[发明专利]基于改进遗传算法选取有源配电网供电恢复方案的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种恢复供电技术，特别涉及一种基于改进遗传算法选取有源配电网供电恢复方案的方法。

背景技术

配电网故障后供电恢复是智能配电网的核心功能，是实现配电网自愈的重要保证，对满足用户供电需求及提高供电可靠性具有十分重要的意义。分布式电源(Distributed Generation，DG)融入配电网后，如何充分利用DG的发电能力，快速地且最大化地恢复负荷供电，具有重要的研究意义。

传统的配电网供电恢复是基于配电网络的冗余设计，利用备用联络线路快速恢复停电区域的供电，该问题的研究相对已较为成熟，主要基于数学优化方法、启发式搜索方法、人工智能算法及图论的相关理论优化制定恢复方案，马静、刘健、吴文传等人均在该领域做了深入的研究。随着DG技术的成熟与良好的发展前景，基于DG的孤岛运行能力恢复供电也得到了许多学者的重视，如文献“含分布式电源的配电网故障恢复策略[J].电力系统自动化，2007，31(1)：89-92，99.”首先由DG的容量寻找到DG的最大供电范围，将其形成孤岛，然后再利用联络开关对剩余负荷恢复供电。该文将联络开关和DG的利用分成两步，寻找恢复方案，忽略了两者的相互影响，难以得到最优解。文献“分布式发电条件下的配电网孤岛划分算法[J].电网技术，2006，30(7)：49-54.”考虑孤岛的功率平衡，以DG为中心按照负荷的优先等级由高到低依次向电源周围负荷供电的有效算法，得到孤岛供电方案。文献“考虑分布式发电孤岛运行方式的智能配电网供电恢复策略研究[J].电力系统保护与控制，2011，39(17)：45-49.”基于二进制粒子群优化算法对未恢复的停电区域进行恢复。上述两篇文献的研究考虑了孤岛内DG与负荷的功率平衡，但没有考虑DG的类型，若DG为随机间歇性电源，如风机或光伏，则恢复方案难以切实可行。文献“基于分支定界的含分布式发电配网孤岛划分[J].中国电机工程学报，2011，31(7)：16-20.”假设所有负荷都是可控的，初始孤岛是连接各个DG和重要负荷的网络，根据负荷守恒来削减调整负荷，实际配电网中难以保证所有负荷均可控，且该策略只能形成一个孤岛，所有的DG只能在一起工作，运行稳定性较差。文献“一种高效的配电网供电恢复算法[J].电网技术.2003，27(10)：83-86.”提出供电恢复的算法，先用着色算法标明非故障断电区域，然后使用最短路径得到负荷的最优供电路径，用核心算法生成核心模式染色体，接着用遗传算法寻优。文献“基于多智能体遗传算法并考虑分布式电源的配电网大面积断电供电恢复算法[J].电工技术学报，2010，25(4)：135-141.”运用遗传算法对供电恢复问题进行了研究，并将遗传算法中的每条染色体视为一智能体，与其邻域内的其他个体展开竞争操作与自学习行为。上述两篇研究文献运用遗传算法对恢复供电展开研究，但随机搜索时，不可行解大量产生，迭代次数过多，计算速度慢，难以满足快速恢复供电的要求。

综上所述，目前有源配电网的恢复供电决策已取得一定的成果，但诸多研究对DG进行了简化，例如笼统假设所有DG都具有孤岛运行能力，或没有依据DG的不同类型及控制方式分别考虑，更没有充分考虑孤岛的控制方式，如主从控制或对等控制等，使得恢复方案难以切实可行。

发明内容

本发明是针对目前有源配电网的恢复供电决策难以满足快速恢复供电的要求的问题，提出了一种基于改进遗传算法选取有源配电网供电恢复方案的方法，整体考虑了联络开关和各种DG资源，对有源配电网的供电恢复进行了综合决策，在决策过程中将备用联络线路进行了DG等值，并对配电网内融入的真实DG进行了分类处理，将具有频率和电压调节能力采用VF控制方式的DG定义为主电源，将随机不可控的电源定义为普通DG，然后基于主从控制的孤岛运行模式，对配电网的广义孤岛划分及恢复供电进行了研究，有效提高了恢复供电的时间，满足实时恢复供电决策的需求。

本发明的技术方案为：一种基于改进遗传算法选取有源配电网供电恢复方案的方法，具体包括如下步骤：

1)基于约束条件建立有源配电网结构：

有源配电网供电恢复决策的优化目标F为最大化的恢复停电负荷，约束条件有功率平衡约束、节点电压约束、支路功率约束、DG的出力限制约束以及可行的网络结构约束，约束条件数学模型如下：