配电网网络重构算法的研究

摘 要：配电网在运行过程中是有很多问题，这样也使得配电网在重构的时候出现了很多限制条件，因此，对这些出现的约束条件一定要进行解决，这样才能保证配电网重构的目标。在配电网进行重构的时候是有着很多中不同算法，对不同的算法进行分析，能够对这些算法的优点和缺点进行掌握，能够在实际的运用过程中进行更好的改进，这样能够保证以后的使用效果。

关键词：配电网；重构；启发式算法

在电网的末端，配电系统是非常重要的系统，能够更好的对发电系统进行连接，同时也是连接输电系统和用户的中间环节。配电系统在运行过程中是存在着很大负荷，因此，其运行的可靠性对整个电网的运行都是有很大影响。配电网结构中是有环形结构，其中有很多的分段开关和联络开关，因此，在运行过程中能够对这些开关的状态进行改变。

1 配电网重构的目标及约束条件

1.1 配电网重构的目标

为了更好的提高电力系统的运行经济效益，在电力系统运行过程中降低能耗和线损是非常重要的。因此，对配电网网络进行重构也非常重要，这样能够将负荷从过载的馈线上转移到轻负载的馈线上，这样能够改善电网中线路的质量，同时能够更好对电压情况进行改善，对电网出现的损耗也能降低。在配电网发生故障的时候，打开分段开关能够将出现故障的部分进行隔离，这样能够将产生的荷载转移到其他的线路中，这样能够进行故障的处理，同时也能更好的恢复供电，对提高用电可靠性非常有帮助。

1.2 配电网重构的约束条件

配电网的潮流方程可以使用前推回推发来进行计算，这样能够更好的对支路电流和节点的电压进行约束。在网络拓扑方面，重构后的配电网可以是辐射状的，这样能够更好的对开关操作次数进行限制，同时也能尽量减少在重构过程中出现的开关反复操作的次数，这样能够更好的延长设备的使用时间。在进行配电网网络重构的时候，要对继电保护装置的可靠性不进行影响，这样才能保证配电网的使用效果。配电网重构是一个非常复杂问题，同时，也是有很多目标，为了更好的完成这些目标，对出现的问题要进行解决，在这种情况下要选择一个主要的目标函数，这样能够将其他目标作为约束的条件，能够更好的找到目标函数的最佳方案。

2 配电网重构的计算方法介绍

在满足各种运行约束的条件下，将网损作为配电网重构中的主要目标，这样能够更好的达到配电网重构的目的。现在，配电系统发展速度是非常快，在进行计算的时候，最初的方法是打开一个开关，闭合一个开关，然后形成辐射网络，对潮流情况进行计算，进行重复计算，最终能够找到最优解，但是在开关众多的情况下，计算也是非常复杂的，同时耗时也是非常久的，因此，要对计算方法进行更好的研究，对计算方法进行必要的分析，能够更好的对配电网进行重构。

2.1 支路交换法

先要形成一个辐射网，然后对开关进行依次的闭合，这样在每闭合一个开关的时候能够更好的得到一个单环，这样能够对网损及性能情况进行计算，依次重复这样的操作，能够更好的得到最小的值，这种方法在进行计算的时候，得到的结果是和最初的网络结构有关的，因此，在进行计算的时候是能够在局部出现最优解的，在进行计算的时候步数是非常多，因此效率非常低。

2.2 最优流法

先要对整个网络中的开关进行闭合，这样能够形成几个环形的配电系统，将网损最小作为目标，在这种情况下，进行负荷需求的计算，能够更好的对环形结构中对电流分布情况进行掌握，同时也能对电流的最小开路进行断开，这样能够更好的对最优潮流进行计算，直到整个配电网形成一个辐射网。在进行计算的时候，计算量是非常大的，同时在计算的时候算法和环节也是非常多，对不同的环节进行计算得到的结果是不同。

2.3 人工智能算法

在配电网重构过程中，人工智能法主要是使用神经网络算法、遗传算法以及蚁群算法。在进行计算的时候精度的情况是取决于样本的情况，同时在进行样本获取的时候是要面临一定困难，因此，要想更好的保证计算的结果，要对样本情况进行保证。在进行计算的时候是要依赖于参数和计算量大的情况，因此，在进行计算的时候要不断对开关的状态进行调整，这样能够更好的保证计算的结构，同时能够更好的保证配电网的重构效果。

3 改进的配电网重构计算方法

3.1 改进的支路交换法

当闭合一个联络开关后，将形成一个单环网。运用单环网潮流算法计算单环网虚拟流，根据流过各个环网开关的虚拟流模值由小到大排序，由此来确定要打开的开关。判断是否满足约束，若没有，则打开这条支路。否则不打开此开关，转而打开流过虚拟流次最低的支路开关，进行判断，直到无过载和电压越限。通过虚拟流概念的引入，可减少计算步骤以及潮流分布的计算，提高了效率。

3.2 交流支路电气剖分算法

由负荷受电剖分路径电气距离指标构造一种物理寻优方法。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。约束条件为节点有功、无功功率平衡方程，节点电压约束方程和支路传送功率上限约束。候选转移负荷集合的求取及节点合并。候选转移负荷受电路径电气距离的计算，并考虑支路越限条件和候选可合分段开关集合的求取。解环顺序：处理完网络上所有的单环后，然后将候选可合分段开关集合里的开关按电压差从大到小排序，从大至小处理完所有分段开关。该方法应用到IEEE69配电系统中，计算7次潮流和电气距离后即可求得最优解，在计算量和计算速度上有很大的提高。

4 结束语

在进行配电网重构的时候要对重构的目标和计算方法进行明确，这样能够保证在进行重构的时候要对负荷的情况进行掌握。配电网的重构就是对电网的负荷情况进行重新分配的一个过程。在进行计算的时候，计算机在速度上是非常快的，但是在计算结果上是不能进行保证的，因此，进行最优求解的时候是要面临的一些困难。在进行计算的时候，人工智能方法是比较多，但是，在进行计算的时候收敛的速度是非常慢，这样就使得在进行大规模配电网络重构的时候，不能得到更好的解决。配电网网络重构是为了降低电网的电能损耗，因此，在进行重构的时候要对计算方法进行必要的分析，这样才能更好的保证效果。

参考文献

[1]毕鹏翔，刘健，张文元.配电网络结构的研究[J].电力系统自动化，2001，25（14）：54～60.

[2]刘健，毕鹏翔，董海鹏.复杂配电网简化分析与优化[M].北京：中国电力出版社，2002.

[3]邓佑满，张伯明，相年德.配电网络重构的最优流模式算法[J].电网技术，1995，19（7）：47～50.

[4]毕天妹，倪以信，杨其逊.人工智能技术在输电网络故障诊断中的应用述评[J].电力系统自动化，2000，24（2）：11～16.

[5]刘莉，陈学允.基于模糊遗传算法的配电网重构[J].电机工程学报，2000，20（2）：66～69

[6]张步涵，沙立华，曾次玲.基于随机生成树的配电网重构模拟退火算法[J].华中科技大学学报：自然科学版，2005，33（6）：76～79

[7]黄健，张尧，李绮雯.蚁群算法在配电网重构的应用[J].电力系统及其自动化学报，2007，19（4）：59～64.

[8]郝文波，干继来.基于负荷受电路径电气剖分信息的配电网重构算法[J].中国电机工程学报，2008，28（19）：42～48.