[发明专利]基于memetic算法的配电网开关优化配置研究方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种配电网优化配置方法，特别是一种基于memetic算法的配电网开关优化配置研究方法。

技术背景

配电网处于电力供应链的末端，直接面向广大电力客户，其建设水平的高低与系统的供电能力、供电可靠性和电能质量息息相关。在配电网中配置开关设备能够增强其运行的灵活性，但由于配电网规模庞大，如果在每条馈线段上都配置开关设备则投资成本太高，其性价比太低，因此需要对开关配置进行优化。开关配置是配电网规划的重要内容，是实现配电自动化的前提，合理安排馈线上的分段开关和联络开关的类型、安装数量与位置对提高系统的供电可靠性和实现配电自动化至关重要。

配电网开关优化配置问题是兼顾开关投入需要的经济成本和开关配置后产生的可靠性效益，寻找两者之间平衡点的优化问题。现有对配电网开关优化配置方面的研究一般是在成本-效益分析基础上，综合考虑开关设备的经济性和供电可靠性建立优化目标。比如，文献《A novel ACS-based optimum switch relocation method》以增加开关数量所产生的经济成本低于开关配置所减少的停电损失为前提，建立了可靠性边际成本和效益最大化的目标函数；文献《多因素的配电网开关配置优化方案研究》建立了计及重要度权重的开关配置总费用和平均供电不可靠率最小的目标函数；文献《Optimized Allocation of Sectionalizing Switches and Control and Protection Devices for Reliability Indices Improvement in Distribution System》以开关投资费用、运行维护费用、停电损失费用和系统年线路损耗费用之和最小值为优化目标；文献《Optimal switching placement device in radial distribution system》建立了满足一定可靠性水平约束的开关投资成本和运行维护费用最小的优化目标。为寻找优化的开关配置方案，国内外学者分别引入了遗传算法、粒子群算法、免疫算法等优化算法进行求解。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术所需解决的技术问题提供一种基于memetic算法的配电网开关优化配置研究方法。

技术方案：本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种基于memetic算法的配电网开关优化配置研究方法，包括以下步骤：

1)以最小供电分区为基本分析单元进行可靠性分析；

2)采用等年值法进行开关配置的经济性分析；

3)基于成本-效益理论建立分段开关和联络开关同时优化的数学模型；

4)引入memetic算法，结合智能算法与局部搜索策略对分段开关和联络开关的安装数量和位置进行优化。

作为优化，所述步骤1)中包括供电可靠性指标分析和最小供电分区年平均停电持续时间分析；

供电可靠性指标分析：

进行开关优化配置时首先需要考虑配电网的供电可靠性，力求用户不间断供电，从这个角度出发，以年为时间周期，采用系统年平均供电可用率和缺供电量来衡量供电可靠性，前者反映电力用户在一年内实际获得的供电时间与需要供电的时间之间的关系，后者是指电力用户在一年内因电网故障等原因造成的缺供电量，分别用公式(1)和(2)进行计算：

式中：N_k和N_n分别表示第k和n个负荷点包含的用户数；K为总的负荷点数；N表示受故障等因素影响正常供电的负荷点数；U_n和U_k分别表示负荷点n和k的年平均停电持续时间；P_k为负荷点k的平均功率；

最小供电分区年平均停电持续时间分析：

配置开关后可通过改变运行方式来提高配电网的供电可靠性，为了提高计算速度，根据开关和节点位置关系对配电网的拓扑结构进行简化，以最小供电分区为基本对象进行指标计算。从某一开关开始向其下游馈线搜索，直到另一开关或馈线末端为止，所搜索到的线路和设备构成一个最小供电分区。当遍历所有设备后整个配电网将被分为多个最小供电分区，如图1所示，每个矩形框表示一个分区，其中SS表示分段开关位置，TS表示联络开关位置。