各支路上的無功功率。將支路或節(jié)點(diǎn)的順時(shí)針電阻向量和逆時(shí)針電阻向量統(tǒng)稱 為支路或節(jié)點(diǎn)的電阻向量，將支路的順時(shí)針功率向量和逆時(shí)針功率向量統(tǒng)稱為支路的功率 向量。
[0027] 所述步驟(4)中，通過向量運(yùn)算獲取當(dāng)前環(huán)路內(nèi)的最優(yōu)斷開支路，具體包括：
[0028] (4-1)載入當(dāng)前環(huán)路中處于斷開狀態(tài)的初始支路的電阻向量、兩端節(jié)點(diǎn)的電阻向 量、以及功率向量；
[0029] (4-2)閉合該初始支路，從該初始支路出發(fā)斷開環(huán)路內(nèi)逆時(shí)針方向的下一個支路， 通過向量移位運(yùn)算構(gòu)造支路交換后新斷開支路的功率向量和電阻向量，計(jì)算網(wǎng)損的變化 量，確定支路交換的操作方向；
[0030] (4-3)閉合步驟(4-2)操作后當(dāng)前環(huán)路中處于斷開狀態(tài)的支路，斷開沿著該環(huán)路操 作方向的下一條相鄰支路，通過向量移位運(yùn)算構(gòu)造所述下一條相鄰支路的功率向量、電阻 向量、以及本步驟中兩條交換支路公共節(jié)點(diǎn)的電阻向量，計(jì)算網(wǎng)損的變化量，若網(wǎng)損增加， 則之前斷開的支路即為該環(huán)路的最優(yōu)斷開支路，閉合新斷開支路，斷開之前閉合的支路，步 驟(4)停止，若網(wǎng)損減小或不變，則轉(zhuǎn)入步驟(4-4);
[0031] (4-4)判斷是否已處理完該環(huán)路中沿操作方向的所有支路，若是，則停止，當(dāng)前處 于斷開狀態(tài)的支路即為該環(huán)路的最優(yōu)斷開支路;否則轉(zhuǎn)步驟(4-3)繼續(xù)進(jìn)行支路交換。 [0032]進(jìn)一步的，所述步驟(4-2)中，若網(wǎng)損減小，則說明使網(wǎng)損最小的最優(yōu)斷開支路位 于初始斷開支路的逆時(shí)針方向，將逆時(shí)針方向作為支路交換的操作方向；若網(wǎng)損增加，則重 新閉合下一個支路，并從初始支路出發(fā)斷開環(huán)路內(nèi)順時(shí)針方向的下一個支路，通過向量移 位運(yùn)算構(gòu)造支路交換后該斷開支路的功率向量和電阻向量，計(jì)算網(wǎng)損的變化量，若網(wǎng)損減 小，則說明使網(wǎng)損最小的最優(yōu)斷開支路位于初始支路的順時(shí)針方向，將順時(shí)針方向作為支 路交換的操作方向，若網(wǎng)損增加，則說明初始支路即為最優(yōu)斷開支路。
[0033] 所述步驟(4-2)中通過向量移位運(yùn)算構(gòu)造支路交換后新斷開支路的功率向量和電 阻向量，計(jì)算支路交換后網(wǎng)損的變化量。
[0034] 具體包括：
[0035]閉合當(dāng)前環(huán)路中處于斷開狀態(tài)的支路Bn,m的開關(guān)，同時(shí)從支路Bn, m出發(fā)沿著逆時(shí)針 方向斷開與支路Bn,m連接的相鄰支路仏。,"的開關(guān)。由環(huán)路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可知，當(dāng)閉合支路B n,m， 斷開支路Bac,n后，將向量。的列數(shù)加1，然后將向量,的所有元素按從右至左的順序 依次右移1位，最后在第1列的位置補(bǔ)入閉合支路Bn,m的電阻^，即可得到支路Bac, η的順時(shí)針 支路集合電阻向量財(cái)1，即……? ]。
[0036] 同理，將向量Aftf的第一列元素置空，其余元素按從左至右的順序依次左移1位， 即可得到支