文 献 综 述
- 前言
配电系统处于电网的末端，是连接发电系统，输电系统和用户的中间环节。作为与负荷直接相连的系统，它对于可靠性有着极高的要求。通常情况下，出于灵活可靠供电的目的，配电网一般采取“闭环结构，开环运行”的运行方式[1],[15]-[17]，包含大量的分段开关以及少量的联络开关。在这种运行方式下，通过改变这些开关的闭合/断开状态，从而实现配电网重构，来达到降低网损、故障切除、负荷转移等目的。
在国家电网公司大力倡导建设智能电网，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，以提高电力系统的自动化程度的大背景下，作为配电网自动化运行技术的重要组成内容，配电网重构的研究显得尤为重要[1]-[5]。
为达到配电网实际运行的要求，需要按照各种目标函数最优化进行重构。在本文中，是以网络损耗最小、系统电压偏差率最小为目标函数的。而由于重构过程中，会产生大量的潮流计算问题，各种人工智能算法越来越多的应用在配电网重构的问题中[6]-[8]。本文将选择潮流计算方法与配电网重构算法，解决多目标的配电网重构问题。
- 配电网重构与潮流计算的研究现状
目前配电网重构方法众多，有支路交换法和最优流模式法，这一类算法优化速度快，实现起来简单，但优化结果与网络初始结构和开关打开顺序有关，且因为其使用的启发式规则不合理，使得优化的结果缺乏数学意义上的全局最优性，容易收敛于局部最优解。近年来，随着人工智能算法的兴起，其在配电网重构中得到了广泛的应用，包括启发式算法，最优流法，遗传算法，差分进化算法以及群搜索优化算法等 [15]-[20]。群搜索优化算法具有原理简单、计算速度快、收敛性好、易于获得全局最优解等优点，已在函数优化、神经网络训练等领域得到应用。将该方法应用于配电网重构中，可以做到快速改进寻优方向，有效避免早熟，易获得全局最优解[15]。通常的遗传算法存在收敛速度慢， 局部寻优能力差的问题。所以因此，一些学者提出改良的遗传算法，对编码过程进行控制，避免遗传操作过程中产生大量的不可行解，同时结合图论，确保仅在可行解范围内进行搜索，提高搜索效率，有效的保证了收敛的速度，从而能可靠地应用于配电网重构的问题中[16]。差分进化算法原理与遗传算法的原理相似，其配电网重构应用了基于遗传算法的环路编码方式，纠正了过去基于这种编码方式所采用的辐射状判定方法表述上的不完善；解决网络重构后的编码改变所带来的潮流计算问题，有效解决了配电网重构问题[17]。
在潮流计算方面，相比较于输电网络中计算方法，配电网中所采用的计算方法有很大的不同。由于支路参数，运行状态，规模大小等多方面的原因。输电网中普遍适用的牛顿-拉夫逊算法（N-R法）和PQ解耦法往往会在配电网潮流计算中出现误差较大或者不收敛的情况。所以，需要根据配电网的特点，提出适合配电网的潮流计算方法。目前为止，已经有了许多科研成果。
配电网前推回代法及其改进方法在目前配电网潮流计算中应用较为广泛。该算法先从末节点逆着功率方向，用负荷点的功率推各节点的功率分布；在利用上一步求得的功率分布，从电源开始顺着功率方向求各节点的电压分布，直至两相邻迭代结果中电压和功率之差都收敛于一个给定精度[14]。
除此以外，还有本文所要使用的改进的牛顿法。该算法是对传统应用于输电网络计算中的N-R法进行针对性改进，以使其符合配电网计算的要求。比如可以通过对网络进行逆流编号，使得形成的导纳矩阵具有较强的规律性，优化了节点，使其得以应用于配电网的潮流计算[9]-[12]。还有结合Zbus法的改进牛顿算法，它先使用Zbus法对网络方程进行分解，由此形成的雅克比矩阵与导纳矩阵极为相似，大大提高了牛顿法的求解效率，从而适应配电网计算的要求。还有的方法首先通过迭代的方法得出各电压节点的初值，改善传统牛顿法受限于初值的问题，同时通过对雅克比矩阵的处理提高了算法的求解速率[13]。
- 结论
过去相当长一段时间，由于环境和经济的制约，我国重视输电网的建设而忽略配电网的发展，使得配电网成为电网的薄弱环节，使得配电网成为了电网的薄弱环节。现如今配电网的网损已占到电力系统总网损的40%以上，在网损居高不下的同时，电能质量也无法满足用户的需求，特别是在偏远农村地区，经常出现供电电压不稳，供电中断的现象。所以不难看出，配电网的损耗高，可靠性差的问题已经严重掣肘了电力系统的发展和电力市场的建设[6]。而随着经济的发展，我国大力发展智能电网，相关配电网的建设和研究因此成为了智能电网建设的重心。其中配电网潮流计算是配电网自动化高级应用功能的基础，通过潮流计算，了解网络中各支路电流，流经支路的有功和无功功率，支路功率损耗以及各节点的电压情况，从而为后续的配电网网络的分析提供重要依据[16]。其次，配电网重构技术是智能配电网自动化的一项关键性技术。通过闭合联络开关并相应断开网络中某支路开关，完成网络的重新构造。依据网络重构的目标函数，选择合理的配电网重构，一方面可以降低网络损耗，提高系统经济性，另一方面均衡负荷分布，改善电压质量，提高供电可靠性。
参考文献
