淺析均衡改進(jìn)算法

1、淺析均衡改進(jìn)算法    淺析均衡改進(jìn)算法摘要 配網(wǎng)系統(tǒng)中,在向?qū)＞€用戶或綜合負(fù)荷供電的分支饋線與主干饋線交接處,常常裝有特殊形式的隔離開(kāi)關(guān)。電力論文范文針對(duì)這種實(shí)際情況,目前基于變結(jié)構(gòu)耗散網(wǎng)絡(luò)理論的負(fù)荷均衡化算法,存在無(wú)法充分發(fā)揮上述特殊隔離設(shè)備操作靈活性從而取得更優(yōu)解的問(wèn)題。故通過(guò)引入虛擬開(kāi)關(guān)概念,對(duì)上述特殊形式隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行建模,并在此基礎(chǔ)上提出基于變結(jié)構(gòu)耗散網(wǎng)絡(luò)理論的負(fù)荷均衡化改進(jìn)算法。算例分析表明,此改進(jìn)算法可以充分發(fā)揮此類特殊隔離開(kāi)關(guān)的操作靈活性,從而能夠選出負(fù)荷比率最高的優(yōu)化運(yùn)行方案。關(guān)鍵詞 配電網(wǎng)絡(luò) 配電自動(dòng)化 變結(jié)構(gòu)耗散網(wǎng)絡(luò) 負(fù)荷均衡化1

2、特殊配網(wǎng)接線負(fù)荷均衡改進(jìn)算法的必要性   隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,廣大用戶對(duì)供電質(zhì)量、供電可靠性提出了更高的要求,傳統(tǒng)的配網(wǎng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行、管理等方式已不能適應(yīng)當(dāng)前的需求。因此,加強(qiáng)配網(wǎng)的建設(shè),提高配網(wǎng)的管理水平,全面實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化迫在眉睫12。目前,配電自動(dòng)化有很多種實(shí)現(xiàn)方式,但在戶外分段開(kāi)關(guān)處安裝柱上FTU并建設(shè)可靠有效的通信網(wǎng)絡(luò)將它們和配電網(wǎng)控制中心的SCADA計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連,并以此為基礎(chǔ)進(jìn)而構(gòu)成一種高性能的自動(dòng)化系統(tǒng),是目前配電自動(dòng)化的發(fā)展方向3。為了降低配網(wǎng)中壓(1 36 kV)故障的影響,一般采用環(huán)網(wǎng)供電、開(kāi)環(huán)運(yùn)行并結(jié)合饋線分段和負(fù)荷轉(zhuǎn)移的技術(shù)45。這同時(shí)也為配網(wǎng)

3、正常運(yùn)行時(shí)負(fù)荷均衡化的實(shí)現(xiàn)提供了前提條件,負(fù)荷均衡化的實(shí)現(xiàn)意味著采用同樣的配網(wǎng)設(shè)備可以提供更多的電能,從而可以充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的容量,推遲擴(kuò)容投資的時(shí)間,為供電企業(yè)帶來(lái)直接的經(jīng)濟(jì)效益6。為解決當(dāng)前配電自動(dòng)化中負(fù)荷均衡化的問(wèn)題,文獻(xiàn)7基于變結(jié)構(gòu)耗散網(wǎng)絡(luò)模型提出了相應(yīng)算法。目前,絕大多數(shù)的中壓網(wǎng)絡(luò)以主干饋線為基礎(chǔ),配變支路或分支饋線從主饋線上“T”接出來(lái),如圖1中A(配變支路),B(分支饋線)虛線框所示。文獻(xiàn)7中提出的算法將B框中的分支饋線與主干饋線的接點(diǎn)2處理為耦合點(diǎn)。對(duì)于圖1的網(wǎng)絡(luò),依據(jù)該算法可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行如圖所示的頂點(diǎn)編號(hào)。但是在配網(wǎng)中,向?qū)＞€用戶或綜合負(fù)荷供電的各種中壓/低壓(通常為10

4、kV/380V)配電所,在其與主干饋線的交接處常常安裝有某種形式的隔離開(kāi)關(guān)5。如圖1中接點(diǎn)5對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān),該類特殊隔離開(kāi)關(guān)系負(fù)荷開(kāi)關(guān)的一種,它可以開(kāi)合正常負(fù)荷電流,但不能開(kāi)斷故障短路電流,通過(guò)其上所配置的FTU的控制,可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方操作。原算法沒(méi)有考慮對(duì)這種特殊配網(wǎng)接線的處理,雖然我們可以將其看作耦合點(diǎn)并利用原算法進(jìn)行負(fù)荷均衡化計(jì)算,但處理結(jié)果可能無(wú)法得到最優(yōu)的運(yùn)行方案,體現(xiàn)不了交接處5所安裝的隔離開(kāi)關(guān)的操作靈活性。即在負(fù)荷均衡化過(guò)程中,我們必須將開(kāi)關(guān)4、6和13之間區(qū)域的負(fù)荷視為一個(gè)整體,由1、2、3號(hào)變壓器之一獨(dú)力承擔(dān)。但實(shí)際上通過(guò)操作5處安裝的隔離開(kāi)關(guān),可以將該區(qū)域內(nèi)的負(fù)荷合理分解,從而由1

5、、2、3號(hào)變壓器共同負(fù)擔(dān),盡量避免出現(xiàn)一個(gè)變壓器過(guò)熱而另一個(gè)變壓器過(guò)冷的情況。針對(duì)這樣的問(wèn)題,本文提出基于變結(jié)構(gòu)耗散網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷均衡改進(jìn)算法。2 特殊配網(wǎng)接線的處理右圖2(a)所示的向?qū)＞€用戶或綜合配電負(fù)荷供電的分支饋線與主干饋線連接處的隔離開(kāi)關(guān)(例如圖1中交接處5所對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)),其開(kāi)關(guān)(1)可以選取左合、居中、右合三種運(yùn)行狀態(tài),總結(jié)其運(yùn)行規(guī)律,可以將其轉(zhuǎn)換成如圖2(b)所示的形式,即圖2(a)中的開(kāi)關(guān)(1)分化為圖2(b)中的虛擬開(kāi)關(guān)和開(kāi)關(guān)。根據(jù)圖2(b)轉(zhuǎn)化后的隔離開(kāi)關(guān)接線圖,可以相應(yīng)地建立基于變結(jié)構(gòu)耗散網(wǎng)絡(luò)的配網(wǎng)模型3 基于變結(jié)構(gòu)耗散網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)絡(luò)處理配電網(wǎng)絡(luò)是典型的耗散網(wǎng)絡(luò)8,將配電網(wǎng)絡(luò)

6、看作是一種有向圖,采用鄰接矩陣加以描述。變電站和開(kāi)閉所的出線斷路器、饋線上的分段開(kāi)關(guān)和聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)可以看作是頂點(diǎn),饋線段可以看作是弧,其方向就是線路上潮流的方向,饋線段上所有配電變壓器供出的負(fù)荷總和就是對(duì)應(yīng)弧的負(fù)荷,流經(jīng)開(kāi)關(guān)的負(fù)荷就是對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)的負(fù)荷,從而構(gòu)成描述配網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型。圖4中是一個(gè)含有特殊接線隔離開(kāi)關(guān)的配電網(wǎng)絡(luò),系統(tǒng)當(dāng)前負(fù)荷不均勻,根據(jù)上一節(jié)所討論的對(duì)特殊隔離開(kāi)關(guān)的處理方法,形成對(duì)應(yīng)的耗散網(wǎng)絡(luò)模型和頂點(diǎn)編號(hào)如圖5所示,括號(hào)內(nèi)為根據(jù)對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)FTU上報(bào)求得的歸一化負(fù)荷數(shù)據(jù)。3.1 配電網(wǎng)絡(luò)源點(diǎn)分布矩陣建立1×N(N為配電網(wǎng)中饋線上的頂點(diǎn)數(shù)目)的源點(diǎn)分布矩陣B來(lái)描述配電網(wǎng)絡(luò)中源點(diǎn)的分布

7、情況,即B= b1b2bN,其中bi=1,頂點(diǎn)vi是源點(diǎn)0,頂點(diǎn)vi不是源點(diǎn)圖5例子中的源點(diǎn)分布矩陣B為:B= 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 03.2 配電網(wǎng)絡(luò)的弧結(jié)構(gòu)矩陣建立N×N的弧結(jié)構(gòu)矩陣C,即3.3 配電網(wǎng)絡(luò)的歸一化負(fù)荷分布矩陣建立N×N的配電網(wǎng)歸一化負(fù)荷分布矩陣Ln,即Ln=ln11ln12ln1Nln21ln22ln2N lnN1lnN2lnNNLn中的元素分別為lnii=100liirii,lnij=100lijrij其中l(wèi)ij為實(shí)際負(fù)荷值rij為額定負(fù)荷值3.4 配電網(wǎng)絡(luò)的源點(diǎn)歸一化負(fù)荷矩陣建立1×N的源點(diǎn)歸一化負(fù)荷矩陣BL,即B

8、L= bl1bl2blN,其中bl1=源點(diǎn)的歸一化負(fù)荷,頂點(diǎn)vi是源點(diǎn)0,頂點(diǎn)vi不是源點(diǎn)圖5例子中的源點(diǎn)歸一化負(fù)荷矩陣BL為:BL= 105 0 0 53 0 0 27 0 0 0 0 0 0 0 03.5 配電網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷比率定義網(wǎng)絡(luò)中的最冷源點(diǎn)的歸一化負(fù)荷與網(wǎng)絡(luò)中的最熱源點(diǎn)的歸一化負(fù)荷之比為該網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷比率,用BLN表示。4 算法介紹4.1 負(fù)荷均衡化啟動(dòng)條件和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)準(zhǔn)備以相互之間存在連通關(guān)系的配網(wǎng)作為子系統(tǒng),計(jì)算各個(gè)子系統(tǒng)的負(fù)荷比率,并判斷是否低于最低負(fù)荷比率(BLCmin),若是則啟動(dòng)后繼操作,否則退出負(fù)荷均衡化過(guò)程。一般假定BLCmin= 0.5。另外,由于子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不夠靈活、弧

9、負(fù)荷分布極其不均勻或最低負(fù)荷比率設(shè)置不合理,均有可能造成無(wú)論如何改變子系統(tǒng)的網(wǎng)形均無(wú)法滿足要求,從而出現(xiàn)程序死處理的情況。因此,應(yīng)限制網(wǎng)形迭代變換次數(shù)(比如M次)。同時(shí)為便于選擇執(zhí)行最佳方案,需要建立頂點(diǎn)狀態(tài)記錄矩陣TR0,TR1,TR2,TRM,以及容量為M+1的負(fù)荷比率記錄數(shù)組BLCD。在TR0中記錄初始頂點(diǎn)狀態(tài)矩陣,BLCD0中記錄初始負(fù)荷比率,設(shè)置迭代次數(shù)計(jì)數(shù)器count =1。4.2 基于子系統(tǒng)最熱源點(diǎn)減負(fù)荷的子過(guò)程該子過(guò)程從最熱源點(diǎn)出發(fā),搜索與其連通的末梢點(diǎn),并從中選擇負(fù)荷切換到子系統(tǒng)的最冷源點(diǎn)上,具體步驟如下:(1)搜索與最熱源點(diǎn)vmh連通的末梢點(diǎn)并存入隊(duì)列EQ中,同時(shí)存放搜索途徑中子系統(tǒng)的其余頂點(diǎn)到數(shù)組TA中。(2)搜尋和EQ中的末梢點(diǎn)相連通的源點(diǎn),并找出和最冷源點(diǎn)vmc連