本文对配电网简化建模..doc

本文对配电网简化建模、分析和优化等问题做了较深入的研究，所做的工作主要有:为了减小配电系统节点规模，利用配电网有限的测量值实现配电网电压降落及线损的分析计算，本文提出了用于复杂配电网简化分析计算的等效负荷模型等效负荷密度模型和离散负荷密度模型。仿真计算结果表明，利用提出的方法可以得到较为满意的结果。 支路电流法是配电网潮流计算的有效算法之一，在配电网分析计算中得到了广泛应用。应用经验表明该方法具有线性收敛的特性，然而缺乏理论分析。本文对配电网潮流支路电流法的收敛性进行了理论分析，证明了其线性收敛特性，其收敛特性与线路电阻与电抗的比值无关，并得出了支路电流法在给定收敛精度和恒阻抗负荷条件下达到收敛所需迭代次数的估算公式。计算结果验证了得到的结论。 启发式算法是求解配电网络重构问题的有效算法。本文首先发展了前人的工作，提出了改进支路交换算法，该算法极大的提高了传统支路交换算法的计算效率。然后提出了两种配电网络重构方法，即以提高供电电压质量为目标的配电网络重构方法和以负荷均衡化为目标的配电网络重构方法。提出的方法只需利用有限的量测信息，从而使缺少量测信息的配电系统实现配电网络重构成为可能。 现有基于遗传算法的配电网络重构方法，没有充分利用配电网的结构特点，在生成初始种群、交叉和变异等过程中，会产生大量不可行解，不仅严重影响遗传算法的计算效率，而且在进化过程容易造成种群规模收缩或出现退化现象。对此，本文将配电网分解为一系列“环路”，建立了以环路分解为基础的采用独特的编码和遗传操作方法的改进遗传算法，避免了进化过程中的不可行解，从而极大的提高了算法的计算效率。 1绪 论 1.1配电网简化建模和分析的意义 近年来，随着通信手段和计算机技术的发展，配电自动化的水平己经取得了长足的进展，但是目前的配电自动化产品基本上停留在SCADA (SupervisoryControl And Data Acquisition)水平，虽然花费不少代价在户外柱上开关处安装FTU (Feeder Terminal Units)、并建设了密集的由FTU到配电自动化中心的通信网络，获得了大量反映配电网运行状况的的实时数据，但是多数配电自动化SCADA系统仅仅将这些宝贵的数据以可视化的形式展示出来，并没有对这些数据进行处理，更没有运用人工智能的手段较好地为电力生产服务。 实际上多供电途径的网格状配电网的运行方式非常灵活，因此仅凭借值班员的经验调度和管理配电网越来越困难，迫切需要发展智能配电软件协助操作员甚至代替操作员，更科学、更及时地作出最佳的调度决策，从而确保配电网安全运行，降低运行费用和提高经济效益，更好地提高供电可靠性，最大限度地发掘配电网的潜力，也可以使配电自动化系统的效益更好地体现出来，并促进该行业长期稳定持续地发展111. 大规模网络的求解，总面临着计算量和占用存储空间大、速度慢、收敛困难、“组合爆炸”等实际困难。复杂配电网不仅规模巨大，而且严重缺乏量测数据，因此求解更加困难。虽然电力系统建模和分析技术己经很成熟，比如可以采用集中参数模型建立电源点、传输线和变压器的等值电路，从而获得描述电力系统的导纳矩阵，采用N-R法、P-Q分解法和B-X法等迭代方法就可以得出电力系统的潮流。上述模型化方法在用来描述配电网时却不十分方便，主要存在下列问题:首先配电网的线路分支点和配电变压器接入点都应看作是节点，因此配电网的节点较输电网的节点要多得多，导致导纳矩阵非常庞大，占用存储空间和处理工作量也非常大。其次配电网上量测点少，通常配电线路上的柱上开关的量测是可以满足的，但是由于受到建设费用的限制，一般只有少数重要的配电变压器得到量测。因此，针对配电网的特点，建立简化建模方法，对复杂配电网进行简化分析，充分利用现实中可以获得的有限量测数据反映配电网的主要运行指标，是解决上述问题的有效途径。 1.2配电网分析和优化研究现状 近年来，配电网络分析和优化已经成为研究热点之一，主要研究内容有:配电网潮流计算、不良数据辩识和状态估计、网络重构和优化等。 1.2.1配电网潮流计算及状态估计 潮流计算是电力系统分析的基础，配电网潮流计算的研究一直得到学者们的重视。Tsai-Hsiang Chen等将基于ZBu，的高斯迭代方法用于配网潮流计算中’‘，，该方法收敛性好，但 z矩阵是满阵，占用内存多。文献[[3-7]等将快速分解算法用于配电网潮流计算中。其中，Hsiao-Dong Chiang[6】和A. Monticelli[71还分别对快速分解算法的收敛性进行了研究，Monticelli的研究表明由于在快速分解算法迭代公式推导过程中无需线路电阻与电抗之比小于 1的条件，因此在线路电阻大于电抗时该方法仍能收敛。Mesut E.