10kV配電網(wǎng)合環(huán)電流綜合調(diào)控的有效方法

馬云

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局，云南 昆明 650200）

0 引言

當(dāng)前階段我國(guó)在10kV配電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行中，主要是應(yīng)用閉環(huán)設(shè)計(jì)以及開(kāi)環(huán)運(yùn)行的供電模式。在以往的研究過(guò)程中，相關(guān)專(zhuān)家分別提出了窮舉法、協(xié)同算法以及遺傳算法等策略，但是都或多或少存在一定的缺陷，不是最佳的調(diào)控解決方式。因此，在安全性以及經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)建完善的合環(huán)電流綜合調(diào)控模型，并實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)以及聲優(yōu)化算法的綜合調(diào)控，總結(jié)Pareto最優(yōu)解，利用遞歸法對(duì)實(shí)施順序進(jìn)行有效合理安排。

1 調(diào)控模型分析

1.1 目標(biāo)函數(shù)

在10kV配電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，在實(shí)施具體的合環(huán)操作之前，需要對(duì)其可靠性以及經(jīng)濟(jì)性開(kāi)展全面科學(xué)的評(píng)估和預(yù)測(cè)，從而為預(yù)防機(jī)制提供依據(jù)。在具體的操作過(guò)程中，為了確保實(shí)施過(guò)程的安全性，要利用對(duì)調(diào)控策略的有效性控制和管理，實(shí)現(xiàn)合環(huán)電流的最小化。只有這樣才能避免合環(huán)支路等發(fā)生過(guò)載以及跳閘等安全隱患問(wèn)題。[1]通常情況下，調(diào)控人員需要利用戴維南等值法對(duì)其電流進(jìn)行科學(xué)運(yùn)算。因此，在安全的前提下，建立的目標(biāo)函數(shù)主要表現(xiàn)為：

在這個(gè)目標(biāo)函數(shù)中：Δk主要是指變壓器分接頭的主要調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)；Δc主要是指電容器組的主要投切數(shù)據(jù)；ZΣ主要是指合環(huán)網(wǎng)絡(luò)的總抗組，主要是利用節(jié)點(diǎn)的阻抗模式進(jìn)行運(yùn)算獲得[2]。

在經(jīng)濟(jì)層面，合環(huán)操作不需要資金成本，但是在不同的10kV配電網(wǎng)過(guò)程中，其合環(huán)操作的不同性主要表現(xiàn)在網(wǎng)損層面。其中網(wǎng)損主要是利用 floss，因此在經(jīng)濟(jì)前提條件下，建立的目標(biāo)函數(shù)主要表現(xiàn)為：

其中，在這個(gè)目標(biāo)函數(shù)中，G主要表示合環(huán)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼系臄?shù)據(jù)信息，Ii、ri中的字母i主要是指合環(huán)支路中的電路以及電阻值等數(shù)據(jù)。綜上所述，可以總結(jié)出多目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算方式主要表現(xiàn)為以下公式：

1.2 約束條件

在建立10kV配電網(wǎng)合環(huán)電流的調(diào)控模型的過(guò)程中，要注重對(duì)其約束條件進(jìn)行科學(xué)分析，只有這樣才能確保調(diào)控模型的有效性和可行性。其中根據(jù)不同情況分為等式和不等式兩種具體的約束條件。

前者主要是要確保有效功率以及無(wú)功功率之間保持一定的平衡關(guān)系。其計(jì)算函數(shù)主要表現(xiàn)為：

在這個(gè)函數(shù)公式中，Pi、Qi分別表示在合環(huán)操作中不同節(jié)點(diǎn)之間的有功功率和無(wú)功功率等。n主要是指全部節(jié)點(diǎn)的總體數(shù)量。Gij、Bij分別是指i/j之間支路電導(dǎo)以及電納等[3]。

而在后者的約束條件下，主要是要對(duì)非合環(huán)支路的電流實(shí)施有效控制。專(zhuān)家在研究分析中發(fā)現(xiàn)，在電流保護(hù)的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)Ⅱ段延時(shí)，并在這個(gè)過(guò)程中，在周期范圍之外的分量出現(xiàn)嚴(yán)重的遞衰現(xiàn)象，直至其最小化。合環(huán)暫態(tài)的影響范圍以及力度較小，通常情況下，往往僅僅在瞬時(shí)速斷保護(hù)中產(chǎn)生作用，此外，其整定值超過(guò)沖擊系數(shù)以及快線(xiàn)最大載流量的相乘運(yùn)算獲得的積數(shù)據(jù)。所以，在不等式約束的分析過(guò)程中，僅僅需要對(duì)穩(wěn)態(tài)電流有效值以及饋線(xiàn)載流量，前者要始終保持在后期數(shù)據(jù)之下，才能確保其配電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性[4]。

2 多目標(biāo)調(diào)控算法

2.1 優(yōu)化問(wèn)題的解決

多目標(biāo)優(yōu)化過(guò)程較為復(fù)雜，往往會(huì)在求解的路程中，發(fā)生目標(biāo)與目標(biāo)彼此的矛盾等問(wèn)題，導(dǎo)致多目標(biāo)不能到達(dá)統(tǒng)一，最優(yōu)策略不能最終確定。當(dāng)前為了有效解決這一問(wèn)題，對(duì)解決思路進(jìn)行了重新的優(yōu)化，主要是利用設(shè)置權(quán)重的方法途徑，把多目標(biāo)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)[5]。在選擇權(quán)重的具體數(shù)據(jù)時(shí)，遇到了一定的難題。這主要是因?yàn)椴煌哪繕?biāo)函數(shù)存在一定的差異性。因此需要利用Pareto最優(yōu)解法，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同目標(biāo)的有效權(quán)衡。在對(duì)目標(biāo)基礎(chǔ)上，Pareto最優(yōu)解集P表現(xiàn)為以下公式形式：

上文中，已經(jīng)對(duì)經(jīng)濟(jì)對(duì)安全指標(biāo)函數(shù)以及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)函數(shù)進(jìn)行的全面分析。而解集P正好實(shí)現(xiàn)了兩者的有效平衡，實(shí)現(xiàn)了多目標(biāo)優(yōu)化方法的最佳。一旦解集P偏向哪一方，都會(huì)導(dǎo)致另一方的逐漸衰減，因此可以認(rèn)定解集P為是最優(yōu)的解決方案和策略。這種方式可以為工作人員創(chuàng)建更大的選擇范圍，并結(jié)合10kV配電網(wǎng)合環(huán)操作中的具體情況，選擇最合適的調(diào)控方法，從而到達(dá)最好的操作實(shí)施效果，為10kV配電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性提供堅(jiān)實(shí)的保障[6]。

2.2 具體算法策略

（1）反向?qū)W習(xí)策略。利用隨機(jī)方式，抽取h個(gè)和聲，使其進(jìn)行組合成為初始和聲庫(kù)，并利用一下公式運(yùn)算出對(duì)立和聲庫(kù)：

把以上步驟中得出的和聲庫(kù)進(jìn)行合并，并把對(duì)立和聲庫(kù)中的不同和聲目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算；通過(guò)歸一化方式對(duì)兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)的和進(jìn)行運(yùn)算：

結(jié)合上一步驟的運(yùn)算結(jié)果，對(duì)合并聲庫(kù)實(shí)施降序排列，并對(duì)前h個(gè)和聲庫(kù)進(jìn)行重新排列。

（2）動(dòng)態(tài)和聲參數(shù)。為了有效確保運(yùn)算算法的全局最優(yōu)狀態(tài)，需要利用動(dòng)態(tài)和聲參數(shù)的方式進(jìn)行合理調(diào)控。在迭加次數(shù)越來(lái)越多的情況下，和聲庫(kù)容量h以及和聲庫(kù)取值概率逐漸降低，其音調(diào)微調(diào)概率越來(lái)越大，從而保障和聲庫(kù)多元化狀態(tài)，對(duì)于提升運(yùn)算策略的整體搜索能力很有幫助。其主要公式表現(xiàn)為：

2.3 設(shè)置動(dòng)作順序

結(jié)合多目標(biāo)和聲優(yōu)化算法，獲得調(diào)控元件的數(shù)量之后，也好對(duì)其動(dòng)作順序進(jìn)行合理的安排和明確。一般情況下，使用遞歸算法，按照貪心搜索的模式，對(duì)動(dòng)作順序進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，才能進(jìn)一步保障調(diào)整過(guò)程的可靠性。

①在進(jìn)行具體的調(diào)控之前，要對(duì)其輸入?yún)?shù)進(jìn)行明確，一般情況下，把初始網(wǎng)絡(luò)G是其中一種，此外，精英和聲庫(kù)E也是參數(shù)的一種。結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)E進(jìn)行合理劃分，如E1,E2,E3,E4,…Em。。②在Ei中利用隨機(jī)抽取的方式，對(duì)第 j個(gè)調(diào)控元件實(shí)施校驗(yàn)，直至其滿(mǎn)足合環(huán)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中的有功功率函數(shù)要求。如果對(duì)所有的元件進(jìn)行校驗(yàn)之后還是不符合約束條件的需求，那么可以判定該方案失效。③把Ei中的第 j個(gè)調(diào)控元件排除在外，并對(duì)合環(huán)網(wǎng)絡(luò)G進(jìn)行更新和優(yōu)化。④然后在持續(xù)性進(jìn)行校驗(yàn)工作，直到Ei成為空集。⑤在持續(xù)性校驗(yàn)過(guò)程中，把Em都變?yōu)榭占?，表明遞歸算法應(yīng)用完成，實(shí)現(xiàn)對(duì)元件動(dòng)作順序的有效調(diào)控，為配電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性提供保障。

3 調(diào)控流程

合環(huán)電六綜合調(diào)控流程投如圖1所示。

圖1 合環(huán)電六綜合調(diào)控流程

從圖1中可以看到，可以把整體的調(diào)控流程劃分為電流監(jiān)測(cè)、建立模型、求解模型以及確定元件動(dòng)作順序等四個(gè)環(huán)節(jié)。①電流監(jiān)測(cè)：在實(shí)施具體的合環(huán)操作之前，需要利用疊加方式對(duì)合環(huán)網(wǎng)絡(luò)中不同支路的電流進(jìn)行合理的運(yùn)算；結(jié)合運(yùn)算結(jié)果，對(duì)不同支路的電流越限狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)估，如果出現(xiàn)越限情況，需要采取合理的調(diào)控策略。②建立模型：在保障合環(huán)操作的安全性以及經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，建立最優(yōu)的目標(biāo)函數(shù)，確保網(wǎng)絡(luò)耗損以及電流的最小化；明確約束條件，包括功率約束、節(jié)點(diǎn)電壓約束、變壓器變比約束等。并在此基礎(chǔ)上建立綜合調(diào)控模型。③求解模型：通過(guò)反向?qū)W習(xí)策略，是初始和聲庫(kù)進(jìn)行全面優(yōu)化，并在動(dòng)態(tài)和聲參數(shù)的幫助下，確保其過(guò)程的收斂性；利用經(jīng)營(yíng)和聲庫(kù)策略，對(duì)綜合調(diào)控模型進(jìn)行運(yùn)算，從而獲得Pareto最優(yōu)解集。④明確元件動(dòng)作順序：結(jié)合Pareto最優(yōu)解集，并通過(guò)遞歸算法以及貪婪搜索策略，運(yùn)算出科學(xué)的元件動(dòng)作順序；根據(jù)求解模型，運(yùn)算出合環(huán)電流的最優(yōu)調(diào)控策略[7]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的提升，對(duì)10kV配電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性要求越來(lái)越高，因此要對(duì)合環(huán)操作的合理性以及可靠性進(jìn)行分析，并對(duì)合環(huán)電流實(shí)施綜合性調(diào)控，為配電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性提供保障。