基于分层分区思想的配电网主次网架结构研究

目前配电网多选用单层辐射状网络结构,于线路末梢设置联络,然而在规划中,通过变电站出线的载流量确定线型的方式将增大该结构的建设投资,降低线路利用率。结合终端节点实际地理信息,提出了一种配电网主次网架构建模式。首先,基于分层分区的基本思想,运用改进K-means聚类算法对供区终端节点聚类分区,定义等效负荷点,通过最短环路法生成主干网架;然后,以线路建设费用最低为目标构建配电网最优潮流模型,完成次级网络模型搭建。主次网络结构可实现按需选取线型的功能,在满足负荷发展模式和电压水平要求的同时降低投资。算例论证了方法的可行性和有效性。     

含微网配电网的综合优化规划研究

协同规划分段开关、联络线和微网接入点能缩小配电网故障停电范围、实现负荷转供,减小停电损失。提出以线路段为单元的含微网配电网的停电损失计算方法,建立用户停电损失数学模型;以分段开关和联络线等值年投资维护费用与用户年停电损失之和最小为目标函数建立数学模型;应用协同进化遗传算法对分段开关、联络线位置以及微网接入点进行综合优化规划;分析了协同进化遗传算法在配电网综合规划应用中的主要流程和关键技术;结合IEEE33节点算例和工程实例进行仿真分析,对不同规划方案的优化结果进行各项经济指标的对比分析,验证了算法的有效性。     

考虑地理信息聚类分区的配电网多阶段动态规划方法

面对复杂多样的负荷时空增长模式,为提升配电网规划方案的经济性和可行性,提出一种基于地理信息系统的配电网动态规划方法。该方法基于密度峰值聚类的等效负荷点位置信息,采用布雷森汉姆-粒子群优化算法驱动的线路规划方法形成待规划线路集合,并运用混合整数二阶锥规划模型结合动态规划的方法对配电网规划这一非凸非线性问题进行求解。所提方法建立的聚类分区下的负荷时空分布模型简化了问题规模,并以最小化线路综合成本为目标,囊括全寿命周期内线路建设成本、运维成本及损耗成本。同时,动态规划方法分阶段制定规划策略解决了阶段性网架增长带来的结构性调整,契合实际应用需求。最后,以某城市实际规划区域为算例验证了所提方法有利于降低网架规划建设成本、运维成本以及提高规划可行性。     

基于动态规划法的配电网联络线优化规划研究

为了有效提高配电网的供电可靠性,以单电源树状配电网为对象研究自成环网的联络线规划。基于节点与节点联通矩阵分析联络线连接位置对故障下游负荷转移的影响,提出了故障区间相对于联络环从属关系的分区停电损失计算方法。以停电损失和建设费用加权和最小为目标函数,以适应不同运行方式的保护整定值为约束,建立联络线规划数学模型。将联络线的优化规划看成一个多阶段决策问题,以联络线的条数作为阶段数,联络线的联结位置为状态,应用动态规划法求解树状配电网联络线优化规划问题。以IEEE33节点算例和现场工程实例进行仿真分析,对联络线的建设费用和停电损失费等经济指标进行了分析比较,验证了算法的有效性。     

基于LCC和改进粒子群算法的配电网多阶段网架规划优化

市场环境下,配电网规划方案全寿命周期经济性变得越来越重要。基于设备全寿命周期成本建立了配电网多阶段网架及开关布置规划新模型,模型同时考虑了规划方案初始投资、运行维护成本、停电成本、报废成本;在满足各阶段负荷发展需求的条件下,以规划项目全寿命周期经济性最优为目标函数确定不同支路的建设时间;建立了配电网停电成本计算模型,该模型反映了停电频率、停电持续时间及停电电量对停电成本的综合影响。提出一种将均值聚类与随机粒子群算法相结合的改进离散粒子群算法对上述模型进行求解,该算法克服了基本粒子群算法的"早熟"问题。该规划方法使得规划方案不仅满足全寿命周期经济性最优,而且兼顾一定的可靠性水平。规划实例验证了上述模型和方法的正确性和有效性。     

基于DE算法的10kV网架结构多目标规划

10kV网架结构的选择是配电网规划与改造的关键,受多种因素影响。为了制定目标网架,首先在确定网架单元数量的基础上计算配电网的投资成本;其次,结合用户停电损失综合函数,利用系统平均停电时间指标衡量可靠性效益;然后,建立网架结构多目标规划的目标函数,采用权重系数变换法将可靠性效益和投资成本转化为单位负荷供电总成本;最后,以网架结构影响因素为初始种群,以单位负荷供电总成本最低为适应度函数,采用差分进化算法(differential evolution,DE)算法,获得连续负荷密度区间下的最优网架结构。实例证明该算法收敛快、精度高,能够为配电网建设提供理论依据。     

基于柔性多状态开关的主动配电网负荷在线紧急转供策略

配电网故障后,传统基于联络线的负荷转供方法存在停电转供、容易引起非故障线路过负荷等诸多问题。近年来出现的一种配电灵活交流输电(DFACTS)设备——智能软开关为上述问题的解决提供了契机。依托其对多条相连线路功率的柔性调节能力,提出了一种兼顾故障馈线残余负荷以及非故障馈线安全运行约束的负荷快速在线转供策略。首先建立了线路末端功率和各节点电压的关系,设置满足配电网正常运行状态的约束条件;在此基础上,以最大负荷转供量为上层目标函数,以电压偏差最小为下层目标函数,在约束范围内进行求解,获取最优潮流分配方法。最后针对上述最优潮流可能影响非故障馈线的安全运行的特殊场景,提出了在保证正常线路安全运行前提下最大程度保全待转供负荷的紧急切负荷策略和实现方案。依托大江东工程实际拓扑结构,搭建了基于PSCAD-MATLAB的联合仿真平台。结果表明,所提出的方案能够实现负荷的不断电在线转供。     

基于供电能力分析的高压配电线路容量优化方法

为合理选择高压配电线路载流量以实现高压配电网精细化规划和集约型建设,提出一种基于供电能力分析的高压配电线路容量优化方法。首先定义供电路径矩阵和运行/转供方式向量来描述高压配电网网架信息;然后基于配电网供电能力分析,以使配电网供电能力达到极限的最小高压配电线路容量需求为目标,通过配电网高压网架正常运行分析、高压配电线路N?1校验分析以及高压网架运行/转供方式和转供方式的合环情况分析建立约束,最终形成数学模型;最后提出一种改进的遗传算法对模型进行求解。通过某城区电网实例计算证明了算法的有效性和实用性。     

计及分布式电源的变电站个数及馈线条数概率规划

随着分布式电源渗透率的提高,分布式电源对配电网规划方法和结果的影响研究更具现实意义。采用概率规划方法,建立了涉及分布式电源的变电站个数及馈线条数优化简化模型,模型目标为变电站和中压线路的相关总费用最小,并考虑了线路的容量约束;提出了中压主干线与分支线长度的近似计算模型,并考虑了负荷变化、分布式电源随机性和线路负荷转供率对停电时间和停电费用的影响。基于模型求解获得的变电站优化个数、馈线优化条数和最小总费用,定义了相应的三大类置信变量。算例表明了概率规划对于变电站个数和馈线条数选择的意义以及分布式电源的替代作用。     

安全距离理论下计及故障恢复的智能配电网随机规划

在智能配电网主变站间充分互联背景下,为提高其供电效率、节省新建投资,提出了一种基于安全距离的配电网随机规划方法。首先,基于安全域理论,介绍了配电网N-1安全性分析方法和指标族。其次,考虑系统故障负荷的转供和分布式电源出力及时变负荷带来的不确定性,以总成本现值最小为目标函数,采用机会约束规划方法建立了配电网规划模型。然后,采用模糊C-means聚类法与动态小生境差分进化算法相结合的策略对模型加以求解。最后,通过算例对比所提规划方法与现有两种规划方法,结果表明,所述模型所得规划方案在保证N-1安全的前提下,实现了系统经济性和安全性的全面优化,充分发挥了配电网的供电潜力,更适用于负荷增长平缓和占地通道资源紧张的城市建成区配电网近期规划。     

分布式风电源与配网联络线协调规划

为了充分利用风能,提高分布式风电源在配电网规划中的经济性和可靠性,提出一种分布式风电源(DWG)和联络线协调规划的方法。先通过分析DWG和联络线之间位置不同对供电可靠性的影响,提出了考虑DWG和联络线影响的事故负荷损耗指标 (CLLI)评估算法。在此基础上建立分布式风电源和联络线投资综合最小、网损最小以及供电可靠性最佳的多目标规划模型,应用非劣排序遗传算法优化得到分布式风电源的位置、容量和联络线的位置。IEEE33算例结果表明,该方法能得到合理的分布式风电源位置容量与联络线位置方案。     

计及台风灾害全过程模拟的配电网差异化加固规划韧性提升方法

台风会对配电网系统造成严重影响,制定架空线路的防风加固规划方案至关重要。为提高配电网抵御自然灾害的韧性,提出一种计及台风灾害全过程模拟的配电网差异化加固规划韧性提升方法,通过模拟台风登陆至消亡时刻全过程实时风况信息,对各线路实施差异化加固。首先,利用狄利克雷过程混合模型(dirichlet process mixture model, DPMM)聚类算法提取典型台风登陆场景,结合风暴轨迹模型和Batts风场模型模拟实时台风移动路径和台风风场,计算配电网线路实时故障概率。然后,结合台风场景模拟结果和不同设计风速标准下的差异化的架空线路故障率,建立以多等级线路加固年投资成本、台风过境过程中失负荷成本、停电损失和维修成本最小为目标的双层随机规划模型,并利用Benders分解算法进行求解。最后,以改进IEEE33节点系统为例,对所提方法有效性进行了验证。     

考虑低碳和柔性负荷的有源配电网混合整数二阶锥规划

在配电网低碳化背景下,提出了考虑碳排放和柔性负荷的有源配电网混合整数二阶锥规划模型,目标是在满足网络运行约束和CO₂排放上限的前提下,给出总成本最小的投资策略。考虑新能源、负荷和能源价格的不确定性,提出了基于k均值的场景聚类方法。模型的决策变量为更换过载线路、投建新能源和储能装置,以及投建稳压器和电容器组等电压控制设备,并考虑了多项式形式的电压相关型的柔性负荷、网络重构以及碳排放额约束。针对规划模型的非凸非线性特征,采用虚拟需求法将网络重构建模为混合整数线性规划形式,并提出了一种基于泰勒展开的改进二阶锥松弛方法,以解决柔性负荷模型给传统二阶锥松弛带来的难题。通过69节点系统对该模型进行测试,结果表明,所提模型不仅总规划成本较低,而且有助于减少碳排放。     

配电网线路分段开关的优化规划

以分段开关加入后配电系统的可靠性成本和可靠性效益为目标函数,计及分段开关的年投资、年维护费用、系统停电损失等综合费用和相关技术约束,建立了配电网线路分段开关的优化规划模型,提出用改进遗传模拟退火算法来求解的研究思路,把遗传算法全局搜索能力强与模拟退火算法局部搜索能力强的特点结合起来,提高了算法的局部寻优能力,有效地解决了早熟现象,具有很好的全局收敛性。通过对IEEE RBTS BUSS局部网络分段开关的优化规划证明了该思路的有效性和科学性。     

计及负载率的农村10 kV配电网最优分段研究

在过去对配电线路分段的研究中,大多没有考虑线路的转供能力,认为只要通过分段开关将故障段分离,非故障段的全部负荷可经联络线恢复供电。而在实际运行中,配电网发生故障需要通过联络线转移负荷时,由于线路自身负载率的限制,联络线的转供率通常达不到100%,将出现停电损失。探讨不同负载率下手拉手自环网线路的最优分段情况,提出并建立了线路计及负载率最优分段的可靠性、经济性评估数学模型,利用模型计算分析了不同负载率下线路的最优分段位置及其变化规律。并基于最优分段位置,通过分段数-年总费用曲线法分析得到该接线模式下最优分段数与供电半径、产电比和负载率的关系,为电网建设中最优分段的选择提供有实用价值的参考和借鉴。     

区间负荷下的输电网灵活规划方法

建立了区间负荷下的输电网灵活规划模型,该模型考虑负荷的不确定因素,以投资成本最小为目标,以正常情况和线路N-1情况下的网络安全为约束,求解该模型得到区间负荷下满足正常情况和线路N-1情况下系统安全的输电网规划方案。根据区间至多切负荷量的数值来判别区间负荷下电网规划方案的安全性和安全程度,使用改进的贪婪随机自适应搜索算法快速求解该模型。6节点系统和某实际77节点系统的规划结果验证了该方法的正确性和有效性。