中低压配电网电压优化调整
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本文采用性能良好的全局优化方法如34方法求解5以便在合理的时间内获得全局最优解或可行的优化解其主要步骤为6读入原始数据并对控制变量进行编码配电网数据包括潮流计算数据控制变量描述及约束条件等34参数有367表规模和最大允许迭代次数等7产生初始解迭代次数置1在控制变量约束范围内随机产生一个初始解并进行潮流计算按式
改进 或 达 到 最 大 允 许 迭 代 次 数 $则 停 止 优 化 $输 出 结果 ) 否则 $ 迭代次数加 1 并转到步骤 9 ( 继续迭代 !
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应 用 上 述 方 法 采 用 ?(+’6@: ABB ?/C’:*+ $ 基 于
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并对济南市某居民小区配电网进行了分析和电压 优化调整 $ 实际情况和部分结果如下 ! 济南市某居民小区配电网结构如图 1 所示 !各台 变低压侧均安装有数据采集装置 $每隔 1F GC@ 纪录 1 组数据 $并传送到区供电公司 ! 利用软件包对 !..1 年 2 -1. 月各台变低压侧负荷 % 电压 % 功率因数等历 史数据进行了分析 $并进行了电压调整的优化计算 !
优化前 时间 电压合格 率 :! 优化后 电压合格 网损率 :! 网损率 :! 率 :!
’; 不在 367/ 表中 $ 或者虽在 367/ 表 中 但 已 满 足 释
放准则 $ 则用 ’; 更新 ’ $ 即令 ’% ’;) 如果该解在
367/ 表 中 $ 同 时 又 没 有 满 足 释 放 准 则 $ 则 寻 找 次 好
的解 $ 并重复进行此过程 )* ( 更新 367/ 表 & 将实现了 的移动的反方向移动记录到 367/ 表中 $ 如果 367/ 表已满 $ 则首先排除最先记录的移动 )< ( 更新 ’(08& 若
基金项目 ! 教育部留学回国人员科研启动基金资助项目 ’ )#&&/*,&’ ( 作者简介 ! 石嘉川 ’!.+0! ( 男 ! 山东济南人 ! 博士研究生 ! 从事电力系统运行与控制研究 " 1!2345678(9:4;2345(9<=(><=(8?
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中 国 电 力
流方程约束未列出 ! 构造梯形 " 电压隶属度函数 # 对各点电压进行模 糊评价 $ 可减少数据不确定性对优化结果的影响 ! 评 价结果计入目标函数 $ 将 " 约束 # 转化为 " 目标 #$ 即将 " 必须满足电压约束 # 转 变 为 " 尽 量 提 高 节 点 电 压 质 量 #$ 保证了在 没 有 同 时 满 足 最 大 % 最 小 ! 种 负 荷 方 式可行解的情况下 $ 可获得尽量好的优化结果 ! 节点 的电压隶属度函数定义为 &
6( 读 入 原 始 数 据 并 对 控 制 变 量 进 行 编 码 & 配 电 网 数
据包括潮流计算数据 % 控制变量描述及约束条件等 $
34 参 数 有 367/ 表 规 模 和 最 大 允 许 迭 代 次 数 等 )7(
产生初始解 & 迭代次数置 1 $ 在控制变量约束范围内 随 机 产 生 一 个 初 始 解 ’ $ 并 进 行 潮 流 计 算 $ 按 式 ’! ( 求 得 目 标 函 数 值 ! ’’ ($ 置 最 好 解 向 量 ’(08 %! ’’ ()9 ( 产生一组试验解 & 将单个移动和交换移动分别作用 于 ’ $ 得 到 1 组 可 行 的 试 验 解 ’1$ ’!$ , $ ’$$ 并 求 得相应的 ! ’’1($ ! ’’!($ ,$ ! ’’$(): ( 搜索邻域 & 从上 述 试 验 解 中 寻 优 $ 得 到 一 个 最 好 的 试 验 解 ’;$ 如 果
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针 对 中 低 压 配 电 网 的 特 点 ! 利 用 !&@&(, CD 配
变 分 接 头 和 &(, CD 补 偿 电 容 器 # 种 手 段 控 制 配 变 出 线 电 压 !以 尽 可 能 少 的 调 整 !尽 量 提 高 电 压 合 格 率并兼顾降低网络损耗 & 优 化 中 以 最 大 + 最 小 # 种 负荷方式计及较长时间内负荷的变化 & 该优化问题 可表示为 ,
和固定电容器使得调整 频 率 受 到 了 更 严 格 的 限 制 ! 一般不超过每年几次 & 研 究 !&@&(, CD 中 低 压 配 电 网 络 的 电 压 调 整 问 题 ! 主要是为了提高供电电压合格率 ! 调节手段为配 电变压器分接头和 &(, CD 低压电容器组 & 受技术和 价格等限制 ! 绝大多数 !&@&(, CD 配变不具备有载调 压 能 力 !&(, CD 电 容 器 组 一 般 也 不 具 备 自 动 投 切 条 件 ! 只能依靠手工改变分接头和电容器组 ! 所以必须 充分考虑较长时间段内 负 荷 和 电 压 的 变 化 情 况 ! 从 而尽量减少它们的调整频率 &
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式中 ,"5E9923H 和 "5E9924? 分别表示最大 + 最小方式下的网 络 损 耗 # !K ’%$( 为 节 点 $ 的 电 压 合 格 隶 属 度 函 数 #! 为一常系数 ! 用于权衡优化目标 ## 为节点数 #,- 为 变压器 - 的变比 #.8 / 为节点 / 的无功注入容量 & 潮
图"
典型日负荷曲线
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由于春季和秋季各节点负荷较轻 $ 变压器压降 小 $ 电压越上限的矛盾突出 $ 三相电压合格的时间不 足全 天 的 2. # ’ !!. I 网 络 电 压 上 下 限 分 别 为 B5 #
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调整前后的电压合格率与有功网损率
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摘
要 ! 以提高电压合格率和降低网络有功损耗为目标 ! 通过调整变压器分接头和补偿电容器组 ! 提 出 一
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>( 判 断 终 止 条 件 & 若 连 续 几 次 迭 代 目 标 函 数 值 没 有
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石嘉川等 ! 中低压配电网电压优化调整
和 !"#! ! 即 $%&’( ) 和 "*+’, )"# 进 入 夏 季 后 ! 随 着 各节点负荷的增长 ! 电压越限的情况略有好转 ! 但合 格时间仍不足 -&! $ 电压越上限时间主要集中于后 夜至凌晨的用电低谷时间段 $ 典型日电压 %-,"" 号 台变低压侧 . 相 " 曲线如图 % 所示 $
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中低压配电网结构
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受气温和居民起居时间等因素影响$ 夏季负 荷 明 显 大 于 其 它 季 节 $且 高 峰"低 谷 时 间 也 有 所 变 化 ! 夏 季 负 荷 低 谷 出 现 在 凌 晨 和 下 午 )春 秋 季 负 荷 低谷出现在夜间 ! 典型日负荷 ’H... 号变压器 ( 曲线 如图 ! 所示 !
种针对中低压配电网特点的电压优化调整方法 " 构造隶属度函数对全网电压进行模糊评价 ! 减小数据的 不 确定性对优化结果的影响 # 评价结果计入目标函数 ! 将电压约束条件转化为优化目标 ! 即将 $ 必须满足 电 压约束 % 转变为 $ 尽量提高节点电压质量 %& 采用最大和最小 # 种负荷方式计及较长时间段内负荷的变化 & 根据灵敏度信息确定电容器补偿位置! 通过禁忌搜索求解组合优化问题& 实际配电网优化计算结果表明! 该方法能以每年几次的调节频率 ! 在负荷的全年变化范围内有效提高电压合格率并降低网络损耗 & 关键词 ! 电压调整 # 配电系统 # 人工智能 中图分类号 ! )*+!, 文献标识码 ! 文章编号 ! !""#$%&#%’’""% (&!$"&#+$",
配电网无功优化或规划的主要目的包括提高配 电网电压合格率 + 减少有功损耗 + 提高投资经济性 等 ! 主要控制手段为变压器分接头和电容器组 & 由于 所有的控制变量均为离散变量 ! 一般可归结为组合 优化问题 & 最近提出的方法各有特点和应用范围 & 文献 )! * 以配电站变压器有载调压分接头 + 电容 器组和馈线电容器组为控制手段 ! 提出计及调节 @ 投 切次数约束的分解协调动态规划方法 ! 求解 #, : 运 行优化问题 & 文献 )# * 采用遗传算法 ! 以投资最小为 目标研究了大规模不平衡配电网的电容器配置问 题 & 文献 )/ * 结合了遗传算法 ’A- ( 和禁忌搜索 ’)B ( 算 法 各 自 的 优 点 ! 提 出 用 A- 求 解 初 值 + 用 )B 求 最 优解的混合算法 ! 应用于配电网电容器的实时投切 & 文献 ), * 则从多运行方式出发 ! 以投资最小为目标采 用 )B 算 法 从 电 网 整 体 范 围 对 变 电 站 !& CD 无 功 补 偿进行了规划研究 & 文献 )% * 以有载调压变压器和并 联电容器为控制手段 ! 利用 #, : 负荷预测数据求解 配电变电站无功优化问题 ! 采用动态规划法提高二 次侧电压质量和功率因数 & 文献 )’ * 在配电网络电压 优化过程中考虑到了输入数据的不完整和不确定 性 ! 基于模糊数学的多目标函数 ! 采用模糊动态规划 法求解 & 以上文献多集中于中高压配电网或配电站的无 功优化问题 ! 其特点是变压器的有载调压分接头和 补偿电容器可自动调整 ! 调整频率不超过每天几次 & 而在中低压配电网中 ! 广泛使用的无载调压变压器 收稿日期 ! #&&,!&.!/& # 修回日期 !#&&,!!&!/&
获得的优化方案为 ) 所有 ",:,’( 2) 变压器分接 头由第 % 分接头调整到第 " 分接头 ! 即将各变压器 变比下调 &; # 在 % 台变压器的低压侧 进 行 电 容 补 偿 ! 位置和容量如表 " 所示 $ 调整前后的 - 个典型时 刻的电压合格率与网损率结果如表 $ 所示 $ 表! 低压电容补偿的位置和容量
改进 或 达 到 最 大 允 许 迭 代 次 数 $则 停 止 优 化 $输 出 结果 ) 否则 $ 迭代次数加 1 并转到步骤 9 ( 继续迭代 !
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并对济南市某居民小区配电网进行了分析和电压 优化调整 $ 实际情况和部分结果如下 ! 济南市某居民小区配电网结构如图 1 所示 !各台 变低压侧均安装有数据采集装置 $每隔 1F GC@ 纪录 1 组数据 $并传送到区供电公司 ! 利用软件包对 !..1 年 2 -1. 月各台变低压侧负荷 % 电压 % 功率因数等历 史数据进行了分析 $并进行了电压调整的优化计算 !
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获得的优化方案为 ) 所有 ",:,’( 2) 变压器分接 头由第 % 分接头调整到第 " 分接头 ! 即将各变压器 变比下调 &; # 在 % 台变压器的低压侧 进 行 电 容 补 偿 ! 位置和容量如表 " 所示 $ 调整前后的 - 个典型时 刻的电压合格率与网损率结果如表 $ 所示 $ 表! 低压电容补偿的位置和容量