基于柔性多状态开关的主动配电网双层负荷均衡方法

王灿; 吴耀文; 孙建军; 查晓明; 丁凯; 李伟

doi:10.7500/AEPS20200714006

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基于柔性多状态开关的主动配电网双层负荷均衡方法

柔性互联配电网关键技术 | 更新时间：2025-06-16

- 基于柔性多状态开关的主动配电网双层负荷均衡方法
- Bi-layer Load Balancing Method in Active Distribution Network Based on Flexible Multi-state Switch
- 电力系统自动化-方正平台 2021年45卷第8期页码：77-85
- 作者机构：
  
  1.武汉大学电气与自动化学院，湖北省武汉市 430072
  2.国网湖北省电力有限公司电力科学研究院，湖北省武汉市 430000
- 作者简介：
  
  王灿（1996—），男，硕士研究生，主要研究方向：配电网规划与运行优化。E-mail：2018202070010@whu.edu.cn
  吴耀文（1962—），男，教授级高级工程师，主要研究方向：电网稳定分析控制。E-mail：wuyw@hb.sgcc.com.cn
  孙建军（1975—），男，通信作者，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：智能配电网多层规划。E-mail：jjsun@ whu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家电网有限公司科技项目(52153218000B)
- DOI：10.7500/AEPS20200714006
  中图分类号：
- 收稿日期：2020-07-14，
  
  修回日期：2020-12-08，
  
  网络出版日期：2021-01-27，
  
  纸质出版日期：2021-04-25
- 稿件说明：
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王灿,吴耀文,孙建军等.基于柔性多状态开关的主动配电网双层负荷均衡方法[J].电力系统自动化,2021,45(8):77-85.

WANG Can,WU Yaowen,SUN Jianjun,et al.Bi-layer Load Balancing Method in Active Distribution Network Based on Flexible Multi-state Switch[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(8):77-85.
王灿,吴耀文,孙建军等.基于柔性多状态开关的主动配电网双层负荷均衡方法[J].电力系统自动化,2021,45(8):77-85. DOI： 10.7500/AEPS20200714006.

WANG Can,WU Yaowen,SUN Jianjun,et al.Bi-layer Load Balancing Method in Active Distribution Network Based on Flexible Multi-state Switch[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(8):77-85. DOI： 10.7500/AEPS20200714006.

摘要

分布式电源（DG）的大量接入使得配电网源荷不确定性与随机性增大，而柔性多状态开关（FMS）的应用使得供区间互联不再受制于电压等级和相位，主动配电网（ADN）多供区联合优化运行将成为新常态，也为改善负荷不均衡现象、提高供电水平提供了基础。利用FMS灵活互联的特点，以供区层和馈线层负荷均衡指数加权最小为目标函数，建立了ADN双层嵌套负荷均衡模型，并采用改进粒子群和二阶锥规划的混合优化算法求解网络重构拓扑方案与FMS出力。整体算法外部对合环配电网进行简化和等效，减小网络重构的粒子群算法的粒子规模，加快计算速度；内部采用最佳等距分段线性逼近法（OEPLAA）对目标函数进行线性化，将FMS出力优化问题进行二阶锥转化。最后，通过某实际配电网对所提出的负荷均衡方法进行了分析和验证。

Abstract

With the integration of a large number of distributed generators (DGs) into the network

the uncertainty and randomness of the output of the supply and load in the distribution network gradually increase. The application of flexible multi-state switches (FMSs) enable the interconnection between supply areas without restriction of voltage levels and the phases. Therefore

the joint operation optimization of multi-supply areas in active distribution network (ADN) will become a new normal situation

which provides the foundation for the improvement of the load unbalance condition and the voltage level. By using flexible interconnection characteristics of the FMS

taking the weighted minimum of the supply area and feeder load balance indices as the objective function

the bi-layer embedded load balancing model for ADN is established

and a hybrid optimization algorithm consisting of improved particle swarm optimization (PSO) and second-order cone programming is used to solve the problem of network reconfiguration topology and FMS output. First

the closed-loop distribution network is simplified and equivalent to decrease the particle scale during the network reconfiguration of PSO algorithm in the outer layer of the whole method to speed up the calculation. In the inner layer

the objective function is linearized using optimal equidistant piecewise linear approximation algorithm (OEPLAA)

by which the problem of output optimization of FMS can be transformed into a second-order cone programming problem. Finally

the proposed double-layer load balancing method is analyzed and verified through an actual distribution network.

关键词

Keywords

references

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