對配電網絡重構模型及基本理論的簡要探討

配電系統的網絡重構是影響其可靠性的重要因素。合理的接線方式能減少故障停電時間以及預安排停電時間,提高可靠性。同時還可將電力網絡的總損耗值大大降低。然而,配網重構是一個NP難的組合優化問題,窮舉易造成組合爆炸。因此,人們采用了各種近似技術和啟發式算法,以及隨機優化方法。TS算法是一種新興的現代啟發式尋優技術,適合于求解組合優化問題,并能以很大的概率跳出局部*解。本文介紹了配電網絡重構的相關知識,并嘗試將TS算法用于求解配網重構問題。

　　配電網絡重構作為優化網絡、降低線損的一項重要手段,受到廣大研究人員的重視。網絡重構包括城市配電網和農村配電網的重構。城市電網的特點是大量使用地下電纜,具有環形結構而通常以輻射形運行,具有相對較高的可靠性,通常以網損zui小為目標進行配電網絡重構。農村用電量相對較小,對供電可靠性要求也相對不高,農村電網中主要使用架空線,zui初系統是按照輻射形設計,后來,不斷增加分段開關和聯絡開關的數目,以提高系統的可靠性為目標進行網絡重構。

　　一、線路損耗的基本理論

　　線路損耗是影響配電系統經濟運行的重要因素。隨著國民經濟的發展,用電負荷的不斷增加,線路損耗的問題越來越突出,極大地影響了供電企業的經濟效益。因此,研究配電系統中降低線路損耗的方法越來越受到普遍的關注和重視。配電網具有閉環設計、開環運行的特點,配電線路中存在大量常閉的分段開關以及少量常開的聯絡開關,這使得可以通過變換分段開關和聯絡開關的開合狀態來改變配電網絡的結構。

　　理論上,存在一個*結構,使線路損耗達到zui小。配網重構的目的就是要尋求使線損zui小的*結構,同時滿足實際運行約束。由于配網重構能利用配電網絡自身的特點進行網絡優化,不需要額外的硬件投資,在降低網損的同時還能夠平衡負荷和改善電壓質量,因此是配電系統控制和運行的重要手段,也是配電管理系統（DMS）的重要內容。從數學上來講,配網重構屬于非線性組合優化問題,隨著系統規模的增大,采用傳統的數學規劃方法將產生“組合爆炸”問題。目前,求解配網重構的方法主要有支路交換算法、*流模式算法以及SA、GA等智能化算法。支路交換算法和*流模式算法的計算精度較差,無法保證全局*性。SA和GA算法具有很好的全局尋優能力,但計算量很大。TS（Tabu Search）算法,即禁忌搜索算法,是一種擴展鄰域的啟發式搜索方法,也是人工智能在組合優化算法中的一個成功應用。它采取了有效的措施能以較大的概率跳出局部*點,因此具有很強的全局尋優性能。

　　二、配電網絡重構的數學模型

　　從數學的角度來看,配電網絡重構屬于大規模非線性組合優化問題。以網損zui小為目標的配網重構一般可表示為下面的zui小優化問題:

　　1）潮流方程約束;

　　2）網絡結構約束,包括輻射狀和無網絡孤島;

　　3）線路容量約束

　　三、TS算法在配電網絡重構中的應用

　　TS（Tabu Search）算法是近年來受到普遍關注的一種率的現代啟發式優化算法,該算法由F.Glover于20世紀70年代末首先提出,并隨著計算機技術的發展而成功的應用于各個領域,解決了大量復雜的優化問題。近幾年,該算法被引入電力系統分析領域,如水火電聯合經濟調度、電力系統無功優化以及輸電系統*規劃等,并取得了一定研究成果。TS算法的基本思想是利用一種靈活的“記憶技術”,對已經進行的優化過程進行記錄,用以指導下一步的搜索方向。為了避免搜索陷入局部*,TS允許將搜索朝著使目標函數退化zui小的一個方向移動,重新開始搜索。該算法有三個zui基本的要素:移動,Tabu表和釋放水平。

　　1、移動

　　TS算法的搜索過程是通過移動來實現的,因此移動是TS算法的基礎。移動的方式有許多種,例如單步移動、交換移動和多點移動等,具體采用哪種移動因研究的問題而異。在搜索尋優的過程中,TS選擇在約束條件下能使目標函數改進zui大的一個移動,如果不存在這樣的移動,則退而選擇使目標函數退化zui小的一個移動。