4逐步调整变压器分接头
变压器分接头调整优化的目标函数只考虑调整台数，所以优化的目的就是在满足电压约束的情况下，使调整次数最少，是一个相对简单的整数规划问题，对模型式(2)不必用数值计算求解，可直接从高中压配电网的拓扑结构和变压器调压特性出发考虑其优化策略。
高中压配电网通常呈辐射或弱环网状，当调整变压器(通常为降压变压器)的分接头时，其低压侧线路上节点电压变化较大，而其高压侧节点电压变化较小，对本馈线(高、中压馈线)范围内节点电压的调整基本不会影响其余馈线。基于上述特征，可形成如下的逐步调整策略：本变压器直接供电范围内有电压越限节点，首先考察上一级高压节点和相邻变压器直接供电范围内节点电压越限情况，如有越限则应调整上一级高压节点所属变压器分接头，否则只应调整本变压器分接头；如果变压器分接头位置已接近限值，应通过上一级来调整；调整步长为一档，在此基础上进行潮流计算后，再进行下一次调整直到无电压越限节点为止，将相应变压器分接头的应调整量累加，即得到总的调整量。以图1所示系统为例考察其逐步调整策略。
如图1所示，1＃变压器为3＃、4＃、5＃变压器的上一级，3＃变压器和4＃、5＃变压器相邻。如果只有L7线路上电压越限，只需调整3＃变压器分接头。如果L7、L3线路上电压同时越限，则首先调整1＃变压器分接头，在调整后L3合格而L7仍越限，则只调整3＃变压器分接头。如出现L8和L3或L6或L7越限的特殊情况，首先调整1＃变压器分接头，如果在假定调整后L7或L8越限，再调整相应变压器分接头。如果L1线路上电压越限则只能通过电容器投切减少1＃、2＃变压器无功流或更高一级调度来消除。每次只调整一档，然后进行潮流计算，再判断是否进行下一次调整，电压合格后，将各个变压器的单次调整量累加得到各自的调整量即可。
调整策略的基本思路是首先找到系统中“最必要”调整的变压器，某些节点电压越限可能在其调整下消除，减少了不必要的调整，设定调整量为一档避免出现调整振荡。整个优化过程以多次潮流为代价使调整次数达到最少。
实现步骤如下：
1)潮流计算，节点电压合格则转到4)，否则记录电压越限的节点号和越限性质在IllVolNo des结构体数组中。
2)指针指向IllVolNodes的首行，运用深度优先搜索算法，从电压越界节点向根节点方向搜索，遍历第一个变压器后遇到电压越限节点则继续向上搜索，否则停止搜索，遍历到的最末一个变压器为待调变压器，根据IllVolNodes中信息确定待调整的方法并记录在AdjustTrans结构体数组相应行中，指针下移直到最后。
3)只保留AdjustTrans数组内容不同的行，根据AdjustTrans中信息修改相应变压器支路的参数，转到1)。
4)将AdjustTrans数组中档位值减去优化前的档位值即得到调整量。
在步2)中如果待调变压器的分接头已接近限值，搜索时将其高压侧节点电压视为越限，这样将得到可行的调整量。如果电压越界的节点处于环网中，将此节点调换到IllVolNodes的最后一行，从任意一个方向搜索，而在下次迭代中从另一个方向进行搜索。
5配电网潮流计算的改进前代后代法
在优化计算中频繁计算系统的潮流，潮流计算的速度对优化的速度影响较大。前代后代法被认为是求解辐射状配电网潮流问题的最佳算法之一。该方法的主要优点是：1) 收敛特性接近线性，迭代次数与网络规模基本无关；2) 不需要进行矩阵运算，计算速度快；3)存储量小，不需要计算和存储网络的导纳矩阵，适合大规模辐射状配电网的潮流计算。但未改进的前代后代法处理环网和变压器支路能力较差，本文就这两方面进行了改进来适应优化模块的调用。
5.1对于弱环系统的处理
本文的思路与文［9］基本相同，首先利用叠加原理将系统等效分解为纯辐射状系统和纯环 网系统，计算纯辐射状系统后得到解环点的电压差从而计算出纯环网系统的回路电流，将此电流与解环点的负荷电流叠加，再重新计算被分解的两个系统，反复迭代直到解环点的电压差小于迭代精度为止。本文采用基于节点邻接表节点编码方法，简化了编码，结合深度优先搜索算法识别环网，自动形成纯环网系统的节点阻抗矩阵。
5.2变压器支路的处理
根据理想变压器只改变其两端电压电流，不改变传送功率的原理，本文直接采用如图2所示的理想变压器模型并推导了支路电流型前代后代法的迭代公式
由图2可以推出电流前推和电压回代公式，分别为式(9)和式(10)。
对于三绕组变压器，可表示成高压侧和中压侧串联理想变压器而低压侧固定变比为1的星形连接的等效模型，同样用式(9)和式(10)计算。对于非变压器支路，为使程序简单统一，可串联变比为1的理想变压器。用规模相同的两个算例进行验证，一个算例含有变压器支路而另一个不含，分别用该算法与未改进算法进行计算，迭代次数相同，计算时间相差无几。
用IEEE 33、IEEE 69系统和本文实际算例系统对经过上述两个方面改进的潮流计算子程序进行了验证，结果表明该子程序能有效地处理弱环网和变压器支路，且计算速度快，收敛性能好。
6算例分析
为了验证本文提出的算法的有效性，在MATLAB环境下进行了相应算法的程序编制。以某地区两个110kV~10kV系统配电网作为算例。系统的初始电容器投入组数仅为满足无功就地平衡，为尽量减少馈线上的电压越限点数致使变压器分接头的初始位置也不合理，整个系统的损耗偏高，电压越限(0.95~1.05)点较多。系统的主要数据如下表。
以初始状态启动，用本电压无功优化程序进行计算，电容器投切步长为0.5倍单台电容器容量，电压上下限分别为0.95和1.05(标幺值)。计算结果如表2。
注：表中a指最外层迭代数；b指电容器优化投切迭代数；c指分接头调整迭代数。
经过优化后，消除了电压越限，电压水平有较大提高，网损也下降很多。电容器优化投切和分接头调整交替迭代数保持在2~3次，电容器优化投切的迭代数主要受网络规模和迭代精度的影响，而分接头调整的迭代数受初始电压不平衡度影响较大。总的计算时间较短，如果用编译语言如C++编程，计算速度会更快。
7结论
本文将高中压配电系统作为整体进行考虑，将优化问题解耦为电容器投切和变压器调节两个子问题，缩小了优化问题的求解规模，适当简化了内点法约束条件，提高了计算速度，为适应优化算法需要，对前代后代潮流算法进行了改进。算例结果表明，该算法达到了降低系统损耗和提高电压质量的目的，是一种快速又实用的算法。
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本文关键字：高中 电工文摘，电工技术 - 电工文摘
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