[发明专利]一种直流配电系统限流电抗器和断路器综合优化配置方法

说明书

本发明公开了一种直流配电系统限流电抗器和断路器综合优化配置方法，根据直流配电系统设备参数计算直流线路故障的电流最大值，以限流电抗器和直流断路器的投资成本最低为目标函数，利用遗传算法对限流电抗器的容量和直流断路器的型号进行优化，得到限流电抗器和直流断路器的最优配置方案，避免直流断路器冗余配置造成投资成本的升高，对提高直流配电网的经济性具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种直流配电系统限流电抗器和断路器综合优化配置方法，特别涉及一种对基于电压源型换流阀的直流配电系统中的限流电抗器和直流断路器同时进行优化配置的方法。

背景技术

随着直流型分布式电源的大规模接入和电动汽车、数据中心等直流负荷的不断增加，配电系统的直流特征日益突出。发展直流配电系统能有效提高对光伏等直流型分布式电源的接纳能力，减少换流环节，降低线路损耗，提高能源利用效率。

直流配电系统发生直流线路故障时，故障电流大，增加了直流断路器开断电流能力的要求，造成直流断路器成本升高，严重影响了直流配电系统的经济性。

限流电抗器能减小流过直流线路和换流阀的故障电流，但目前国内外对直流配电系统限流电抗器配置的研究通常都先给定直流断路器的设备参数，但不同电流开断能力的直流断路器价格差别较大，直流断路器选型的不准确容易造成直流配电系统电网投资成本的增加。

考虑到限流电抗器减小线路故障电流的能力，同时对直流配电系统中的限流电抗器和直流断路器进行优化配置能最大程度的实现直流断路器的有效使用，避免直流断路器冗余配置造成投资成本的升高，对提高直流配电网的经济性具有重要的意义。

发明内容

为了实现限流电抗器和直流断路器的合理配置，提高直流配电系统的投资经济性，本发明的目的是根据直流配电系统设备参数计算直流线路故障的电流最大值，以限流电抗器和直流断路器的投资成本最低为目标函数，利用遗传算法对限流电抗器的容量和直流断路器的型号进行优化，得到限流电抗器和直流断路器的最优配置方案。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种直流配电系统限流电抗器和断路器综合优化配置方法，包括如下步骤：

步骤1，读入直流配电系统换流阀设备参数、线路参数及负荷参数；

步骤2，采用十进制编码方式对限流电抗器的容量进行编码，并用十进制数字表示各类可选的直流断路器的型号，电抗器容量与断路器型号所对应的数值构成一个完整的染色体；

步骤3，生成初始种群，根据优化配置的目标函数和约束条件计算各个染色体的适应度；

步骤4，采用锦标赛选择方法，从种群中未参与选择操作的个体中依次选择2个个体比较，选择适应值较小的个体作为下一代的父体；

步骤5，采用单点变异方法，即随机选择一个基因点，将其值重新生成，得到这个染色体变异后的后代；

步骤6，当达到设定的进化代数后输出对限流电抗器和断路器的优化配置结果。

所述步骤3中，限流电抗器和直流断路器综合配置的目标函数为：

min f＝f_FCL+f_CB/N_CB (1)

其中，f为配置方案的年投资成本，f_CB为直流断路器的投资成本，单位为元，与断路器的类型相对应，N_CB为直流断路器的设计年限，f_FCL为限流电抗器的投资及运行成本，具体表示为: