[发明专利]一种基于模拟退火和锥优化的配电网运行优化方法

说明书

一种基于模拟退火和锥优化的配电网运行优化方法：根据选定的配电系统输入基本参数及信息；依据基本参数及信息建立联络开关和智能软开关并存的配电网运行优化问题的数学模型以及根据网络结构和规模设置旋转锥约束，从而形成了联络开关和智能软开关并存的配电网运行优化问题的锥优化模型；依据模拟退火法的基本原理与网络拓扑约束，随机产生可行的开关状态组合，采用锥优化工具对所述的联络开关和智能软开关并存的配电网运行优化问题的锥优化模型进行求解；输出求解结果并利用模拟退火原理分析最优解情况。本发明从配电系统运行的经济性角度来考虑配电系统中联络开关的状态以及SNOP的传输功率，确定配电网中联络开关的最佳开关组合和SNOP的最佳传输功率。

技术领域

本发明涉及一种配电网运行优化算法。特别是涉及一种基于模拟退火和锥优化的配电网运行优化方法。

背景技术

随着分布式发电、储能、需求侧响应、电动汽车等技术的广泛应用，配电网已经转变为集电能的生产、传输、存储与分配等多种角色于一体的新型能源系统，也是未来智能电网技术发展的核心。智能配电网将主动地对分布式电源、储能、需求侧响应资源、电动汽车、无功补偿设备、智能开关等的运行进行优化与控制，必将彻底地改变传统配电网的规划、设计以及运行方式，形成新的运行模式。网络重构作为改变传统配电网运行方式的主要手段，在保证配电网辐射状运行的条件下，通过联络开关(Tie Switch，TS)倒闸操作来实现网络拓扑结构的转换。但是，网络重构在数学上属于大规模非线性整数优化问题，众多研究致力于提高求解的计算速度和寻优能力，却仍然没有一个行之有效的方法解决这一NP难问题。在实际应用过程中，还涉及到倒闸操作、合环电流冲击、开关动作损耗等问题，网络重构问题的计算效率很难满足实时优化的需求。

随着电力电子技术的发展，各种电力电子装置广泛应用于配电系统中。智能软开关(Soft Normally Open Point，SNOP)是安装于传统联络开关处的电力电子装置，它能够准确控制其所连接两侧馈线的有功与无功功率。SNOP的引入彻底改变了传统配电网闭环设计、开环运行的供电方式，形成的混合网络结合了放射状和环网状供电方式的优点，给配电网的运行带来了诸多益处。考虑到SNOP的投资运行成本较高，现阶段SNOP不可能完全取代系统中所有的联络开关，因而导致配电系统的运行优化问题需要从整体上考虑联络开关和SNOP并存的情况。

从数学本质上看，该问题属于混合整数非线性优化问题，而目前还很难找到一种快速、有效的求解方法。对于该问题的求解目前已经提出和发展了多种优化方法，主要有以下三个方面：1)传统数学优化技术，其中包括解析法、连续消去法等；2)启发式算法，其中包括灵敏度分析法、专家系统等；3)随机优化方法，其中包括遗传算法、粒子群算法等。

虽然上述方法或技术都有一定的应用成效，但也都存在着明显的不足，如传统数学优化方法虽然理论上可进行全局寻优，但在实际应用时不可避免地存在“维数灾”问题，计算时间往往呈现爆炸式激增；启发式优化算法在时间复杂性方面要求有一个多项式时间界，计算速度快，但得到的最优解或者缺乏数学意义上的最优性或者只是局部最优解；虽然随机优化方法所搜寻的最终解与初始解无关，但对于不同规模的配电网需要重新设置其控制参数、种群数量、迭代次数等，从而来保证以较大的几率找到全局最优解。启发式和随机方法多适用于求解整数规划问题，但对于联络开关和SNOP并存的配电网运行优化问题，数学本质上是混合整数非线性优化问题，所以传统数学优化方法、启发式算法对于求解这类问题上，速度或精度多不能同时满足要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种在计算时间和精度上提高对混合整数非线性优化问题的求解能力，能够快速、准确地寻求到优化方案的基于模拟退火和锥优化的配电网运行优化方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于模拟退火和锥优化的配电网运行优化方法，包括如下步骤：

1)根据选定的配电系统输入基本参数及信息，包括系统元件参数、负荷水平、网络拓扑连接关系、智能软开关接入位置与容量、基准电压和基准功率的初值；