[发明专利]一种主动配电网重构与无功协同优化方法

说明书

本发明涉及一种主动配电网重构与无功协同优化方法，其技术特点包括：以经济成本、功率损耗、开关动作次数和电压偏差为目标函数，建立主动配电网重构与无功协同优化模型；设计多目标麻雀搜索算法，并求解主动配电网重构与无功协同优化模型，得到最优解集；利用理想解相似度排序技术选取最优折衷解，获得最佳优化方案。本发明综合考虑主动配电网的经济效益、能源效益、开关动作次数和电能质量，建立主动配电网重构与无功协同优化模型，并提出了一种多目标麻雀搜索算法求解该模型，得到主动配电网最优拓扑和无功补偿装置的最优无功补偿出力。本发明方法能显著改善主动配电网电能质量和能源效益，对促进经济生产和能源可持续发展有重要意义。

技术领域

本发明属于主动配电网优化技术领域，尤其是涉及一种主动配电网重构与无功协同优化方法。

背景技术

为满足全球日益增长的能源需求，清洁和可持续能源的渗透率在现代电力系统中日益提高。在现代电力系统中，高密度的分布式电源接入配电网，改变了原有的配电网结构。然而，分布式电源出力具有较强的随机性和间歇性，进而使系统的复杂性和不确定性增加。此外，分布式电源接入系统会破坏系统的稳定性，如节点电压、系统潮流分布、有功功率损耗等都会发生巨大改变，严重影响主动配电网安全稳定运行。主动配电网的优化手段包括网络重构、无功优化等技术手段。网络重构通过改变开关通断状态优化系统网络拓扑结构，以减少功率损耗、增加电压稳定性和优化潮流分布。无功优化通过静止无功补偿器、并联电容器组等装置对系统进行无功补偿，平抑系统电压波动，提高电能质量。主动配电网重构与无功协同优化是将网络重构和无功优化两种优化技术综合起来，实现主动配电网的优化。使用多种优化技术联合对主动配电网进行重构与无功协同优化，能最大程度地减少主动配电网能源损耗和提高电能质量。然而，目前研究多为单独研究一种优化手段，如网络重构或无功优化，没有考虑多种优化手段的协同优化。因此，有必要寻求一种主动配电网重构与无功协同优化方法，使得主动配电网综合效益最大化。

主动配电网内部包含多种负荷且拓扑结构复杂，因此主动配电网重构与无功协同优化是一个复杂的非线性多目标优化问题，需要综合考虑经济效益、开关动作次数、有功功率损耗和节点电压偏差等方面进行优化。然而，针对主动配电网多目标重构与无功协同优化问题，大多数方法仅进行单目标优化或者将多目标优化问题转换成单目标优化问题。但是，由于实际问题中多个目标函数之间具有矛盾关系，通过设置权重将多目标问题转化成单目标问题可能不能获得实际最优解。如何实现主动配电网重构与无功协同优化，充分考虑各目标函数间的复杂耦合关系，获得实际最优值是本领域需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种主动配电网重构与无功协同优化方法，进行网络重构和多个无功补偿装置的无功出力优化，构建主动配电网重构与无功协同优化模型，同时提出多目标麻雀搜索算法优化该模型，考虑主动配电网的开关动作次数、能源损耗、电压稳定性、电能质量和经济成本，最大程度上提高主动配电网的经济性、可靠性、稳定性和电能质量。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种主动配电网重构与无功协同优化方法，包括以下步骤：

步骤1，建立主动配电网重构与无功协同优化模型，综合考虑主动配电网经济效益、能源损耗、电能质量和分布式电源接入对系统的影响，实现主动配电网经济安全稳定运行。

主动配电网重构与无功协同优化模型的优化变量为：主动配电网的开关动作状态、并联电容器组(SC)接入组数、静止无功补偿器(SVC)的无功出力作为决策变量，获得主动配电网的最优拓扑、无功补偿装置的最优无功补偿出力。

式中，和分别代表第a个开关的动作状态、第b个SC的接入组数和第c个SVC的无功出力；a、b和c分别代表开关的个数、SVC的个数和SC的个数。

主动配电网重构与无功协同优化模型的目标函数：