基于自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的側(cè)負(fù)荷柔性拓?fù)鋬?yōu)化研究

許瑾瑾 陳曉杰

摘 要：針對(duì)電力需求側(cè)各種新型用電設(shè)備涌入，電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)控存在一定壓力的問(wèn)題，提出以粒子群算法為基礎(chǔ)，結(jié)合柔性聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的柔性負(fù)荷調(diào)控方式，以期在進(jìn)行功率調(diào)節(jié)時(shí)，能夠保證實(shí)時(shí)連續(xù)。具體操作上，將柔性聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)作為母線上分段開(kāi)關(guān)的替代，設(shè)計(jì)基于變電站的柔性拓?fù)?，?duì)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行約束處理及算法優(yōu)化，達(dá)到潮流優(yōu)化以及電網(wǎng)在功率調(diào)控中靈活適時(shí)的目的。結(jié)合某地實(shí)際配電情況，進(jìn)行算例驗(yàn)證，經(jīng)驗(yàn)證改進(jìn)方式更為有效合理，能夠在降低功耗的同時(shí)，對(duì)電力需求側(cè)負(fù)荷進(jìn)行有效調(diào)控。

關(guān)鍵詞：粒子群算法；柔性聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)；電力需求側(cè)；柔性調(diào)控

中圖分類號(hào)：TP391.9

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-5922（2023）07-0189-05

Research on flexible topology optimization of side load based on adaptive neural network

XU Jinjin，CHEN Xiaojie

（State Grid Ningbo Electric Power Supply Company，Ningbo 315000，Zhejiang China

）

Abstract：In view of the influx of various new power consumption equipment on the demand side of power and the problem of certain pressure in power grid load regulation，this paper proposes a flexible load regulation mode based on particle swarm algorithm combined with flexible contact switch，so as to ensure real-time continuity during power adjustment.Specifically，the flexible contact switch was used as an alternative to the segmented switch on the busbar，and the flexible topology based on the substation was designed，and the constraint processing and algorithm optimization of each node were carried out to achieve the purpose of power flow optimization and flexible and timely power grid in power regulation.Combined with the actual power distribution situation in a certain place，the calculation and verification method were carried out，and the improved method was verified to be more effective and reasonable，which could effectively regulate the power demand side load while reducing power consumption.

Key words：particle swarm algorithm;flexible contact switch;electricity demand side;flexible regulation

柔性聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)能夠?yàn)檫_(dá)成靈活高效的配電系統(tǒng)提供便利［1-2］。與傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)相比，柔性聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)不限制動(dòng)作的次數(shù)，且具有更良好的通斷性，能夠更為靈活的調(diào)控功率。有學(xué)者通過(guò)柔性互聯(lián)開(kāi)關(guān)取代傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)，對(duì)不同饋線進(jìn)行柔性互聯(lián)，以提高電壓調(diào)控的能力。還有通過(guò)結(jié)合粒子群算法對(duì)柔性互聯(lián)開(kāi)關(guān)的工況進(jìn)行確定以及參數(shù)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行?；诖耍紤]通過(guò)將柔性聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)替代相應(yīng)母線處的封端開(kāi)關(guān)，加入相應(yīng)的約束條件，同時(shí)對(duì)粒子群算法做出進(jìn)一步改進(jìn)。通過(guò)實(shí)際算例驗(yàn)證，將改進(jìn)算法與其他調(diào)控方式進(jìn)行對(duì)比，經(jīng)驗(yàn)證新的柔性調(diào)控方式能夠的進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，相比其他調(diào)控方式更加合理高效［3-5］。

3 算例驗(yàn)證

3.1 算例結(jié)構(gòu)及參數(shù)

本次算例以某地的實(shí)際高壓配電網(wǎng)為準(zhǔn)，通過(guò)柔性聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行柔性符合調(diào)控，調(diào)控對(duì)象為站內(nèi)母線對(duì)應(yīng)的分段開(kāi)關(guān)，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

從圖1可以看出，改造后配電網(wǎng)系統(tǒng)共含11個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)1處為與外部電網(wǎng)功率交換的節(jié)點(diǎn)。配電網(wǎng)6臺(tái)主變T1～T6容量分別為50、50、31.5、40、40和31.5 MVA。在節(jié)點(diǎn)5～8處可以投放4組容量為2 MVA的電容器組。輸電線路的參數(shù)以及負(fù)荷的參數(shù)如表1、表2所示。

直流母線對(duì)應(yīng)的電壓值為±10 kV，柔性聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)1（SOP1）中采用的換流器額定容量為20 MVA，柔性聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)2（SOP2）中采用的換流器額定容量為5 MVA，系統(tǒng)的基準(zhǔn)容量為100 MVA，交直流系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓為110 kV。換流器在進(jìn)行交直流轉(zhuǎn)換的控制上，采用PQ-VdcQ的控制方式，一個(gè)換流器確定交流測(cè)的無(wú)功功率以及直流側(cè)的電壓；另一個(gè)換流器確定交流側(cè)的無(wú)功功率以及交流側(cè)的有功功率。在進(jìn)行潮流計(jì)算時(shí)，通過(guò)交替迭代法實(shí)現(xiàn)。

3.2 算例求解

第1種方式采用電容器組以及柔性聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，第2種方式采用電容器組，第3種方式采用初始的參數(shù)結(jié)構(gòu)。對(duì)參數(shù)進(jìn)行如下設(shè)定：種群中的粒子數(shù)設(shè)定為100，隨機(jī)慣性權(quán)重的最小值設(shè)定為0.4，最大值設(shè)定為0.9，學(xué)習(xí)因子的整數(shù)部分取值設(shè)定為2，實(shí)數(shù)部分取值設(shè)定為2.05，誤差控制參數(shù)設(shè)定為0.3，速度限制設(shè)定在搜索空間的五分之一之內(nèi)，迭代的最大次數(shù)不超過(guò)150。整體進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，直流側(cè)各節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓幅值在［0.99～1.01 p.u.］，交流側(cè)各節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓幅值在［0.93～1.07 p.u.］。方式1和方式2的收斂過(guò)程如圖3所示。

從圖2可以看出，方式1相比方式2，在相同的迭代次數(shù)內(nèi)，能夠更早的進(jìn)行最優(yōu)值的收斂。同時(shí)，不同方案優(yōu)化后的結(jié)果如表3、表4所示。

由表2可知，在柔性聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)中各換流器的不同控制策略下，P、Q優(yōu)化后的值與換流器給定的設(shè)定值相比均小，傳輸功率的容量低于滿載狀態(tài)，保留了一定的調(diào)控能力。

由表3可知，方式3采用初始結(jié)構(gòu)，不涉及電容器組以及柔性聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，全網(wǎng)有功損耗的主要構(gòu)成是線路損耗，得到的值是2.950 MW；方式2中，投入了電容器組，有功損耗的值是2.333 5 MW，相比方式3降低20.9%；方式1中，投入電容器組并增加柔性聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，有功損耗的值2.635 6 MW，相比方式1降低了10.7%。由于投入電容器組數(shù)較少，既能保證成本更低，同時(shí)也保障了電容器組的運(yùn)維便利。

對(duì)3種方案不同節(jié)點(diǎn)的電壓進(jìn)行比較，結(jié)果如圖4所示。

從圖3可以看出，方式1相比方式2、方式3，電壓波動(dòng)幅度最低，能夠改善得到更為優(yōu)秀的電壓質(zhì)量。這是由于加入柔性聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行柔性負(fù)荷調(diào)控之后，在潮流計(jì)算中能夠?qū)崿F(xiàn)主動(dòng)調(diào)控，電網(wǎng)整體的運(yùn)行也得到了相應(yīng)的優(yōu)化和改善［17］。

當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷變化時(shí)，優(yōu)化后的數(shù)據(jù)結(jié)果及對(duì)比結(jié)果如表4、圖4所示。

由表4可知，投入電容器組對(duì)損耗降低的作用明顯。

從圖4可以看出，隨著負(fù)荷倍數(shù)不斷增減，最低電壓幅值受到的約束越小。當(dāng)負(fù)荷越大時(shí)，柔性聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的參數(shù)能夠更好的進(jìn)行柔性負(fù)荷調(diào)控，減小整體損耗，同時(shí)能夠甚于一定的調(diào)節(jié)容量。也就是隨著負(fù)荷的增多，柔性調(diào)控的效果更加明顯［18-20］。

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