一种基于烟花算法的配电网重构方法技术

本发明专利技术涉及一种基于烟花算法的配电网重构方法，包括：分别以网络损耗、负荷平衡以及电压降幅为依据，定义目标函数；确定配电网安全运行的综合目标函数；为综合目标函数添加约束条件；采用烟花爆炸搜索机制，解决了当配电网负荷发生变化或配电网出现故障时，对配电网进行重构，隔离故障；该方法能够快速改进寻优方向，有效避免早熟，易获得全局最优解。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于配电网重构的
，具体涉及一种基于烟花算法的配电网重构方法。
技术介绍
为灵活可靠供电，配电网一般采取闭环设计、开环运行的方式，配电网包含大量的常闭分段开关和少量的常开联络开关。当负荷发生变化或出现故障时，需要及时改变开关的开合状态以进行网络重构，隔离故障，改善电压分布状况，确保配电网安全经济运行。目前配电网重构方法众多，如支路交换法和最优流模式法，该类算法优化速度快、实现简单，但优化结果与网络初始结构和开关打开顺序有关，并且由于使用不合理的启发式规则，缺乏数学意义上的全局最优性，易收敛于局部最优解。目前在配电网重构中广泛应用的人工智能算法中，遗传算法收敛速度慢，局部寻优能力差；禁忌搜索法的全局寻优能力受禁忌长度影响较大；蚁群算法计算时间长。
技术实现思路
为了弥补上述缺陷，本专利技术提供基于烟花算法的配电网重构方法，从一个新的视角出发，为配电网经济可靠运行、故障后快速重构，以及最大限度的恢复供电提供必要的手段和工具；该方法能够快速改进寻优方向，有效避免早熟，易获得全局最优解。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：一种基于烟花算法的配电网重构方法，所述方法包括：(1)分别以网络损耗、负荷平衡以及电压降幅为依据，定义目标函数；(2)确定配电网安全运行的综合目标函数；(3)为综合目标函数添加约束条件；(4)采用烟花爆炸搜索机制，对配电网进行重构。优选的，所述步骤(1)具体包括：以配电网正常运行下网络损耗最小为经济目标函数，其表达式为：minFL=1PLΣΣi=1nRiPi2+Qi2Ui2]]>式中，n为网络节点数，Ri为支路i的电阻，Pi、Qi分别为支路i的有功功率和无功功率；Ui为支路i末端的节点电压，PL∑为网络有功负荷综合；以配电网正常运行下负荷平衡最优为安全目标函数，其表达式为：minFB=1ntΣj=1nt|SjSjmax-ΣSjΣSjmax|]]>式中，nt为元件数量；Sj和Sjmax分别表示元件j的实际负载率和最大允许负载率；以配电网正常运行下电压降最小为电压质量目标函数，其表达式为：minFV=1UN|Σi=1ndIiZi|]]>式中，nd为支路数，Zi为第i个支路阻抗；Ii为第i个支路流过的电流；UN为网络的额定电压。优选的，所述步骤(2)包括：设置各个目标函数的权重系数，确定配电网安全运行的综合目标函数，其表达式为：F＝a1FL+a2FB+a3FV式中，a1为网损最小目标函数的权重系数，a2为负荷平衡最小目标函数的权重系数，a3为电压质量目标函数的权重系数。优选的，所述约束条件具体包括电压约束、支路过载约束和开关操作次数约束；Uimin≤Ui≤UimaxSi≤SimaxNSO≤NSOmax式中，Uimin和Uimax分别表示支路i节点i电压的下限、上限值；Si和Simax分别表示支路i流过功率的计算值、最大容许值；NSO和NSOmax分别为在一定时间内开关操作次数和最大允许操作次数。优选的，所述对配电网进行重构的具体步骤包括：4-1初始化烟花爆炸算法基本参数；包括烟花种群大小数目、维数、烟花爆炸位置、爆炸产生的烟花数目和烟花爆炸半径；4-2随机选择爆炸位置；4-3执行烟花爆炸算法，确定爆炸最优值；4-4根据烟花种群大小数目和维数值进行迭代运算，确定目标函数最优值。与现有技术比，本专利技术达到的有益效果是：本专利技术提出了一种基于烟花算法的配电网重构算法，是以一个新的视角探索并建立的配电网重构方案；当配电网负荷发生变化或配电网出现故障时，及时进行网络重构；有效隔离故障，避免经济损失；通过在33节点的配电网络中进行实验验证，与其他智能算法如遗传算法，禁忌搜索算法，人工神经网络相比较，烟花算法计算速度较快，优化结果较好。附图说明图1为本专利技术提供的基于烟花算法的配电网重构方法流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。配电网一般采取闭环设计、开环运行的方式，配电网包含大量的常闭分段开关和少量的常开联络开关。当负荷发生变化或出现故障时，需要及时改变开关的开合状态以进行网络重构，隔离故障。如图1所示，本专利技术公开了一种基于烟花算法的配电网重构方法，烟花算法由北京大学谭营教授于2010年率先提出，经测试验证有较快的收敛速度和全局寻优能力。本申请是以一个新的视角探索并建立的配电网重构方案；旨在解决当配电网负荷发生变化或配电网出现故障时，及时进行网络重构，隔离故障。其方法包括：(1)分别以网络损耗、负荷平衡以及电压降幅为依据，定义目标函数；以配电网正常运行下网络损耗最小为经济目标函数，其表达式为：minFL=1PLΣΣi=1nRiPi2+Qi2Ui2]]>式中，n为网络节点数，Ri为支路i的电阻，Pi、Qi分别为支路i的有功功率和无功功率；Ui为支路i末端的节点电压，PL∑为网络有功负荷综合；以配电网正常运行下负荷平衡最优为安全目标函数，其表达式为：minFB=1ntΣj=1nt|SjSjmax-ΣSjΣSjmax|]]>式中，nt为元件数量；这里的元件可以是变压器、馈线或者支路；Sj和Sjmax分别表示元件j的实际负载率和最大允许负载率；以配电网正常运行下电压降最小为电压质量目标函数，其表达式为：minFV=1UN|Σi=1ndIiZi|]]>式中，nd为支路数，Zi为第i个支路阻抗；Ii为第i个支路流过的电流；UN为网络的额定电压。(2)确定配电网安全运行的综合目标函数；设置各个目标函数的权重系数，确定配电网安全运行的综合目标函数，其表达式为：F＝a1FL+a2FB+a3FV式中，a1为网损最小目标函数的权重系数，a2为负荷平衡最小目标函数的权重系数，a3为电压质量目标函数的权重系数。配电网络的性质不同，追求的目标函数也不同，各个目标函数的权重系数可根据实际情况取值。农村配电网络供电线路较长，容易产生低电压问题，而功率损耗问题不如城网尖锐，可以将经济目标函数的权重系数取小些。城市配电网络着重于网络最小和负荷平衡，电压降的权重系数可以取小些。(3)为综合目标函数添加约束条件；具体包括电压约束、支路过载约束和开关操作次数约束；Uimin≤Ui≤UimaxSi≤SimaxNSO≤NSOmax式中，Uimin和Uimax分别表示支路i节点i电压的下限、上限值；Si和Simax分别表示支路i流过功率的计算值、最大容许值；NSO和N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于烟花算法的配电网重构方法，其特征在于，所述方法包括：(1)分别以网络损耗、负荷平衡以及电压降幅为依据，定义目标函数；(2)确定配电网安全运行的综合目标函数；(3)为综合目标函数添加约束条件；(4)采用烟花爆炸搜索机制，对配电网进行重构。

【技术特征摘要】
1.一种基于烟花算法的配电网重构方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)分别以网络损耗、负荷平衡以及电压降幅为依据，定义目标函数；
(2)确定配电网安全运行的综合目标函数；
(3)为综合目标函数添加约束条件；
(4)采用烟花爆炸搜索机制，对配电网进行重构。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括：以配电网正常
运行下网络损耗最小为经济目标函数，其表达式为：
minFL=1PLΣΣi=1nRiPi2+Qi2Ui2]]>式中，n为网络节点数，Ri为支路i的电阻，Pi、Qi分别为支路i的有功功率和无功
功率；Ui为支路i末端的节点电压，PL∑为网络有功负荷综合；
以配电网正常运行下负荷平衡最优为安全目标函数，其表达式为：
minFB=1ntΣj=1nt|SjSjmax-ΣSjΣSjmax|]]>式中，nt为元件数量；Sj和Sjmax分别表示元件j的实际负载率和最大允许负载率；
以配电网正常运行下电压降最小为电压质量目标函数，其表达式为：
minFV=1UN|Σi=1ndIiZi|]]>式中，nd为支路数，Zi为第i个支路阻抗；Ii为第i个支路流过的电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：马钊，袁海文，左伟杰，周莉梅，吕建勋，孙凌杰，刘伟，盛万兴，苏剑，尚宇炜，吴国梁，许洪华，嵇文路，黄仁乐，王国纯，吴天奇，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11