配电网故障定位与网络重构算法的研究

论文摘要

配电网是整个电力系统直接面向用户的最后一个环节,是整个电力系统与用户联系,向用户供应电能的重要环节。随着我国社会经济的持续发展,电力用户对供电可靠性的要求越来越高,配电自动化系统的推广势在必行。配电自动化系统其中一个核心功能就是,在配电网发生故障后及时对故障区域定位和隔离,并尽快恢复非故障停电区域的供电。因而对配电网故障定位和供电恢复重构算法展开研究,在具有一定的理论深度的同时也具有较高的实用价值。本文的主要内容如下:首先,针对现存配电网故障区间定位算法中普遍存在容错性差、系统维护复杂,迭代次数较大、正确率不高等问题,本文提出了基于BPSO(Binary Particle Swarm Optimization)的配电网故障区间定位算法。本文阐述了该算法的基本思想与计算步骤,通过在12节点、IEEE33节点及IEEE69节点3个系统上的仿真,探讨了该算法中各种参数对算法性能的影响,并通过与以往算法的对比,证明本文算法具有容错性好、结果正确率高、迭代次数少等优点。其次,在面向单时间断面的配电网静态重构方面,本文通过分析原有配电网重构负荷均衡算法的不足,提出了改进的负荷均衡算法。该算法在搜索开断开关时引入启发式规则,只搜索负荷较重侧开关以减少搜索空间;根据实际物理意义增加了开关选择的判据。通过在IEEE33节点及IEEE69节点系统上的仿真证明,改进算法的具有优化结果理想、迭代次数少等特点,较原有算法在性能上有了较大提高。第三,针对面向时间区间的配电网动态重构问题,本文分析了以往常规时间分段方案下动态重构的不足,提出了基于BPSO的优化时间分段算法。该算法以多时间分段为基础,通过使用BPSO来优化时间分段以达到降低能量损耗和减少开关操作两者间的最优平衡。通过在IEEE33节点系统上的仿真证明,通过本文优化方法生成的时间分段方案能取得更好的经济效益。最后,本文在基于BPSO的配电网故障区间定位算法与配电网重构的改进负荷均衡法两者基础上,提出了配电网故障恢复的综合处理方法,通过在IEEE33节点及IEEE69节点两个系统上模拟单重及多重故障,验证了算法的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和研究意义
• 1.1.1 配电系统及其面临的挑战
• 1.1.2 配电管理系统与配电自动化系统
• 1.1.3 配电网故障定位与网络重构
• 1.2 配电网故障区间定位算法研究动态
• 1.2.1 矩阵算法
• 1.2.2 人工智能类算法
• 1.2.3 智能寻优类算法
• 1.3 配电网重构算法研究动态
• 1.3.1 传统数学优化算法
• 1.3.2 启发式优化算法
• 1.3.3 智能寻优类算法
• 1.3.4 面向时间区间的配电网动态重构
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 基于BPSO 的配电网故障区间定位
• 2.1 引言
• 2.2 粒子群算法的基本原理
• 2.2.1 基本粒子群算法
• 2.2.2 二进制粒子群算法
• 2.2.3 粒子群算法的参数
• 2.2.4 粒子群算法与遗传算法的比较
• 2.2.5 粒子群算法在电力系统中的应用
• 2.3 基于BPSO 的配电网故障区间定位原理
• 2.3.1 配电网故障区间定位问题的描述
• 2.3.2 故障区间定位问题的数学建模
• 2.3.3 评价函数的构造
• 2.3.4 算法流程
• 2.4 算例分析
• 2.4.1 算例的构造原则
• 2.4.2 各种参数设置对算法性能的影响
• 2.4.3 与遗传算法的比较
• 2.5 本章小结
• 第3章 配电网重构问题的研究
• 3.1 引言
• 3.2 配电网重构中的基本问题
• 3.2.1 配电网重构问题的数学描述
• 3.2.2 配电网的潮流计算
• 3.3 改进的配电网重构负荷均衡算法
• 3.3.1 开闭开关的选择
• 3.3.2 配电网重构的负荷均衡算法的步骤
• 3.3.3 改进的配电网重构负荷均衡算法
• 3.3.4 算例分析
• 3.4 优化时间分段的配电网动态重构
• 3.4.1 动态重构问题的数学描述
• 3.4.2 多时间断面的动态重构
• 3.4.3 基于BPSO 的时间分段优化算法
• 3.4.4 算例分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 配电网的故障恢复算法
• 4.1 引言
• 4.2 配电网故障恢复问题
• 4.2.1 配电网故障恢复问题分析
• 4.2.2 配电网恢复重构算法步骤
• 4.3 算例分析
• 4.3.1 IEEE33 节点配电网
• 4.3.2 IEEE69 节点配电网
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 算例原始数据
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢