[发明专利]一种基于拓扑降解的复杂配电网PQM优化方法

说明书

本发明提供的一种基于拓扑降解的复杂配电网PQM优化方法，对于给定配电网线路图，将其转化为节点与线路的网络拓扑图，降解拓扑结构，包括网络拓扑简化过程和网络划拓扑分过程；对于划分后的子网，进行PQM优化配置，包括PQM配置模型的构建过程和基于TLBO的优化配置求解过程。本发明基于网络拓扑和基尔霍夫N‑1定律，首次提出在求解PQM配置前先进行网络拓扑降解的思想方案，大大降低优化模型的求解维度，加快求解速度，减少了工作难度，提高了复杂网络的监测器配置分析计算效率。

技术领域

本发明属于电气二次系统领域，特别的一种基于拓扑降解的复杂配电网PQM优化配置。

背景技术

近十年来我国发电量不断增长，电成为人们生活必不可少的一部分，较高的用电量在保证高效便捷的社会生产生活的同时也产生了一系列相关问题。用电设备的类型越来越多，线路的结构也越来越复杂，随着而来的电能质量问题对多方造成了不同程度的影响，所带来的经济损失也无法估量。电能质量监测器(PQM)能实时监测到线路的电能质量数据，及时为相关部门提供线路状况参考，提前清除故障隐患，以保障用户的用电质量。而配电网结构庞大且复杂，分支较多，用户类型多种多样，分布较散，无固定规律，且PQM成本较高，为实现全网监控，若对每条支路都进行安装，其带来的经济效益并不可观。因此，对电网的PQM采取最优配置，达到以最少PQM配置数实现监测目的具有重要的工程意义。

对于电网PQM优化配置问题，现有基于多目标遗传的方法，考虑到最终的监测效果与经济性，建立以两者为目标的非线性函数，求得一组最优解即为最优配置方案；基于状态估计与多种群改进遗传的方法，建立状态估计矩阵，通过已安装PQM获取的电能质量数据来估计其他节点的电能质量，得到一个数据估计的准确度，利用多种群改进遗传算法来求取能使成本最低和准确度最高的那组配置优化结果；基于粒子群优化的方法，同时考虑到电压、电流的信息完善性，构造优化评价函数，实现在电网以较低的成本达到全网监测的目的。但上述方法都未考虑到配电网的支路繁多，结构复杂的特点，若直接对配电网进行PQM配置问题求解会造成因求解维度过多使得求解时间长，甚至易造成局部最优不能得到最满意配置方案的后果。因此，首先对配电网络进一步分析，简化网络拓扑,降低网络维度，再进行后续的PQM配置问题，其网络求解的速度会大大加大，运算难度也会大大降低，具有重要的现实意义。

发明内容

为了提高配电网电能质量监测效率，保障电网的稳定运行，本发明提出了一种基于拓扑降解的复杂配电网PQM优化配置，简化复杂网络拓扑，将复杂配电网划分为几个独立的小型子网，降低模型难度，实现以最少的PQM数量达到全网监测的目标。

本发明提供的一种基于拓扑降解的复杂配电网PQM优化配置，简化复杂网络拓扑，将复杂配电网划分为几个独立的小型子网，基于降解后的网络拓扑实现PQM的优化配置，具体实现步骤如下：

步骤1、给定配电网线路图，将其转化为节点与线路的网络拓扑图，降解拓扑结构，包括拓扑简化过程和拓扑划分过程，

所述拓扑简化过程，包括基于节点消去法将无分支节点消去，得到简化后的网络拓扑图；

所述拓扑划分过程，包括基于树搜索思想的网络转化过程和基于TLBO的最优拓扑划分过程；

步骤2、对于划分后的子网，进行PQM优化配置，包括PQM配置模型的构建过程和基于 TLBO的优化配置求解过程。

在上述的一种基于拓扑降解的复杂配电网PQM优化方法，拓扑简化过程的具体方法是：将拓扑看作节点和线路组成，对于无分支节点即仅有一条进线和一条出线的节点，将其合并，且将其前后两条线路电气元件参数叠加，消去这些中间节点，获得简化后的网络拓扑图。

在上述的一种基于拓扑降解的复杂配电网PQM优化方法，所述基于树搜索思想的网络转化过程包括网络转化树形图过程和树的均衡偏差δ计算过程,其中，网络转化树形图过程包括：