[发明专利]基于互补约束全光滑牛顿法的配电网重构方法

说明书

本发明公开了一种基于互补约束全光滑牛顿法的配电网重构方法，包括下列步骤：1)对配电网网络结构进行简化，生成支路组；2)根据生成的支路组建立配电网优化模型，该配电网优化模型包括目标函数、约束条件；3)利用基于全光滑牛顿法求解配电网优化模型，获得配电网重构方案；该方法为确定性方法，与智能化方法和启发式方法相比具有搜索效率高、求解时间短的优势；通过引入光滑函数使优化模型中的不等式约束转化为等式约束，在迭代计算过程中求得变量的离散整数值；通过支路分组大幅度降低支路状态变量的维度，适用于大规模的配电网络。

技术领域

本发明涉及配电网重构技术领域，特别涉及一种基于互补约束全光滑牛顿法的配电网重构方法。

背景技术

配电网与终端电力用户直接联系，其运行状况与用户电能质量的好坏直接相关。长期以来，我国电力系统建设过程中重中间轻两头，即重输电、轻发电和配电，虽然经过近些年的大力提升改造，我国的配电系统相对发达国家来说仍相对较落后，网损较高，线路负载不均匀，重载和轻载的线路大量同时存在。配电网中存在大量的开关，通过改变开关的关合状态即可调整配电网的网络拓扑结构，改变电流走向，降低网络损耗和消除过载，进而有效提高供电可靠性和电能质量。

配电网重构问题的控制变量是开关的状态，通常用0-1两个状态值进行表示，即重构问题为0-1整数规划问题。而当配电网规模比较大时，配网中开关的数量也相应较大，配电网重构问题也就变成了一个大规模非线性整数组合优化的问题。

目前，求解配电网重构问题的方法可以分为以下三类：

数学优化方法：将配电网重构问题用数学模型进行描述，然后通过一定的算法进行求解，从而得到不依赖网络初始结构的优化结果。

启发式方法：该类方法以直观分析为依据，通常根据一定的原则，逐步迭代直到得到满意的重构结果。该类方法主要有：支路交换法(BEM)等。

智能化方法：该类方法主要有：遗传算法、免疫算法、粒子群算法等。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于互补约束全光滑牛顿法的配电网重构方法。

为此，本发明技术方案如下：

一种基于互补约束全光滑牛顿法的配电网重构方法，包括下列步骤：

1)对配电网网络结构进行简化，生成支路组；

2)根据生成的支路组建立配电网优化模型，该配电网优化模型包括目标函数、约束条件；

3)利用全光滑牛顿法求解配电网优化模型，获得配电网重构方案。

进一步的，所述的配电网优化模型中以网损最小为目标函数，网损f(x)的计算方法为：

其中，k_i为支路i的开合状态，0表示断开，1表示闭合；r_i为支路的电阻值；I_i为支路i的传输电流幅值，N_L为支路数量。

进一步的，所述的约束条件包括等式约束、不等式约束和辐射状拓扑结构约束；

等式约束包括有功功率潮流平衡方程和无功功率潮流平衡方程：

其中，N为节点数目；G_ij、B_ij为节点i、j之间的电导和电纳；θ_ij为节点i、j之间的电压相位差；P_Gi、Q_Gi分别为节点i发电机注入有功和无功功率；P_Di、Q_Di分别为节点i的有功和无功负荷；

不等式约束包括节点电压模值上下限约束、支路容量约束、变压器容量约束：