广西绿能电力勘察设计有限公司 广西南宁 530031
摘要：在配电网无功优化和网络重构主要是单独进行的情况下，实际的配电网优化操作应充分认识到各种优化技术的协调与配合。提出了综合优化模型的无功补偿和配电网的网络重构。模型以多综合成本为费用目标函数，在网络功率平衡，网络辐射操作，如约束条件等，采用混合跳跃算法求解最优综合优化方案。测试结果表明，相对于无功优化和网络重构，优化模型可以充分利用现有的交互网络重构无功优化两种技术的潜在经济价值，具有一定的实用参考价值。
关键词：配网重构；无功优化；综合优化；蛙跳算法
1前言
网络重构和无功优化是优化配电网运行的两项重要技术手段，在保证电能质量和减少网络损耗方面起着重要作用。通过改变网络开关的闭合，实现最小功耗和高电压水平，优化网络拓扑结构。事实上，配电网重构是一个非线性组合优化问题，配电网无功优化是一个非线性整数规划问题，综合优化求解更复杂的问题，针对这一问题，采用补偿交替迭代重建的方法。分别通过重建和优化无功优化为主，采用智能算法，与交替迭代法相比，提高了计算精度，但这并不是真正意义上的同时重新配置和无功优化、集成优化潜在价值尚未完全研究和挖掘。智能算法用于网络重构和无功优化，求解效率略普遍较低。采用有效减小生成树数量法并改进电容器投切作用范围法，提高了求解效率。这些配电网络优化研究以网损为优化目标，不考虑无功补偿的经济性。本文中，提出了以年综合费用最小为优化目标的配网优化模型。
2配网综合优化模型
本文参考无功优化目标函数，定义综合优化模型的优化目标，其定义为
公式中：λ为电价；Tmax为年最大负荷损耗小时数；K1是补偿设备的年度维护费用比率；K2是投资回收系数；Qi是第i个节点的无功补偿；C1为无功补偿价格；C2是单个补偿点的安装成本；n为无功补偿点的个数；Ploss是网络的有功损失。它的大小受网络拓扑和无功补偿的影响，其值是每条线路有功损失之和。
式中：Nb是支路数；Rk表示分支k的电阻；Sk是分支闭合状态，1表示闭合，0表示打开；Pk为k的有功功率；Qk是k的无功功率，V2k表示分支k的端电压。在当前潮流计算中，除了维护网络功率平衡外，还需要考虑以下约束条件。
式中：Vmin、Vmax分别为配网正常运行时节点电压的上、下限；Vj为节点j的电压；Smaxk表示线路k的最大载流量；Sk为线路k的实际载流量；Qi，max为第i个补偿点补偿容量上限；Qi为节点i处的无功补偿量。
此外，本文利用图论中的连通性理论来确定不可行解，并可以改进网络对孤岛或环形网络的解，从而满足网络辐射约束条件。等效配电网如图1所示，节点之间的连接可以用邻接矩阵A表示：
式中：M为等效网络的节点个数。若节点i与j相连，则ai，j为1，否则为0。构造图的laplacian矩阵L为：
当rank（L）=M-1等式成立，当断开的分支等于网络的独立回路时，网络的拓扑结构满足辐射要求。
图1 配电网络简化示意图
3模型求解
3.1网络简化及编码
为了提高解决方案的搜索效率，以IEEE33节点配电网为例，将网络简化为：根节点（0节点）合并为1节点；由于节点2和节点20之间只允许一个开关，所以这两个节点之间的所有分支都可以看作是一个分支组，因此，网络简化如图1所示。简化网络由8个节点和12个分支组成。在此基础上，本文采用了基于独立循环的编码策略，有效地减少了变量的维数，提高了求解的效率。
3.2算法执行步骤
步骤1：初始化参数。包括：蛙群的数量F；族群的数量m；族群中青蛙的数量n；最大允许跳动步长Smax；全局最优解Pz；局部最优解Pb；局部最差解Pw；全局迭代进化次数Ng；局部迭代进化次数Nl；各补偿点无功补偿上限Qi，max。
步骤2：随机生成初始蛙群，根据式（1）计算每个蛙的评价值。
步骤3：按照升序的评估值，记录最优蛙Pz（解决方案），和青蛙组被分成组（1青蛙为第一组，第二个青蛙分成2组，m m组的青蛙，青蛙变成了一个1 m + 1，等等，直到所有的青蛙都放入指定位置）。
步骤4：按照式（8）—式（9）对每个族群进行进化操作：
式中：ceil表示取整，rand（）表示产生0~1的随机数；S为蛙跳的步长，Smax、Smin为蛙跳的步长限制；NewPw表示更新后的Pw。
步骤5：在所有族群更新后，计算蛙群组中所有蛙的评价。。
步骤6：确定停止条件是否满足。如果满足，停止搜索，否则进入步骤3。。
4结束语
本文的综合无功优化与网络重构两项技术，建立综合成本最低为目标的全面的配网综合优化模型，混合蛙跳算法，该模型不仅可以进一步降低网损，提高节点电压，也充分考虑无功补偿的效率，使综合优化网络更符合经济的原则，充分挖掘的综合优化的经济价值，也为综合优化调度提供了一种新的评价指标。
参考文献：
[1]刘文轩 顾雪平 李少岩.考虑机组重要度和负荷停电损失的网架重构分层协调优化[J].华北电力大学学报，2017（02）
[2]江东林 刘天琪 李樊．采用时段动态划分和分层优化策略的配电网重构[J]．电网技术，2012（02）
论文作者:梁业宇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/25
标签：网络论文; 节点论文; 重构论文; 模型论文; 步长论文; 配电网论文; 分支论文; 《基层建设》2018年第8期论文;