一種配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于配電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，尤其與一種配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)設(shè)計方法有關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002] 配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，就是在滿足配電網(wǎng)電壓質(zhì)量要求、線路電流要求、變壓器容量要求 并呈輻射狀運行的前提下，獲得配電網(wǎng)電網(wǎng)某一指標（如網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)損、電壓質(zhì)量或負載均衡 等）或者多個指標最佳情況下的配電網(wǎng)運行方式。改變配電網(wǎng)絡(luò)的運行方式是通過操作配 電網(wǎng)中的分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)來實現(xiàn)的，由于配電網(wǎng)中存在著大量可操作的分段開關(guān)和聯(lián) 絡(luò)開關(guān)，因此配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)是一個多目標非線性的混合優(yōu)化問題，要解決該問題首先要建 立配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的數(shù)學優(yōu)化模型，然后利用相應(yīng)的優(yōu)化算法進行求解。
[0003] 配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)實際上是一個優(yōu)化問題，因此其數(shù)學模型同其他優(yōu)化模型一樣，包 括了目標函數(shù)和約束條件。
[0004] 1.約束條件
[0005] 為了保證配電網(wǎng)絡(luò)的安全運行，重構(gòu)過程中的配電網(wǎng)絡(luò)需要滿足以下約束條件：
[0006] (1)網(wǎng)絡(luò)拓撲約束
[0007] 配電網(wǎng)一般為閉環(huán)設(shè)計、開環(huán)運行，要求重構(gòu)后的配電網(wǎng)必須為輻射狀。
[0008] (2)供電約束
[0009] 重構(gòu)后的網(wǎng)絡(luò)必須滿足負荷要求，不能有孤立節(jié)點。 _〇] ⑶電壓約束V1,_彡V # V
[0011] 式中，\_，\_分別為節(jié)點i允許的電壓上限和電壓下限。
[0012] ⑷支路功率約束SjS S ^ax
[0013] 式中，S#表支路j上流過的功率，S ^ax代表支路j上允許流過的最大功率。
[0014] 2.常用目標函數(shù)
[0015] (1)以網(wǎng)損最小為目標
[0016] 以網(wǎng)損最小為目標的目標函數(shù)可表示為：
[0018] 其中，1^表示支路i的狀態(tài)，為1表示支路閉合，為0表示支路斷開為支路i的 電阻；PpQ1為支路i末端流過的有功功率和無功功率；U i為支路i末端節(jié)點電壓；b為支路 總數(shù)。
[0019] (2)以負載均衡為目標
[0020] 以負荷均衡為目標的目標函數(shù)可表示為：
[0022] 其中LBsys為系統(tǒng)負荷均衡指數(shù)，S p Sliniax分別為支路i上的功率及其最大允許容 量，b為支路總數(shù)。
[0023] (3)以電壓質(zhì)量為目標
[0024] 以電壓質(zhì)量為目標的目標函數(shù)可表示為：
[0026] 其中示節(jié)點i的電壓，η表示節(jié)點數(shù)，Vmin表示最小節(jié)點電壓。
[0027] 在進行配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)時，單獨考慮一個目標進行優(yōu)化時，其他目標往往不能達到 最優(yōu)甚至會引起其他目標的惡化，因此，為了同時保證配電網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟型、可靠性和安全 性，往往需要同時綜合考慮多個目標現(xiàn)有在進行多目標優(yōu)化時，需要解決兩個問題：一是目 標的歸一化，由于各個目標的量綱不一、數(shù)量級不同，不能夠直接進行求和處理，故有必要 利用配電網(wǎng)絡(luò)初始狀態(tài)下的目標值對每個目標進行歸一化處理；二是目標的權(quán)重設(shè)置，由 于優(yōu)化的結(jié)果與各個目標的設(shè)置有關(guān)，優(yōu)化的結(jié)果會偏向權(quán)重較大的目標，最常見的權(quán)重 設(shè)置方法是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，利用調(diào)度人員的經(jīng)驗人為進行設(shè)置，但是該方法主觀性太強， 難以避免人為主觀設(shè)置錯誤。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0028] 針對上述優(yōu)化配電網(wǎng)絡(luò)的問題，本發(fā)明的目的旨在提供一種配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)設(shè)計方 法。
[0029] 為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)設(shè)計方法，其特征是，所述的 配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)設(shè)計方法包括以下步驟：
[0030] a、將配電網(wǎng)絡(luò)的常用三大優(yōu)化指標：網(wǎng)損目標、負載均衡目標和電壓質(zhì)量目標進 行目標歸一化，定義目標優(yōu)化指數(shù)為
[0032] 其中X1是第i個目標值，（i = 1，2,3)，(^1是第1個目標的優(yōu)化指數(shù)，。是第1 個目標的最優(yōu)值，從而在一定程度上能夠反映目標的優(yōu)化程度；
[0033] b、利用層次分析法對各目標權(quán)重進行設(shè)置；
[0034] c、根據(jù)上述a、b步驟構(gòu)建目標函數(shù)：
[0036] 式中，W1為網(wǎng)損目標函數(shù)的權(quán)重、W2為負載均衡目標函數(shù)的權(quán)重、W 3為電壓質(zhì)量目 標函數(shù)的權(quán)重。
[0037] 作為對上述技術(shù)方案的補充和完善，本發(fā)明還包括以下技術(shù)特征。
[0038] 所述網(wǎng)損的重要度函數(shù)為：
[0039]
[0040] 所述負載均衡的重要度函數(shù)為：
[0042] 所述電壓質(zhì)量的重要度函數(shù)為：
[0044] 權(quán)重函數(shù)重要度的取值范圍在1-9。
[0045] 所述的層次分析法包括以下步驟：
[0046] 1)建立層次結(jié)構(gòu)模型
[0047] 在深入分析實際問題的基礎(chǔ)上，將有關(guān)的各個因素按照不同屬性自上而下地分解 成若干層次，同一層的諸因素從屬于上一層的因素或?qū)ι蠈右蛩赜杏绊?，同時又支配下一 層的因素或受到下層因素的作用。最上層為目標層，通常只有1個因素，最下層通常為方案 或?qū)ο髮?，中間可以有一個或幾個層次，通常為準則或指標層。當準則過多時（譬如多于9 個）應(yīng)進一步分解出子準則層。
[0048] 2)構(gòu)造成對比較陣
[0049] 從層次結(jié)構(gòu)模型的第2層開始，對于從屬于（或影響）上一層每個因素的同一層 諸因素，用成對比較法和1一9比較尺度構(gòu)造成對比較陣，直到最下層。
[0050] 層次分析法的一個重要特點就是用兩兩重要性程度之比的形式表示出兩個指標 的相應(yīng)重要性程度等級。表3列出了9個重要性等級及其賦值。按兩兩比較結(jié)果構(gòu)成的矩 陣稱作判斷矩陣。
[0051] 3)計算權(quán)向量并做一致性檢驗
[0052] 對于每一個成對比較陣計算最大特征根及對應(yīng)特征向量，利用一致性指標、隨機 一致性指標和一致性比率做一致性檢驗。
[0053] 使用本發(fā)明可以達到以下有益效果：本發(fā)明在滿足配電網(wǎng)電壓質(zhì)量要求、線路電 流要求、變壓器容量要求并呈輻射狀運行的前提下，通過多個目標歸一化和對目標的權(quán)重 設(shè)置，獲得配電網(wǎng)電網(wǎng)多個指標最佳情況下的配電網(wǎng)運行方式，從而使電網(wǎng)達到最佳運行 效率。
【附圖說明】
[0054] 圖1為本發(fā)明的配電網(wǎng)指標體系示意圖。
[0055] 圖2為本發(fā)明的多目標權(quán)重的流程示意圖。
[0056] 圖3為網(wǎng)損的重要度函數(shù)示意圖。
[0057] 圖4為負載均衡重要度函數(shù)示意圖。
[0058] 圖5為最低節(jié)點電壓示意圖。
【具體實施方式】
[0059] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細描述。
[0060] 如圖1~圖2所示，針對多目標優(yōu)化，一般采用目標加權(quán)求和的方法將多目標轉(zhuǎn)化 為單目標，目標函數(shù)表示為：
[0062] 其中W1為各個目標的權(quán)重，f i為歸一化后個各個目標值。
[0063] 1、目標歸一化
[0064] 對于成本型優(yōu)化目標Xl(i = 1，2,3)，定義目標優(yōu)化指數(shù)為
[0066] 其中X1是第i個目標值，opt i是第i個目標的優(yōu)化指數(shù)，X ^是第i個目標的最優(yōu) 值，由于本文中各個目標均為成本型目標，則對于任何網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)都有OPt1S 1，并且opt ^直 越大說明目標的優(yōu)化效果越好。OPt1值不僅能夠?qū)Ω鱾€目標進行歸一化處理，并且在一定 程度上能夠反映目標的優(yōu)化程度。
[0067] 根據(jù)上式，構(gòu)建目標函數(shù)
[0069] 式中，WpWpW3分別為各個目標函數(shù)的權(quán)重，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實際情況進行設(shè)置，如： 當負荷均衡指數(shù)過大即網(wǎng)絡(luò)負荷不夠均衡時可以將負荷均衡目標的權(quán)重加大，而當最小節(jié) 點電壓過低時可以加大電壓質(zhì)量目標的權(quán)重。PlcJ，LBsys% Vnil/均為配電網(wǎng)絡(luò)單目標優(yōu)化 的最優(yōu)值。
[0070] 2、目標權(quán)重設(shè)置
[0071] 在實際操作過程中，調(diào)度人員根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進行權(quán)重的設(shè)置很大可能會出現(xiàn)主觀 性的偏差，不能夠進行客觀的操作。因此考慮利用模糊隸屬度函數(shù)構(gòu)建的方法及層次分析 法（Analytic Hierarchy Process，ΑΗΡ)對權(quán)重進行計算。
[0072] 按照GDW 565-2010《城市配電網(wǎng)運行水平和供電能力評估導則》中給出的相關(guān)數(shù) 據(jù)，可以定義各個目標在不同狀態(tài)下的重要度（重要度越大，說明該目標狀態(tài)越差，即表明 目標在重構(gòu)過程中的目標關(guān)注程