配电网动态重构算法及时段划分研究综述

配电网重构是配电系统降损最基本、最有效的方法之一,动态重构更是贴近工程实际应用。文章阐述配电网动态重构模型及约束条件,着重描述配电网动态重构算法,对各类算法优缺点进行综述,并得出混合算法可作为配网重构的研究方向;总结了配电网动态重构时段的划分方法,将重构时段按照负荷特性和电价特性两种方式进行划分;指出当前配电网动态重构文献所存在的缺点并对此进行展望。     

基于负荷变化的配电网重构研究

研究了配电网的动态重构方法.把动态重构问题分解为重构次数和时间间隔的确定,使动态重构算法更具有实用性.提出了时间间隔确定的启发式规则,并建立相应的指标来指导时间间隔的合并.采用启发式算法对各时段进行静态重构,不需计算网络潮流,大大缩短了重构的时间.实际算例表明该算法运算速度快,能够有效降低网损,可以用于开关操作表的制定和配电自动化的日运行调度分析.     

基于综合协调优化的两阶段配电网动态重构研究

针对配电网动态重构,常需要考虑长时间尺度下的合理规划综合考虑负荷功率变化以及光伏、风电等分布式电源的出力变化,及时调整网络拓扑结构使得网络损耗和电压偏差尽可能地小,同时还需顾及网络拓扑结构改变时断路器动作次数与断路器组合冲突问题。为此,文中提出了一种基于综合协调优化的两阶段配电网动态重构法,将配电网动态重构分为两个阶段：1)以网损最低为目标,以基于有序环网的启发式规则灰狼静态重构算法对配电网所有时段进行重构寻优;2)对最优解进行综合协调优化,并提出削减规则策略与时段融合策略,按顺序缩减动态重构的断路器动作次数。仿真结果表明,该方法不仅可以有效降低网损,提高配电网各个节点的电压值,且大幅度降低断路器动作次数。     

基于量子粒子群算法多目标优化的配电网动态重构

为保证配电网动态重构后系统安全稳定的运行,提出了以网损和节点电压稳定性为目标函数的量子粒子群算法的配电网动态重构。针对配电网动态重构过程中时段划分问题,提出以负荷曲线的单调性和幅值变化大小为依据初步划分时间段落。采用整数型量子粒子群算法进行动态重构,重构过程中以相邻时段的网损变化值的关系获取最佳重构段落,然后综合考虑配电网网损最小和节点电压值最大且波动最小为目标寻找最佳重构结构。以IEEE33配电系统为例验证了所提方法的有效性和实用性。     

主动配电网动态重构方法研究

主动配电网重构是通过开关的通断实现的。电力系统的运行状态随着负荷的变化而变化,配网重构是由当前电力系统运行状态决定的,每个潮流时间断面都有一个最佳配网拓扑结构。从网损最佳角度,配网应该时时刻刻都在重构。但是重构需要开关的通断来实现,频繁的开关操作,增加故障概率、减少开关设备的寿命,因此需要在网损与开关操作费用之间寻找平衡。本论文以24小时为例,每个小时是一个时段。每个时段各个节点的负荷是定值。每个时段找出网损较小的三个网络拓扑,构成较优解集。两个连续时段之间的拓扑结构进行配对儿:将开关变化少的为一对儿,而且是一一配对儿。这样两个连续时段之间有三个链条连接,24个时段的链条都会逐一形成。最后计算网损费和开关操作费用之和最小者,为选择的动态重构方案。     

基于时间区间的配电网重构

提出了基于时间区间的静态重构算法和动态重构算法.算法以最优流法为基础,以一段时间内的能量损耗最小为目标函数.首先利用配电网负荷模式的特点对基于时间区间的最优流计算方法进行了改进,然后利用该计算方法求解配电网的静态重构问题.动态重构中需要考虑开关操作次数的约束,为此,动态重构算法中先利用降损估算公式对开关操作在整个时间区间内的降损效果进行评估和比较,然后提出了合理的启发式规则来确定开关的操作顺序,形成优化方案.69节点配电网的算例结果表明,提出的静态重构和动态重构算法是可行和有效的.     

基于改进社会蜘蛛算法的有源配电网重构

为更好地解决有源配电网重构问题，提出基于改进社会蜘蛛算法的重构优化方法。首先，计及不同类型分布式电源输出特性，建立以网损和电压偏移量最小为目标函数的配电网重构优化模型。然后，针对传统社会蜘蛛算法收敛速度慢、易陷入局部最优等问题，提出在寻优过程中利用不同概率的振动强度跳出局部最优路径；采用动态调节步长进行迭代指导性寻优；引入曼哈顿距离优化更新越界策略。最后，对多分布式电源并网的IEEE-33节点网络进行重构，验证了所提方法的先进性和分时段动态重构的优越性。     

考虑开关动作次数的多时段配电网动态重构

通过配电网重构来降低网损是一种经济可靠的手段.一方面,鲜有文献研究如何在降低网损同时减少开关的动作次数;另一方面,目前大多数重构模型的求解算法难以保证全局最优解.提出一种基于二阶锥的多时段动态重构方法.以开关状态量为优化变量,以降低网损为优化目标,建立配电网多时段动态重构模型;将重构问题转化为混合整数二阶锥规划问题,采用二阶锥方法对所建模型进行求解,得到配电网最优动态拓扑.在此基础上,通过合并相似的开关状态,从而避免网架结构的频繁改变.通过IEEE33配电系统进行仿真,结果验证了所提方法的有效性与优越性.     

基于隶属度时段划分的配电网动态重构

为更好地实现配电网优化运行,提出一种基于隶属度时段划分的配电网动态重构方法。以配电网整个时段内综合运行费用最小为目标函数,建立配电网动态重构数学模型。将系统各时段有功网损与电压偏差之比作为系统运行指标,计算指标峰谷隶属度及变化率对时段进行划分。为增强二进制粒子群算法(BPSO)摆脱局部最优解的能力,将模拟退火算法(SA)中基于Mertropolis准则的新粒子接收机制引入BPSO中,克服二进制粒子群算法易陷入早熟收敛的局限性。算例结果验证了所提方法的有效性。     

基于负荷平衡的配电网重构遗传算法研究

以负荷平衡为目的建立了一种新的配电网重构方案的数学模型,即负荷的不平衡度以负荷平衡指数来衡量。采用遗传算法,染色体以开关的状态为基因进行编码,通过杂交、变异等操作综合分析计算出基于适应度函数的最优方案,也就是具有最小的负荷平衡指数的重构方案为最优。作为对比,计算出了负荷平衡指数较小时的网损,发现优化重构后配电网的网损也相应降低了。以三馈线IEEE16节点系统对该方法的有效性进行了验证,结果表明该方案用于配电网重构能显著改善负荷,降低网损。     

基于启发式算法与遗传算法的配电网重构

提出了一种基于遗传算法的配电网重构方法,此方法的目标函数中同时计及了网络的能量损耗和开关操作费用,因而它是针对时间区间的配电网重构而非通常的在某一固定时刻的配电网重构。在应用遗传算法时考虑了配电网自身的特点,即网络的联络开关仅占全部开关的极小一部分,并且结合了一些行之有效的启发式规则,从而用联络开关的开、合状态来编制染色体,可保证求出的解既有全局优化的性质,又实际可行,并且大大提高了求解的速度。中用一个358节点网络的重构算例,验证了中所提出的有效性,并在同时计及网络能量损耗和开关操作费用的情况下,研究了合同的网络重构间隔。     

基于马氏DTW时段划分和FCPSOGSA算法的配电网动态重构

针对配电网重构过程中由于用户侧负荷时变性导致难以划分重构时段的问题,选取马氏DTW距离作为度量指标,构建了减小线路总体损耗、减小电压偏移的多目标优化数学模型。从提高算法收敛效率的角度,对传统粒子群算法进行了改进,运用分数阶微积分的数学方法,提出了一种更快速求解配电网重构的改进粒子群算法（Fractional Calculus PSOGSA）,旨在提升算法的收敛特性和所有过去事件的记忆效应。在IEEE33节点系统的基础上构建了1天的负荷数据并进行重构求解,验证了所提方法的有效性。     

三相不平衡有源配电网鲁棒动态重构

考虑配电网的三相不平衡运行和注入功率不确定性可以提高网络重构方案的优化效果和应用价值。首先,对考虑不确定性的分布式电源和负荷注入功率进行仿射数建模,划分重构时段,以有功网损最优为目标函数,基于三相Distflow潮流方程建立含不确定性预算的配电网两阶段鲁棒动态重构数学模型。为高效求解该模型,引入最佳等距分段线性逼近法对模型进行精度可控的线性松弛,并使用列约束生产算法迭代求解。采用标准化配电测试系统验证所提鲁棒动态重构模型的可行性和有效性,通过控制不确定性预算可进一步调节重构方案的保守性和鲁棒性。     

考虑风光的两阶段配电网动态重构方法

由于传统的控制手段已不能抵抗高渗透率分布式电源对电网的冲击,需要对含分布式电源的配电网动态重构问题展开研究。针对传统配网重构中考虑分布式电源不足、过程复杂耗时和实用性较低等问题,提出了基于生物地理学算法的含分布式电源配电网动态重构两阶段优化策略,建立了以全时段网损最小和开关操作总次数最少为目标的多目标优化模型。首先运用整数型环网编码方法以降低变量维数,对配电网进行时段初步划分,运用夹逼策略对优化区间进行“列举”操作,得到初步优化方案。在此基础上,考虑开关操作总次数约束,对其进行时段的二次优化,最终确定动态重构的开关动作时刻及组合。通过算例验证了该动态重构方法能够在保证操作次数较低的同时,达到减少配电网有功损耗、提高节点电压稳定性的目的。     

基于负荷受电路径电气剖分信息的配电网重构算法

大规模配网重构问题的非线性组合优化特点对计算方法的效率造成了极大困难。该文应用交流支路电气剖分方法,由负荷受电剖分路径电气距离指标构造一种新的物理寻优方法。该方法在合环操作形成的闭环中根据电气距离为负荷分配供电路径,从而确定应断开的支路,使损耗降到最低。同时,根据定义的单位功耗以及物理规则确定需计算电气距离的负荷节点以减少运算量,并通过优化待处理分段开关的顺序以保证能寻找到更优良的解。由于算法属于物理寻优方式,避免了不收敛或者难收敛的情况。IEEE69系统分析表明,算法具有快速求得优良解的特性,能够应用到大型配电网络重构问题。     

最小化运行费用的时变重构全局优化算法

该文提出了一种以运行费用最小为目标的时变重构全局优化算法。将时变重构问题分解为多个静态重构子问题，使用核心模式遗传最短路算法(CSGSA)分别求解每个子问题，得出候选放射状网络结构，并使用动态规划，根据各子问题的结果求解全局最优的时变重构策略。算法还对开关操作次数约束进行了处理，使之不影响动态规划的全局最优性。所提算法是配电网络实时调度，规划和离线分析的有效工具。     

基于改进禁忌算法的配电网络重构

为了提高配电网络重构的优化质量和优化效率,提出了一种结合变异运算的最优邻域禁忌搜索算法.通过在禁忌算法中引入小概率变异扰动,增强禁忌算法跳出局部最优解的能力,提高了算法的全局寻优能力;利用配电网的结构特点,快速、简易地确定邻域最大降损开关交换,提高邻域候选解集的质量,提高了算法的搜索效率.3个算例的计算结果表明,本文算法计算速度快,寻优效果好,有效提高了网络重构的优化效率和优化质量.     

采用时段动态划分和分层优化策略的配电网重构

为更好地处理配电网动态重构中重构时刻、开关操作费用、降损效果之间的平衡问题,提出了采用时段动态划分和分层优化策略的配电网重构方法。首先利用功率矩法进行重构时段动态划分,该划分方法可控制最大重构次数;然后利用免疫算法进行分层优化,第1层优化用以网损最小为目标,采用传统静态重构优化方法确定各时段内不考虑开关动作次数限制及操作费用的开关动作方案,并将该开关动作方案作为第2层优化的搜索空间,且第2层优化中加入了开关动作次数限制及操作费用约束,根据方案运行费用最低原则确定最优重构方案。算例结果验证了该方法的有效性。