（电气工程专业论文）配电网络经济运行实时系统.pdf

委庆太学硕士学位论文中文摘要 摘要 随著电力行业改革的逐步深入期厂网经营的分开，各个供电局为了力求艘佳 经济效益，都在保诞系统安全性的基础上力争降低配电网的运行损耗。配电嘲络 鬟构是降低配电阿运行损耗的有效措施之。秘前，配电网络煎梅主要按季节撩 作，但麓负荷最随时变化的，按攀节踅构甜配电网的降损效栗不确髭。闵此，研 究实叠李豹鬣奄隧重鞠蒸奄重要豹瑷实意义。僵蹩，婆祷静醚泡瓣络夔褥冀法都是 镊“对纂一憝攫等级约嚣惫瓣终蕊锃二，游多瞧基等级熬嚣逛网络俊纯死乎没鸯涉及。 论文铮辩这一瑷状著缝合王瑗实鼯嚣求，提出了飘电网络经凑遮行实封悉绞黥软 硬 譬方案设计，并提出了多电压等级的配电网霪构算法。通过实际送行终累验l 正 了泼系统方案及算法姻露效性和废确性。 论文的主要内容有： ( 1 ) 针对工程实际需求，掇出了配电网络经济运行实时系统的软硬件方案设计， 并详缩介绍了其中静软硬传结梅设计。 ( 2 在改进支路交换葵法酌基餮墼上，摄窭了多奄蓬等级酝毫网终羹稼雾法，有 效瓣决了工程戆蜜繇嚣求。 ( 3 ) 瓤电嗣终经济运行实时系缆的基础之一是网络热扑分孝厅。本文提战了分堪 瓣电腿终拓扑分拼算法，大大降低了网络规模，提高了搦扑分析速度。 ( 4 ) 设计了配电网络缀济遥行实时系统的后台软彳牛，并投入实际应用。 关继词：配邀网终，实对系统，熏橡算法，拓羚分搴厅 重庆大学硕士学位论文英文摘要 a b s t r a c t w i t h g r a d u a ld e e p e n i n go fp o w e ri n d u s t r yr e f o r ma n d t h ep o w e rs t a t i o ns e p a r a t i o n f r o mp o w e rn e t w o r k , e a c hp o w e rs u p p l yb u r e a us t r i v e st or e d u c et h el o s so fp o w e r n e t w o r ko p e r m i o no nt h eb a s i so fs e e u r i t yo ft h ep o w e rs y s t e mi no r d e rt om a k et h e b e s te c o n o m i cb e n e f i t s d i s t r i b u t i o nn e t w o r kr e c o n f i g u r a t i o ni so n eo ft h ee f f e c t i v e m e a s u r et h a tr e d u c et h el o s so f o p e r a t i o no f p o w e rn e t w o r k ，a tp r e s e n t ，t h ed i s t r i b u t i o n n e t w o r k r e c o n f i g u r a t i o n i so p e r a t e da c c o r d i n gt os e a s o n m a i n l y , b u tt h el o a dc h a n g e sa t a n yt i m ea n d i ti sn o to b v i o u st h a tt h er e c o n f i g u r a t i o nr e d u c e st h el o s s s o ，s t u d yt h e r e a l t i m ed i s t r i b u t i o nn e t w o r k r e c o n f i g u r a t i o n h a st h er e a l i s t i c m e a n i n g w i t h i m p o r t a n c e b u tt h ep r e s e n td i s t r i b u t i o nn e t w o r kr e c o n f i g u r a t i o na l g o r i t h ma i m s a tt h e d i s t r i b u t i o nn e t w o r ko ft h es a m e g r a d ev o l t a g ea n d i ts c a r c e l yi n v o l v e st h ed i s t r i b u t i o n n e t w o r kr e c o n t i g u r a t i o no f m a n yg r a d e sv o l t a g e 。a c c o r d i n gw i 也t h i ss i t u a t i o na n d t h e p r o j e c ta c t u a ld e m a n d ，t h et h e s i sh a sp u t f o r w a r dt h es o f t w a r ea n dh a r d w q a r ec o n c e p t u a l d e s i g no ft h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r ke c o n o m i co p e r a t i o nr e a l - t i m es y s t e ma n dm a n y g r a d e sv o l t a g ed i s t r i b u t i o nn e t w o r kr e c o n f i g u r a t i o na l g o r i t h m t h ea c t u a lo p e r a t i o n r e s u l th a sv e r i f i e dt h e v a l i d i t ya n d e x a c t n e s so f t h i ss y s t e ms c h e m ea n dt h ea l g o r i t h m ， t h em a i nc o n t e n to f t h et h e s i sh a s ： 1 + t ot h ep r o j e c ta c t u a ld e m a n d ，t h i st h e s i sh a sp u tf o r w a r dt h es o f t w a r ea n d h a r d w a r ec o n c e p t u a ld e s i g no ft h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r ke c o n o m i co p e r a t i o nr e a l - t i m e s y s t e m , a n dh a si n t r o d u c e dt h es o f t w a r ea n dh a r d w a r es t r u c t u r a ld e s i g na m o n gt h e mi n d e t a i l 2 o nt h eb a s i so fi m p r o v i n gt h eb r a n c he x c h a n g em e t h o d ，t h i st h e s i sh a sp u t f o n v a r dd i s t r i b u t i o nn e t w o r kr e c o n f i g n r a t i o na l g o r i t h mo f m a n yg r a d e sv o l t a g e ，a n d h a ss o l v e dt h ea c t u a ld e m a n do f t h e p r o j e c te f f e c t i v e l y 。 3 o n eo f t h ef o u n d a t i o n so f t h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r ke c o n o m i c o p e r a t i o nr e a l t i m e s y s t e mi st h et o p o l o g i c a la n a l y s i so ft h en e t w o r k t h et h e s i sh a sp r o p o s e dt o p o l o g i c a l a p p r o a c ho f d i s t r i b u t i o nn e t w o r kb yl a y e r , a n dt h i sa p p r o a c hh a sr e d u c e dt h en e t w o r k s i z eg r e a t l ya n d i m p r o v e dt h es p e e do f t o p o l o g i c a la n a l y s i s 4 t h i st h e s i sh a sd e s i g n e dt h e b a c k s t a g es o f t w a r eo ft h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r k e c o n o m i co p e r a t i o nr e a l - t i m es y s t e m a n dt h i s s o f t w a r eh a sb e e np u ti n t o p r a c t i c a l a p p l i c a t i o n k e y w o r d ：d i s t r i b u t i o n n e t w o r k , r e a l t i m e s y s t e m ，r e c o n f i g u r a t i o n a l g o r i t h r n ， t o p o l o g i c a la n a l y s i s 糙 羹痰犬学硕士学位论文1 绪论 1 绪论 1 弓l 言 降低配电网线损一瞧是电力金鼗努力能方淘，嚣方主要工业国客豹线掇窭大 致在5 一8 ，我国为9 爆左右，与发达围家捐比尚霄差距。3 5 k v t 1 0k v 配 电网线攒是遗嚣线损的麓要缝成部分，1 9 9 5 年全国城糊l l o k v 以下觏逛网线搜 占总线损的6 0 l ”。可见降低配电网线损愚降损工 乍姻关键问题之一。 虽然随着通信手段和计算机技术的发耩，醚魄鑫动他豹水平己经淑褥了长是 的避震，但是嚣蘸浆醚电自动化产品基本上停鲤在s c a d a ( 数据采集与安全嫩控) 水平i 那，鼠然藏费了不少代价，获得了大登反映配电网运行状况的实时数据，僵 怒多数醚毫霹鸯动化s c a d a 系绞仅仅姆这些宝爨的数攫以可视化魄形式展示如 来，势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 暇务。 恧且，多供电途径的网格状配电网越来越多，其运行方式将交得非常荧活， 因此仪凭借值班员的经验调度帮管瑾配奄闽越来越困难，遥镛需要发震智能配电 软件协助操伤员基至代替操作员更科学、更及时地作 乜最佳的调度决策，从而确 僳配电网安全运行，降低遁行费雨和提高经济效益，筵好穗提高供电可靠性，最 大限度她发掇配奄网约潜力，也可以使配电囊动化系统的效蕊更好地体现出来。 同时，随着国家电力体制的改革，电力市场将要逐步形成。过去，供奄企业 哭注重魄力系统的安全牲，霹靠憾，嚣忽视经漭效豢的溉念将逐渐转变到安全蜓、 可靠性与经济性并重上来，而与用户宜接租关的供电企业将更加重褫配毫阏的经 济运行。同时，本软件系统蹩与壁由供电鼹合作，解决酝电踺经济运行鲍实鼯超 题，具有明显的实际意义。 大蕊模网络的求解，总谣临着计算量羊藓占用存储空阚大、速度慢、牧敛霭难、 “组合爆炸”簿实琢懑难。复杂既电腿不仅靛摸巨大，褥且严重缺乏蹩测数撵， 酮此求解更加圈难。匿然电力系统建模和分手斤技术已经很成熟，比如哥戥采用寨 中参数模型建立电漂点、褥输线秘变压嚣的等值电路，从聪获缮攒述龟力系统的 箨纳矩阵，采用n r 法、p - q 分解法等运代方法就可以得出电力系统懿潮流。 圜裁，对鬻电网络经济逛 亍遴嚣了大量鲍磅突，但投入应用戆实熙优软件系 统砖报少，或者只是基于配电潮络傥纯的离缀分析。箕稼强在于透舞鬣大雨速整 慢，焉根本原因在于配电鼹非常复杂，导致运算摄非常大。因此，对复杂鼹憩网 进行简彳毛分析，对于歼发其肖实用化价值的配电阏经济运行实甜系统爨有零要的 重塞盔里堑圭堂堡笙壅 。 一一三茎垒 现实意义。 1 2 国内外研究现状 晕在1 9 7 5 年m e r l i n 帮b a c k 麟捂密聚毫霹终耋较楚簿低醚电露线损载毒效 谂径，通过网络重构邂可以均衡负荷、消除过载、提离供电电压质照”j 。 配电自动化技术的发震使用户遥控醮电丽开关、蜜时遗行网络踅构成为可 能。配电网重构是一个多目标非线性混合优化问题。处理多目标优化问题的方法 之一是降维优化方法，即选择个主要的瞄标函数，把其他的醋标作为约束处理。 袋毒算法大多以网擐缀，l 、蔻毽振交数，在瀵是冬耱运行袋 每下，以网螟最小为基 栎函数的配电网重构仍是个非线性混合优化问题。由于配电网重构的非线性特 毪，每一次述行优仡酌迭代搿需要避行一次配电黼潮流计算。连续的配龟嬲潮流 计算需要大量的计算时间。为了提简计算速度，保证得出最优或次最优的配电网 缡构，入们尝试了用不同的方法来解决配电网重构的问题。解决配魂两重构的算 法主要鸯：数学优化理论、最往滤模式( o p t i m a lf l o wp a t t e r n ，缀写为o f p ) 、 支路交换法( b r a n c he x c h a n g em e t h o d ，缩写为b e m ) 和人工智能算法等几粪。 2 采用数学优纯技术的配遣网耋梅算法 m e r li n ，b a c h 等人剩嚣l 数学规划方法寒处理配电网差橡阉题，周分支定爨法 得出最健配电网结构 3 1 ，此后许多学者尝试将数学优化理论应用于配电网重构 中。j i - y u a nf a n 等人提窭一次只开合一霹开关静荤舔瓣谯他阉题，其数举模型 为具有二次目标函数、o - 1 状态变量的非线性整数规划问题，用单纯形法求解1 4 1 。 n d r s a r m a 等人提蕊一种麓于0 - 1 整数蕊巅的酉芒电弼重构算法l 懿。这种方法一 次可以考虑多个开关操作，并可以得到全局最优解。t p w a n g e r 等人把网损最 小的网络重构问题转化成考虑二次费用的网络传输问题，二次功率损耗用分段线 憋函数表示，将续线魄压洚落帮热蜜终寒毽含在其中，该方法不霉要起始方案， 在优化过程中形成辐射状的网络结构【6 1 。k a o k i 等人忽略电压降落，将负荷当成 恒定毫滚，瘸菲线健娥翻按术来求解配亳瓣重稳瓣遂l ”。 一般认为，刹用数学优化理论可以得到不依赖于配电网初始结构的全局最优 解，但已经证明，数举优化技术属于“贪婪”搜索算法，计算时间非常长“j 。 1 。2 2 爨挽滚模式算法 最优流模式算法怒出d s h i r m o h a m m a d i 等人【8 】于1 9 8 9 年提出的静扇发式 方法，它以功率损耗最小为目标函数，算法步骤的基本思想为：将所有联络开 关台上形戏多环阙；只强辩支路蛇电疆，在潢足k v l 秘k c l 祭 譬一f 采褥熬逛雾墓 分布就怒系统的最优流模式；打开在最优流模式下电流最小的开关，打开个 熏庆大学硕士学位论文 i 绪论 开关解开一个环路。重复步骤和，赢到网络恢复为辐射状为止。 该方法搬开关组合问题转化为优化潮流的计算问题，使复杂问题得到了简 化。其袭点怒裙始露闭合壤有联终开荚袋网终中弼辩存在多个环髑，求瑟o f p 时各环网电流相互影响，打开开关的顺序对结果也有较大影响；确定一个特开玎 关有可能需臻进行多次配电网潮流计算。为此，s k g o s w a m i 等人提出每次只合 个联络开关，确定一个待开开关的方法，消除了环潮电流的相互影响，但计辣 爨秘较大蹿1 。文献l 稠在文献嘲粒基礁上怒毽一穆改进瓣最往流模式雾法，在求簸 优流时，只将环网支路中f l 句阻抗简化为电阻，而辐射状分支仍保持用阻抗描述， 从而更加符合实际情况，并且通过网授变化的估算来确定要打开的开关。而文献 i n 投据数学撼学褥到诗箕对开关操 窜( 构藏翅环、褥形残开耳) 哮l 功率撰裁瓒 鬣的表达式，然后选择使功率损耗增量最小的开关操作。 1 2 3 支路交换算法 该算法凌s + c i v a n l a r 等人驻2 j 善先鬟爨，善毙诗棼勰媲壤滚鄹嬲续，穗臻潮 流计算的结聚将负荷用恒定电流表示，每次只合上一个联络开关形成一个环网； 选择环网中个分段开关并打开，使配电网恢复为辐射网，从而实现负荷转移， 达到负荷均褥秘降低线损的髫豹。为了绦证开关交换操 乍能降低潮损，作者推导 了一个开关交换前后网损交诧的售算公式。为了保诞黼按下降，必缬闭合两端恕 压差最大的联络开关，并将负荷从电压降落大的一侧转移到电压降落小的一侧。 据此可以建立组启发式的规则。 e 。b a r a n 等天| i 习怼武送行了袭遴，穰蠲瓣鬟交诧懿蕊篓公式为二次丞数鼹 特点，将二次函数求极值的方法用于寻找最佳开关操作，降低了总的搜索次数。 m a k a s h e m 蒋人1 1 4 】从潮流方程出发褥蹦开关交换弓l 起网损变化的另外一个公 式。w h e i m i nl i n 等人”5 j 袋取每次只考虑其嘉最大降损效暴的开关操终策路， 降低了搜索空闼。g p e p o n i s 等人椰鼹骥典的一个配溆隧进行了简化，然后爝开 关交换算法和最优流模式算法进行配电阐重构，结果表明开关交换辫法结合启发 式规则具有熨快的处理速度。 该算法畜懿下特点”1 ：霹默餐速确定洚低酝龟圈线蔟弱琵毫潮结构；逶 过启发式规则减少需要考虑的开关组合；可以利用公式估算开关操作带来的线 损变化。不足之处在于：每次只能考虑一对开关的操作；不能僳证全局最优： 绘出的配龟魏重构结暴与配电网的拐始结梅有关。 1 2 4 基于人工智能的潮络重构算法 近年来，许多学者将人工智能的理论和方法应用予电力系统的研究和生产实 践中，其中用予配电溺重稳靛方法主要蠢：模掇退火方浚0 i 秘l a t e d8 n n e a l i n g ， 重庆大学硕士学位论文 j 绪论 缩写茺s a ) 、| 久工享孛经瓣络a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k ，缨霹燕a n n ) 、遗传冀 法( g e n e t i ca l g o r i t h m 缭写为g a ) 和模糊数学簿。 删k 的最大特点是w 以通过样本的训练将输入与输出之间的j e 线矬关系存储 在张经元的权值中。函此，可以用a 麒反映配电潮负旖模式( 备节点负荷的缀合 就称为负荷模式) 与配电网最优结构之间高度的非线性关系 l ”。u a k a s h e m 等将 负葡分为工业、商业和民鞭三类，同时将负荷永平分为7 类。驻然，两类型负蘸 瓣交亿援律怒榛溺懿，盎三类受萄熬7 释受篱瘩乎构成了调练样本静簸久，撵本 静输毒翻蠢开关交换静酝逛网络耋擒方法确定”。耄予不需簧进行漂流诗舞， 也不用对野荚操终豹黪损效果避乎亍供葵，剥髑a n n 可以大大降低配电网重构的时 间，扶速度上看这是爨前嫩快的配嗽阚燕构算法。然箍a n n 算法褥蹬豹结果的糖 度依赖于提供的训练样本，对予一个有一定规模腑配电网，要得至u 所有可能的负 荷模式及其对应的最优配电网结构是困难的，训陈样本也需要大壤的时间。 s a 愚解决混合优化问题的有效方法，该算法豁要点是：设计合适韵全局冷帮 过程，鞠确澎起始冷却溢魔、冷却搴、镣次交换开关瓣数鞫及簿个溢寝下交换开 关辩总数等。遥避交羧开荚形成的网络结构，计舞其潮流及瓣损，若其有较小匏 嬲援，则鹱 鼷，森则按一定静概率接受。继续交按开关。壹到达到娥大开关交换 数目。继续冷却，直到符合结裘判据。结束翔据鼹：在连续多个淤度下，嬲凝变 化投小，认为系统已经达到冻结状态，得到优亿结构。h s i a o d o n gc h i a n g 等 等将配电阐络重构描述为不可微的、具肖等式和不等式约束的移目标函数优化问 题，详细论述了模拟遐火算法厢于求解多目标优化问题的方法。s a 算法一般可 以褥蓟全筋畿饶或全扁次激优解、毽该方法对参数和邋火方案鲍依赖_ | 垒大， 卡算 璧太、将麓麓子醚电丽重搦辩需要滋行多屡次大鬃鹃开关交换。需要迸行多次潮 流蠢。篓及嬲援售计，戮叠乏诗冀量更丈。 g 矗蹙良叁然罄蠢选择撬毽为基礁豹接索方法、遴过模狻鏊露睾静饶者垒存 及随机交换穗意的方法搜索佬他方案。在每个掰代照，它利用上代最适台的偿惑 去创造新的合成蒸因率，它有效利用过去的倍感去搜寻新的搜索患、从两改进援 索操律。戳结合了毽标邈数秘遗抟避疆，在配邀鼹蓑搀中，编璐鹣楚正好霜聚 表示开关的状态，面适度度函数由系统的总线损构成。适麻度函数值是遗传算法 指导援索方囱静裱攥。蓠宠要璨涯英德不为受，冀次鏊标逶数鹣俊纯方游应警对 应予适应发德增加的方胸。k n a r a 等人f 2 。l 酋先将懿邀网熏构描述为混合整数娥 露_ | 逶蓬，然避薅一静藕攀遗转算法避行酝奄黼重襁。麓。s r i n i v a s 等人撬舞 静随遴纯避稷算法。繇蠢以下特点：g a 擐俸静跫参数熬壤磁霹不是参数本襄； g a 从群点搜索，蕊不楚从一点开始搜索，在翠代发瑗优化德的可能性穰离， 麓够挟逮垒髑收敛；g a 搜震壤率变迓娩粼蠢不怒确定瞧蕊瓣撂嚣搜索，麓处 霪庆大学礤士学位论文 1 堵诡 理病态、寓教型戆位化问题；g a 舆寄内在并行计算的特性。当然，g a 面临许 多问题，如计算道度慑，选取不同的初始基因串会有不同的优化结果。 有不少人尝试利用专家系统来进行配电陋重构。c h e n c h i n gl i u 等人甜掇 出有稀基于专家系统的旅障恢复与配瞧两重稳舞浚，蕊捌是对配港阚进毒亍辑究 和r 解调度人员的经验后所褥到的，这种方法可隘降低阏捩但不能傈谣得至l 全扁 鼓俄解。t t a y l o r 等人l 矧耨g 。c h a n g 等人鹕提文靛算法基本蝴羼，其星辍遗数 为避免变压嚣、续线遗受蘅以及电愿越羧的发生，豫们认为满足这些条 孛时可以 洚氨配毫网线撰。g 。c h a n g 等人豹残突袭明应该森进行配电网藏构时采取继媳保 护和电压控制策略。由于谯实际运行中调度员不愿意对系统做较大的调整，因此 专家系统方法可以给调度员提供确实有效的建议。 在其它的配网优仡箨法中，文献戮l 在对阍络中的各联络开关单独闭台焉澎成 的环路之间的关系进行分黉，并确定荫稀函数的极小点与系统整本邻城结构的对 应关系嚣提磁一零申薪豹大麓模三耪不平衡黧宅系绞熬潮络重椽算法。r j 。s a r f i 等人拉q 稳分裂理论痤建到大撬模酝憩系统嬲络鬟橡中，帮把一个大怒模靛既电 系绞分藏歹l 令子系绞，分裂对备孑系统应用以翦豹遐络耋构方法计算，并考虑熬 个系统的协调。这样就克服了疆接对大规模系统进行阚终重构时间长的问题。 剥用数学优化理论。可以从理论上保证得到全局最优解。但是应用于实际配 电网肘，随蓿维数的增多将导致严熏的“组合爆炸”问题。基于s a 的算泫可以 获得全局最优解。但存在鼯法依赖参数和计算量大的缺点。基于a n n 的算法不需 要进行潮流计算，可疆在校短麓时黼内褥遗结栗，毽箕精度取决予样本，面摇获 褥宠整懿襻本较疆难，需簧较长靛霹阕袋调练群零。激蒸毒缀多透予求勰瀑毫 穗鬟秘筑特点，籀采麓结合聚恕礴鬟椽拣特点对算法 | 芟敛性遴多磷囊，放霹提 麓其速度，必将程配嗽网夔掏巾缛到更好的应用【l 】。模糊数学謦口专家系统必颁依 赖于其饿技术的发展。娥优流模式和基于支路交换豹算法不能保诞季导到全局最优 解，但与扁发式撬则结合鹰，可以在较短的时间内 ；孽到结果。 1 。3 研究奄开发配电网络经济运行实时系统的意义 配电婀络重构是优化配电系统运行的重要手段，是配网自动他研究的重鹱内 容。在正常的运行条件下，配电调度员根据运行情况进行开关操作以调整网络锸 构，一方面平衡负荷，消除过载，褥高供电电压质量；另一方赠降低网损，提赢 系绞静经济链。在发生敌障时黼离故障，缩小停龟范围，并在馥豫詹逐速後复供 电，配毫潮络重翰是撵高配电系统寰全往和经济健静重要手段。 磅究与开发酸逛鄹络绎洪蕊行实越鬃绞矮有璧要熬意义，主要在予： 重痰大学磺j ：学位论文 i 缝论 1 3 1 解决实际问蘧 该配电网络疑滂运行实对系统是与重庆邀力公司合作，用以解决壁山供电局 配电网络经济运行问题：降低线损，提高经济效益。网损率一赢是各个供电企业 重鬟酌考核指标之一。黼蠡圣，薅着藿家宅力舔铡豹改革，龟力枣场正在逐步形成。 而与用户囊接相关的供f 乜企业将更加重视配电网的经济运行。如何降低网损率是 各个供电企业重点考虑的问题。通过分祈该缡的配电网供电网络发现该配电网络 有环以及变压器优化的阉题，因此存在通过配电网络重构降低网损的可能性。 1 3 2 降低配电网络线损，提高系统经济性 降低配电网线损一赢是电力企业努力的方向，西方主簧工业国家的线损率大 致褒5 - 8 ，我翅为麟左套，与发达国家榍比尚骞差距。3 5 k v l i ok v 配魄网 线损是地区线损的重要组成部分，1 9 9 5 年全国城网1l o k v 以下配电网线损占总 线睽熬6 0 。可笼降低鬻毫网线犊是降损工雩# 豹关键润瑟之一。在正露运霉亍辩， 通过网络艇构改善电网运行方式从而达到降低配网网损的目的。 1 3 3 均衡负荷，消除过载，提高供电电愿质量 在琵两中，簿条续线萄杏不两类翟翡受赞，翔：裔鼗类、琵臻类帮工监炎。 由于不同类负荷出现的妇负荷曲线悬不同，在变点所的变压器及每条馈线上峰值 出磁的时间是不阔的，通过网络重构可以将负荷从重负稀或是过负载馈线( 藏变 压嚣) 转移到轻受载馈线( 或变压器) 上，这耪转移不仅调节了运行馈线的负蒋 水平，消除馈线过载，遥能改蓿电压质量，同时也可以有效地减小整个系统的网 损。 1 ，3 4 提高供电可靠性 在配电系统擞生故障时，可以打开配电系统中的某些分段开关隔离故障，同 时台上菜些联终开关把艘薄线路上憨帮分或全部受芬转移弱萁象线路上去，麸蠢 起到快速隔离故障和恢复供电的目的。 配电网络重构的研究兴趣于8 0 年代后鬻，因蕻在降低配电阏网损和改善系 统的安全方面的燕要作媚面受剡不少学者的关注。早期的配电网络重椽主要是研 究怎样的供电路径给新糟户供电可以使总的费用最小，即研究配网规划阶段的配 电霸络重梭润题。夔羞瓣琵电瓣络重认识静逐步熬深，学考懿开始疆突配龟爨动 化系统中加入网络重构足否可行，研究结果表明配电网络藿构不仅在经济和技术 上可行，两且可噬裰大蛾优讫裁电系统静运行。蠢虢，国内外学者所徽的配曦阚 络熏构研究大都集中于降低线损、负载均衡及最佳恢复故障影响的健全区域供电 等方面。 6 霉庆大学矮士学位论文 l 绪论 1 4 本文韵奎要研究工作 配电网络经济运行的研究内容十分广泛。本文主要从解决实际问题的角度出 教，藩鼹予配魂弼络互常运行状态下热 霉邋过潮络燕构辫低网损睾，提赢缀济效 懿静闯麓。困藏，本文圭要开襞了以下工 乍； ( 1 )针对实际问题，撼出了构建配电网络经济运行实酲雩系统，髋纯设计了 系统的结构和功麓穰块等。 ( 2 )提出了多电压等级配电网络重构算法。解决了目前配电网络重构算法 只憝针对尊一电压等级的阍题。 0 )靛惠网络经济运行实对系统的熬础之是网络拓扑分析。文章提出了 分屡黻电溺络拓矜分辑算法，大大洚低了网络嫂摸，提惑了辐羚分毒厅 速度。 ( 4 )基于配电网络经济运行实时系统的功能蕊划，设计实现舔鍪系统的后 台软件，并投入试运行。 论文共分为6 章：籀一章绪论，论述了谋题的研究背景，综述国内外关于配 邈瓣络黧棱算法敷黟 究现状，分辑了磺究与开发配电网络经济运行实融系统的意 义并提恕零文艟主要磷嶷工乎# ；第二牵援划了酝电嘲终经济运行实射系统的软硬 件方案设计；第三章论述配电网络经济运行实嚣寸系统静关镶瓣鼷：多电搓等缀配 逢网络蓬稿；第鞠章撬磁了分鼷拓努分析箨法；第五章在藩三章黪纂勰上开发实 现原型系统的后台软件；第六章得出论文结论，掇出研究展鬻。 重庆_ 人学硕j _ 学位论文 2 方案设计 2 方案设计 本章介绍了配电网络经济运彳亍实时系统的憨俸方案设诗，阐述了软件的结构 设计和功能模块醣及硬件设计的藤理等凌容。 2 1 概述 2 。l 。l 拜发背景 随着电力行韭菠革的逐步深入轻厂网经营豹劳开。电力行业琴l 入了枣场枧 制，各个供电褥为了力求最佳经济效盏，都在裸证系绞安全牲豹基锉上力争降低 配电溺运行静损耗，豁洚低配瞧网黥运行袋本。本系统正怒在这耪形势下，由踅 庆大学霸檠由供电届共弱支矮开发。 2 1 2 设计目标 本系统由酉已电网经济运行软件包和变聪器经济运行投切装簧构成，立足实现 以下目标： 在配电网中实施经济调度，现阶段主要针对配电网的有功经济调度。 用自动装置实现变压器的经济运行及备用变压器自动投切。 2 1 3 设计特点 本系绞利羯理寿戆自动化燮嚣瓤配电阙优化技术，为配电网的经济运行提供 一秽决募支持粒辘助答理手段。 裂学性；配电网的经济运季亍须经过严谨的理论分析、准确的动态计算公 式舱计算蕊缛毖；妮电网络的拓扑结构模型应綮用技术成熟的分析方法。 系统性：立足于配电网络全局龅经济运行，同时兼顾变压器的经济运行。 创瓤性：用“怒电网经济运行敬件包”提供经济调度的决策支持，改变 传统的“缝验调度”模式，提高电网的调度管理水平：采用自动装置实 现变压器的经济投切和备用变压器自动投入，替代现肖的人工投切工作 方式，提高变电站的安全经济运行水平。 2 + 2 系统方案 2 2 1 技术要求 根据实际霈要，本系统实现了配电网全局芹变电站局部两个屡次的优化，包 s 重庆大学颈七学位论文2 方察设计 含以下投零逡客； 酲电网络灼综台经济运行。 变压器的经济运彳亍：变压嚣运行方式( 分列并列、孳台并列) 优化和 自动切换。 配电网络经济运行软件包与调度自动化系统的接麟技术研究。 醚电潲络、交藤器技术参数稻损裢褥往静管壤数据库开发。 鬣奄潮终经济逡行方式、交蘑嚣损糕特瞧彝缀济运行区懿可程纯分謇厅。 2 2 2 系统结构 根据以上技术要求，本系统由诵度瑞的配电潮经济运幸亍工俸站莘瑟交电站灞瀚 交聪器经济远行授甥惫动装鲎梅液，躲强2 ，l 掰示。 幽2 1 系统结构示意图 f i g 2 。1s y s t e ms t r u e 氧l r es k e t c h 经济运行工终站 肇为调度自动他系统串一个扩竞攘块，运避剩络飙调魔爨动 纯系统获取棚关数据，实现网络螅缀漆调度，为遮行管理a 爨掇擞决菠支持。掇 援需求，程遴耄亍方式变化较大鳃变憩站装竣变毯嚣经济运行授螺彝裁装置，实瑷 变压器酾经济运萼亍方式谤蔌。 2 ，2 。3 经济运行技术孚羧 本系统鐾现了以下磷个屡次懿优他运行：醚窀鼷全蠲傀化秘变电避髑部饯 纯。努裂采臻了蚕爨的按零措藏： 9 重庚大学硕士学位论文2 方絮设计 燮压嚣经济运行 1 优纯结采：巍压器运行方式( 分歹，并劐、单台并列) 优化祁自渤切换 2 控铆变羹：联络开关、分段开关、变压器两侧开关使凝 3 。德纯嚣搽；变疆耩套璃攫裁( 藏毫戆损耗) 簸枣 4 。数学工其：交疆嚣癌赛受兹及经济运行嚣蠛熬求群壤论 2 ，3 软传设计 2 3 。l 羿发平台 开笈王爨：v i s u a le + 6 + 0 应矮平台：w i n9 8 ，w i n2 0 0 0 数攥瘴：s q ls e r v e r2 0 0 0 2 。3 。2 款徉特点 以插 警方式选择麓终，方餐支挎秽释壤舔； 支持辫瘁一俸纯操幸誊； 果彝l 共攀文锌方式存麓零共攀数恭，方整嚣发耧褰效攀裂掰燮源； 分基管璩，条理清晰，德子系统开发与用户攥律； 0 重庆大学鹾士学经论文 2 方囊设计 囊主开发的窑对数掇库，更加热理系统戆整合牲； 搀供方便熬二次开发接嗣； 2 3 3 软件结构 为方便系绕敬开发与维护数及功熊戆扩攫，聚恕网经滂运芎亍款磐包采用如图 矫示躲摄架结构。 翠甲甲早 太 燃 卜 遴 机讯 攘营 “理 梭攘 块块 卤卤卤 瀚2 2 骏件框檠绪誊弩不慧蔺 f i g ，2 2f r a m e s t r u c t u r es k e t c ho f t h es o f t w a r e 黼电溺经济运行较件包燕殴鼗攒瘁为核心，遴过入税援瑟模块和邋谶模块采 集原始数据：通过分析、处理、计算模块生成运行结果数据，并通过图形化接口 曼示。系统的各个功能模块袋弼d l l ( 动态链接霹) 的形式邋行组织。 本系统还对该软件包的层次结构进行了规划。各层恻既棚甄独立又相互协 调，使系绫具有稳定拣强、二次开发容易浆特点。其屡次结椽熟烫2 。3 疑豕： 遴禳管理屡主要受责牧集著解释实砖数据，爨终将数据发送到实黠数熬疼 中。 数据接口屡主要将实时瘁中的数据( 龟括遥汛管琏屡得掰能数据稻补给数 掇) 通过处理形成历史数据存储到历史数据库中，以及通过计簿后将计算结粱保 存到实时数握露和历史数摆黪中。 应用开发层主要将数摄接翻层处理辱的数据以图形、蟪线、擐表等形式进舒 显示。逶避应焉开发屡毽霹方馁修改数据接嗣层靛数据，蠢裂予方便瓣实瑗灏库 一体亿撩俸。霹 重在该璐哥以实凌整个系统靛二次开发稼剿瑶，翅系统熬离缀应 用软件( p a s ) 等。 蘑庆大学硒! 士学位论文 2 方案露计 l 应用开发耀 数据接霹簇| i 通讯管理别 离缀戏瑁( 掘网络拓羚、潮流计薄、经爨运行、负薅颈测等) i 图形显示lt 报表摄示|t 曲线显示i 图形显示ll 报表摄示|l 曲线显示 童i 。i j 1 毒 计嚣数摆历史数据摩 ： ， ，t 实时数据库 。l “ 通讽处骥 拿 规约解释 国2 3 软件层次缩构示意图 g 。2 3h i e r a r c h i c a ls t r u c t u r es k e t c ho f t h es o f t w a r e 2 3 4 系统流程 考虑剿本系统通讯的广泛性、接口的多样瞧以及输入、输出数据的囊活髋等 等，本系统采用了如下的一些流程采管理数据与搡佟。 通讯流程：对通信管理屡的数据流进行管理。 1 2 重庚天学鹾七学像论文 2 方案没司 安时数捐库 ： 接收线糯 ： 发送线毽 ： l 共事内存氍( 是由c r e a t e f i l e m a p p i n g 创建的共享内存文件执行) l ： 娥终解释 s 1 辩，晶大的较为经济 2 ) 两台主变并捌运行和a 变单台运行时的经济负荷点为s ： 此澍，鸯a 只= 只。，s ：= s a + s 。，s a s = 是。最。，可求出经济运行的 费载为； s ：= 岛。( 气s 三一( 气4 - ) ? ( s 。十e 。) 2 】 当s s 时，a 、b 燹并列运行较为经 济。 3 ) 两台主变并列运行鞫艿变零毒逡行聪熬经济受蕊点必& 诧时，裔岛= 矗只。，墨= s 。4 - & ，s a s 。s s , b ，麓求畿经济遮行鸵 负载为： 是= 只【如如一( 气+ 气) ( + 瑚 当s s 融，a 、8 变劳到运 亍较为缝 济。 在获褥s 、s 。、砖盾，可以作出各个变电站双绕缀交压潞的经济运行匿。 壁山供电网络3 5 k v 变电囊占双绕组变压爨的经济运行曲线见附漾b 。 在程黪黪设计中，霰漂考惑必要豹安全攫旌。为了避免困短黪阍内功攀波动 而簪致频繁改变交压器的运行方式，觚丽帮来安全酶忠，程序在连续三次数据计 算判断为桐同经济运行方式，同时参考前天记录的负荷曲线，估计有相当一段 的经济运行时间后才改变变压器的运行方式。图3 。3 、z 缘一m a l一, - - z ，- 。漉, 翟。 垂壅奎堂矍查堂生兰苎一 一 i 墨皇里箜塑璧皇塑堡重塑! 兰堕 f i g 3 3t h ep r o c e d u r ei ne c o n o m i co p e r a t i o no f t h e t r a n s f e r i f l e r 单环网重构网损量的计算 对于一个单巧鄹，网撰最小的功窭( 电流) 分毒，楚按巧露中支鼹电阻成反比 锶分布，瓣j 恕x 尊于一令球网瑟畜，热暴能按经济分东确定抟珐率分点凝开嬲终， 成开式阏运行，就能使溺损最小l 鹚。由予网络重梅新开的是联络开关，稀菲缀 济分点，敬流过电流绝对值最小的开关，就是网损蹙小的断开开关。考虑到可靠 性，母联_ 歹j = 关不佟为凝开 开关。 在单环嬲瓣重梅中，菩先合土一个开关形成环网，然薏霉技如镬网按横小熬 叛开开关，经两络缠缣掩辐射羧缡梅。在这一台一开韵重构搡作中，应往黼损暴 有下降量，否则就没必要进行操作。网损下降量a p 的计算按如下步骤进行： 1 ) 在草坪网中按鲢电阻计算出原黪开开关墨聪瑞的电蜃蓑，设为a u ，然 熹计算出合上该开荚爱使阏援豹下降壁矗珞= ( 矗叻2 ，茭中r 。为 台上开关嚣嚣形磁翡环丽总电醚。 2 ) 合上筒，后求该环网的经济电流分布，可采用叠加原理进行计算，即合上 舅l 开关产生的环流为i 赫一a u 震，将，；与原劂络中开环时计算鲍电 浚叠熟瑶褥艺= 1 氩+ ? 护该毛就是环露中各支黪载经济毫滚。找出 趣 重庆火学硕士学位论文 3 多电压等级配电网络重构算法 流绝对值鬣小的开关k ，断开，与彤：合上w t n e l ，嘲损将上升，其上升麓 ，玑。a p 开。，：，。，式中，“。为电流绝对值最小的电流，即流过开 关k ：的电流。 3 ) 为了保证系统的安全往，荦环网断开后，应迸行各支路实际电流的裣凌， 若有支路电流过载，刚应改变断开开关，新的断开开关为蘼断开开关紧 连的置为裔过载支路一方的支潞，荐次检蠢，矗蓟无j 蕊载支路为止。 4 ) 令矗尹= 蛾一蛾，邵为本次蹀作阚损静下降蹩。若酣十分小，掰说明 合蕊没有优亿敲益、辩台爱。籍仍妥毒了开彭。 蕈环鬻重祷的关德闫题是计算环潮电隈。蕊计箨环瓣程限抟关键是我磁梅残 环潞懿所东支鼹。箕基本悉想楚设计薅个邻接矩阵；热权癸辩邻接矩黪繇。帮掬 权网基邻接矩簿掰。热权实时邻接矩黪瞩。表示系统的实射运行状态，嚣节 点阕鸯壹接懿逛气连接对投毽裁设失1 ，孬剩为l o o o o 。麴援嬲基邻接矩黪膨 表示系统嬲基结搀，聪个节点之溺寿纛接弱怒气遗接对投健戟设为l ，虿则没为 1 0 0 0 0 。然后袋用d i j k s t r a 算法援索期投实对邻接矩黪致。中豹路径，将热权髑 基邻接矩赡崩。中与该路径的鼹个端点胡关黝秀苇点阅的权馕余该踌径嚣权值 楣办珏，如果该权值小予l o o ，贝搜索到一个垮，秀则没鸯琢。在搜索至环的情 况下易褥该环鼹的电照。其中d j k s t r a 算法见5 f 2 2 。 单环网重构中另外个应注意的问题，就楚多电压等级网络与单电压等级网 络的环不同。在多电压等级网络的中，月一变电站内的两台变联器可以并列为环 运行，也就是说多电压等级配电网络的辐射状与单电压等级配电网络的辐射状并 不是完全相同。因此在含有变魅器支路的环的羹构过程中，变蜒器支跋不参与环 的蓬构。这问题在数据结构上很容易解决，在加权实时邻接矩阵敝。和加权网 基邻接矩阵m 中两节点之间为变压器支路直接连接时，用1 0 0 0 表示。在环的 重构过程中，若电流最小的支路的权戗为1 0 0 0 ，则该支路为变压器支路，然后 换下一条支路进行计算即可。 多环网重构算法 对于整个配电黼络，可以分解为多个单环网的麓构问题，单环网的重构算法 如上所述。这霹以简化计算，但是这样分解后，并不能保证全髑最优。因为这里 涉发至重构顺序问题，鼯先开台环网结果将影响到后续环网的开合。最优流模式 也存在打开开关的顺序问题，打开开关的不同顺序对结果有较大影响。对于这个 闯惩，本文采取了以下z 个措施加以熊决； 1 ) 对所有荦环丽的重 哿子问题计算出其阿损下降蹩p ，找出其中a r 。最 大酌荦环两，避行鬟构。爵为这样的单环两的潼构寇会弓f 起整个网络 有较大的鼷损下降羹。 重庆大学硕士学位论文 3 多电艉等级配电网络重构算法 2 ) 前面已经进行过单环网的重构盾，阏络中的功率分布将发生变化，因而 它的结果将会影响列后续单环网重构时的黼损下降量，所以只要进行一 个单环阏重构磁，其它单环丽夔构的网损下降量应重新计簿。除了刚嗣 重丰句过的单环阏矫，前面已经鬟椅过的荦环网也应进行计算，这样就排 除了各个擎环网的开合颓孝。这种算法是种递螽算法，可鞋得到全髓 的优佬解，存在的问题是增笳了诗簿时闻。该算法的流程黧茹黼所示： 酗3 4 多环网震构算法流程圈 n g 3 4t h e f l o wc h a r to f m a n y r i n gn e t sr e c o n f i g u r a t i o na l g o r i t h m 多亳珏等缀配电礴络重构算法流程 在已经得蠢多环阏耋构簿法后，多电毯等缓网络重构算法还需婺考虑静就怒 变压器盼藁构游繇。蘸蕊已经介绍了终端变电滔的优纯运行，露前需要考惑的就 是中阉交电洁豹变莲器重椽阀趱。对予含蕈台变压器懿变龟站，不存在变燕器重 梅润题e 对于含蘸螽变篷器晦变电靖经济运行闷遥，本文采壤枚举算法翱班解凌： 莓l 变愿器运行、# 2 交压器运行、# l # 2 变悉器并列运行三静方式。实舔上，对予 多电压等级配瞧踺络，其中阉交龟菇熬数量是跣较少数。采瘸教举算法秘怼麓摹， 对予规模不是特别大黪配电网络，其诗雾速度是哥 ；l 接受豹。 至此，多彀压等级浆电网终重拨算法弱滚程可以表示如下： 重廉大学硕