基于自适应神经网络的侧负荷柔性拓扑优化研究

许瑾瑾 陈晓杰

摘 要：针对电力需求侧各种新型用电设备涌入，电网负荷调控存在一定压力的问题，提出以粒子群算法为基础，结合柔性联络开关的柔性负荷调控方式，以期在进行功率调节时，能够保证实时连续。具体操作上，将柔性联络开关作为母线上分段开关的替代，设计基于变电站的柔性拓扑，对各节点进行约束处理及算法优化，达到潮流优化以及电网在功率调控中灵活适时的目的。结合某地实际配电情况，进行算例验证，经验证改进方式更为有效合理，能够在降低功耗的同时，对电力需求侧负荷进行有效调控。

关键词：粒子群算法；柔性联络開关；电力需求侧；柔性调控

中图分类号：TP391.9

文献标志码：A

文章编号：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

柔性联络开关能够为达成灵活高效的配电系统提供便利［1-2］。与传统开关相比，柔性联络开关不限制动作的次数，且具有更良好的通断性，能够更为灵活的调控功率。有学者通过柔性互联开关取代传统开关，对不同馈线进行柔性互联，以提高电压调控的能力。还有通过结合粒子群算法对柔性互联开关的工况进行确定以及参数调整，实现全网优化运行。基于此，考虑通过将柔性联络开关替代相应母线处的封端开关，加入相应的约束条件，同时对粒子群算法做出进一步改进。通过实际算例验证，将改进算法与其他调控方式进行对比，经验证新的柔性调控方式能够的进行功率调节，相比其他调控方式更加合理高效［3-5］。

3 算例验证

3.1 算例结构及参数

本次算例以某地的实际高压配电网为准，通过柔性联络开关进行柔性符合调控，调控对象为站内母线对应的分段开关，具体结构如图1所示。

从图1可以看出，改造后配电网系统共含11个节点，节点1处为与外部电网功率交换的节点。配电网6台主变T1～T6容量分别为50、50、31.5、40、40和31.5 MVA。在节点5～8处可以投放4组容量为2 MVA的电容器组。输电线路的参数以及负荷的参数如表1、表2所示。

直流母线对应的电压值为±10 kV，柔性联络开关1（SOP1）中采用的换流器额定容量为20 MVA，柔性联络开关2（SOP2）中采用的换流器额定容量为5 MVA，系统的基准容量为100 MVA，交直流系统对应的基准电压为110 kV。换流器在进行交直流转换的控制上，采用PQ-VdcQ的控制方式，一个换流器确定交流测的无功功率以及直流侧的电压；另一个换流器确定交流侧的无功功率以及交流侧的有功功率。在进行潮流计算时，通过交替迭代法实现。

3.2 算例求解

第1种方式采用电容器组以及柔性联络开关，第2种方式采用电容器组，第3种方式采用初始的参数结构。对参数进行如下设定：种群中的粒子数设定为100，随机惯性权重的最小值设定为0.4，最大值设定为0.9，学习因子的整数部分取值设定为2，实数部分取值设定为2.05，误差控制参数设定为0.3，速度限制设定在搜索空间的五分之一之内，迭代的最大次数不超过150。整体进行优化时，直流侧各节点对应的电压幅值在［0.99～1.01 p.u.］，交流侧各节点对应的电压幅值在［0.93～1.07 p.u.］。方式1和方式2的收敛过程如图3所示。

从图2可以看出，方式1相比方式2，在相同的迭代次数内，能够更早的进行最优值的收敛。同时，不同方案优化后的结果如表3、表4所示。

由表2可知，在柔性联络开关中各换流器的不同控制策略下，P、Q优化后的值与换流器给定的设定值相比均小，传输功率的容量低于满载状态，保留了一定的调控能力。

由表3可知，方式3采用初始结构，不涉及电容器组以及柔性联络开关，全网有功损耗的主要构成是线路损耗，得到的值是2.950 MW；方式2中，投入了电容器组，有功损耗的值是2.333 5 MW，相比方式3降低20.9%；方式1中，投入电容器组并增加柔性联络开关，有功损耗的值2.635 6 MW，相比方式1降低了10.7%。由于投入电容器组数较少，既能保证成本更低，同时也保障了电容器组的运维便利。

对3种方案不同节点的电压进行比较，结果如图4所示。

从图3可以看出，方式1相比方式2、方式3，电压波动幅度最低，能够改善得到更为优秀的电压质量。这是由于加入柔性联络开关进行柔性负荷调控之后，在潮流计算中能够实现主动调控，电网整体的运行也得到了相应的优化和改善［17］。

当电网负荷变化时，优化后的数据结果及对比结果如表4、图4所示。

由表4可知，投入电容器组对损耗降低的作用明显。

从图4可以看出，随着负荷倍数不断增减，最低电压幅值受到的约束越小。当负荷越大时，柔性联络开关的参数能够更好的进行柔性负荷调控，减小整体损耗，同时能够甚于一定的调节容量。也就是随着负荷的增多，柔性调控的效果更加明显［18-20］。

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