供電范圍調(diào)整的城市配電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃探討

摘要：隨著城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以往的供電網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)很難滿(mǎn)足實(shí)際的需要，所以對(duì)城市配電網(wǎng)進(jìn)行改造和擴(kuò)展變成了當(dāng)務(wù)之急。在進(jìn)行配電網(wǎng)擴(kuò)展的時(shí)候，充分考慮到供電范圍是非常有必要的。文章根據(jù)實(shí)際需要，提出了一種在考慮到供電范圍基礎(chǔ)上進(jìn)行城市配電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃的方法。使用這種方法進(jìn)行規(guī)劃時(shí)運(yùn)行費(fèi)用加權(quán)和以及擴(kuò)展建設(shè)費(fèi)用最低作為目標(biāo)函數(shù)，將遺傳算法運(yùn)用進(jìn)去，而得出的最優(yōu)規(guī)劃結(jié)果。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；城市配電網(wǎng)；遺傳算法；供電范圍調(diào)整；擴(kuò)展規(guī)劃

中圖分類(lèi)號(hào)：TM715 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）34-0117-02

在城市建設(shè)中，城市電網(wǎng)是非常重要的一個(gè)組成部分，在進(jìn)行城市建設(shè)發(fā)展的過(guò)程中，城市電網(wǎng)也必須隨之進(jìn)行規(guī)劃和發(fā)展，而在城市電網(wǎng)中，低壓配電網(wǎng)是非常重要的部分，特別是近幾年來(lái)，人們?yōu)榱藵M(mǎn)足用電的需要，不斷對(duì)城市中壓配電網(wǎng)規(guī)劃進(jìn)行研究，并取得了不錯(cuò)的效果，但是還是存在大量的問(wèn)題。本文主要根據(jù)需要在考慮到供電范圍調(diào)整基礎(chǔ)上提出了城市配電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃的方法，很好地解決了那些問(wèn)題，為城市配電網(wǎng)規(guī)劃發(fā)展做出了一定的貢獻(xiàn)，希望能夠幫助城市配電網(wǎng)更好地規(guī)劃和發(fā)展。

1 配電網(wǎng)供電分區(qū)調(diào)整和網(wǎng)架的擴(kuò)展規(guī)劃原理

1.1 基本概念

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，無(wú)論是工業(yè)生產(chǎn)還是人們生活，對(duì)電力的需求都在不斷上升，現(xiàn)在的配電網(wǎng)架以及供電范圍劃分已經(jīng)無(wú)法很好地滿(mǎn)足人們用電的需要，給人們的用電質(zhì)量提高造成了很大的不便。比如說(shuō)，不同供電分區(qū)之間的負(fù)荷呈現(xiàn)出明顯的不均衡；有些地區(qū)的導(dǎo)線截面過(guò)于細(xì)，很難滿(mǎn)足供電的需要；電網(wǎng)運(yùn)行的時(shí)候，線損比較嚴(yán)重，運(yùn)行的費(fèi)用也比較高；甚至在有的地區(qū)進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃的時(shí)候，沒(méi)有進(jìn)行供電途徑的增加。所以，必須根據(jù)實(shí)際的需要來(lái)對(duì)配電網(wǎng)架以及供電范圍進(jìn)行調(diào)整，甚至需要進(jìn)行擴(kuò)展或者重新規(guī)劃。

在進(jìn)行城市配電網(wǎng)建設(shè)的時(shí)候，一般都是根據(jù)街道來(lái)進(jìn)行布線，并根據(jù)道路的實(shí)際分布情況來(lái)建設(shè)網(wǎng)架。為了在管理的時(shí)候更加方便，一般情況下，都是將街道組成的小的街區(qū)作為供電單位來(lái)供電，最好不要再進(jìn)一步地進(jìn)行分割。在這個(gè)街區(qū)內(nèi)，所有的用戶(hù)負(fù)荷值便構(gòu)成了街區(qū)的總負(fù)荷值，而在供電分區(qū)范圍內(nèi)，所有街區(qū)負(fù)荷值總和便構(gòu)成了分區(qū)的實(shí)際負(fù)荷值。

若是對(duì)規(guī)劃區(qū)域進(jìn)行劃分，將其分成N個(gè)小的供電區(qū)域，那么便可以進(jìn)行N個(gè)街區(qū)的選擇，并將這些街區(qū)作為這些分區(qū)的核心街區(qū)。將核心街區(qū)作為一個(gè)核心，并將其周?chē)囊恍﹨^(qū)域合并，最終做好配電網(wǎng)分區(qū)工作。

在進(jìn)行配電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃以及供電范圍調(diào)整的時(shí)候，我們可以將遺傳算法使用進(jìn)去，從而保證規(guī)劃本身的合理性。

1.2 目標(biāo)函數(shù)和其約束條件

若是將Wi來(lái)進(jìn)行排行第i的供電分區(qū)擴(kuò)展規(guī)劃費(fèi)用表示，那么，其中這個(gè)公式中pi以及fi指的便是這個(gè)分區(qū)中的運(yùn)行費(fèi)用和建設(shè)費(fèi)用，指的是加權(quán)系數(shù)，在這個(gè)公式中，若的值越大，那么便越重視運(yùn)行費(fèi)用，若的數(shù)值越小，那么便越重視建設(shè)費(fèi)用。

在對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行供電分區(qū)調(diào)整以及網(wǎng)架擴(kuò)展規(guī)劃的時(shí)候，其，適應(yīng)度函數(shù)為。在函數(shù)中，H是一個(gè)大數(shù)，給其造成約束的條件則是，其他約束條件則是。在函數(shù)中，N指的便是規(guī)劃區(qū)域?qū)嶋H供電分區(qū)的個(gè)數(shù)，則是對(duì)這些分區(qū)進(jìn)行擴(kuò)建和規(guī)劃的時(shí)候需要使用的實(shí)際建設(shè)費(fèi)用，則是對(duì)各個(gè)不同分區(qū)進(jìn)行規(guī)劃擴(kuò)建過(guò)程中，需要的總運(yùn)行費(fèi)用，W是進(jìn)行分區(qū)擴(kuò)建規(guī)劃的時(shí)候使用的總體費(fèi)用；Fmax是這個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行預(yù)算投資時(shí)候，制定的總體上限；Dmin以及Dmax分別是負(fù)荷最小分區(qū)的實(shí)際負(fù)荷以及負(fù)荷最大供電分區(qū)的實(shí)際負(fù)荷；是滿(mǎn)意負(fù)荷均衡度指標(biāo)的下限。

此外，在進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，實(shí)際的約束條件還有電

壓質(zhì)量約束、電氣設(shè)備極限約束以及供電半徑約束等。

1.3 染色體編碼

為了能將供電分區(qū)劃分本身的多樣性更好地反映出來(lái)，可以以隨機(jī)的方式進(jìn)行N個(gè)街區(qū)的選擇，將其作為核心街區(qū)，并將其編號(hào)作為基因來(lái)進(jìn)行染色體的構(gòu)成。

1.4 進(jìn)行優(yōu)化的整個(gè)過(guò)程

使用遺傳算法進(jìn)行配電網(wǎng)供電范圍調(diào)整以及進(jìn)行配電網(wǎng)架擴(kuò)展規(guī)劃的步驟主要包含了下面七步：（1）進(jìn)行原始數(shù)據(jù)和所需要的參數(shù)的輸入；（2）初始種群的形成；（3）根據(jù)不同的個(gè)體，利用啟發(fā)式方法來(lái)做好分區(qū)工作，從而得到供電分區(qū)劃分的結(jié)果，并找到其中相同的結(jié)果，將相同的結(jié)果合并在一起；（4）進(jìn)行Dmax或者是Dmin的計(jì)算，把不滿(mǎn)足的淘汰掉；（5）對(duì)于那些不同的分區(qū)方案，在其分區(qū)中來(lái)分別對(duì)配電網(wǎng)架擴(kuò)展進(jìn)行規(guī)劃，并對(duì)運(yùn)行費(fèi)用以及建設(shè)費(fèi)用進(jìn)行劃分；（6）若是計(jì)算出來(lái)的結(jié)果滿(mǎn)足K>Kmax，那么便結(jié)束優(yōu)化，若是不滿(mǎn)足條件，那么k=k+1.；（7）做好交叉、選擇以及變異方面的操作，然后返回到第三步中去，根據(jù)需要進(jìn)行最優(yōu)保存策略的選擇，在進(jìn)行交叉操作的時(shí)候，可以使用單點(diǎn)交叉的方式：不同的個(gè)體在經(jīng)過(guò)了隨機(jī)選擇交叉點(diǎn)之后，進(jìn)行交叉點(diǎn)后核心信息的交換；在進(jìn)行變異操作的時(shí)候，應(yīng)該根據(jù)需要選擇單點(diǎn)變異的方式，隨機(jī)地進(jìn)行變異點(diǎn)的選擇，并根據(jù)變異點(diǎn)對(duì)核心街區(qū)的信息進(jìn)行隨機(jī)的改變。

2 進(jìn)行供電區(qū)域劃分時(shí)的一些啟發(fā)式方法

在進(jìn)行供電區(qū)域劃分的時(shí)候，應(yīng)該將等負(fù)荷原則使用進(jìn)去，來(lái)對(duì)供電區(qū)域進(jìn)行一定的劃分，目標(biāo)函數(shù)應(yīng)該盡量大，這對(duì)電氣設(shè)備容量的實(shí)際利用率提高是非常有利的。這種算法本身是由相鄰供電分區(qū)的調(diào)整以及相鄰街區(qū)合并兩個(gè)重要部分構(gòu)成的。

2.1 進(jìn)行相鄰區(qū)域的合并

在進(jìn)行相鄰區(qū)域合并的時(shí)候，核心是給定核心區(qū)域，并以給定核心街區(qū)作為核心，來(lái)進(jìn)行周?chē)渌謪^(qū)的合并。首先，應(yīng)該進(jìn)行分區(qū)集合的開(kāi)辟，并將這N個(gè)核心街區(qū)放在一個(gè)分區(qū)集合中去，這樣不同分區(qū)集合負(fù)荷值便能夠?qū)⑺薪謪^(qū)的負(fù)荷值很好地反映出來(lái)；其次，應(yīng)該找到和βmin街區(qū)相鄰并且還沒(méi)有進(jìn)行合并的街區(qū)，并找到其中負(fù)荷最大的一個(gè)街區(qū)，將其負(fù)荷值加入到βmin中去，這樣這個(gè)分區(qū)集合負(fù)荷值便會(huì)成為原來(lái)計(jì)算出來(lái)的負(fù)荷值以及新加入的負(fù)荷值的總和；最后，對(duì)街區(qū)的實(shí)際合并情況進(jìn)行一定的判斷，若是真正合并完成，那么中便能夠真正地包含從第一個(gè)供電分區(qū)到第N個(gè)供電分區(qū)中所包含的所有街區(qū)，若是沒(méi)有真正地合并完成，那么則應(yīng)該重新對(duì)進(jìn)行衡量，并找到所有負(fù)荷值中，最小街區(qū)的βmin返回到第二個(gè)步驟中去。endprint

2.2 對(duì)相鄰供電分區(qū)進(jìn)行調(diào)整

在對(duì)相鄰的街區(qū)進(jìn)行合并，根據(jù)需要形成分區(qū)的初步計(jì)劃之后，還應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的需要對(duì)初步計(jì)劃進(jìn)行一定的調(diào)整。首先應(yīng)該找到供電區(qū)負(fù)荷值最小的βmin以及供電分區(qū)中，負(fù)荷值最大的βmax；其次，應(yīng)該增容負(fù)荷值最小的供電分區(qū)；再次，應(yīng)該對(duì)負(fù)荷值最大的分區(qū)進(jìn)行減容；若是數(shù)值調(diào)整合適，那么相鄰供電分區(qū)的調(diào)整便算是完成，若是數(shù)值不合適，則需要重新進(jìn)行調(diào)整。

3 對(duì)聯(lián)絡(luò)以及饋線分段進(jìn)行擴(kuò)展規(guī)劃

根據(jù)城市電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的相關(guān)要求，應(yīng)該將饋線分成三段或者四段，在進(jìn)行輻射狀配電線路的聯(lián)絡(luò)線設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該選擇和主干線導(dǎo)線相同的截面，只有這樣才能很好地滿(mǎn)足城市的實(shí)際供電需要。

所以，在對(duì)饋線之間的聯(lián)絡(luò)線進(jìn)行規(guī)劃的時(shí)候，應(yīng)該將其轉(zhuǎn)化成為找到這兩條饋線最下游分段開(kāi)關(guān)之間的最短路徑。在尋找的過(guò)程中，可以把實(shí)際的負(fù)荷點(diǎn)當(dāng)成定點(diǎn)，將這些定點(diǎn)之間已經(jīng)存在的線路以及可能進(jìn)行架設(shè)線路的一些路徑當(dāng)成邊，把各個(gè)邊上進(jìn)行線路擴(kuò)容揮著線路建設(shè)的費(fèi)用，包含施工費(fèi)用以及材料費(fèi)用，作為這些邊的權(quán)，在這個(gè)條件下，可以將Warshall算法或者Dijkstral算法運(yùn)用進(jìn)去，從而獲得使用費(fèi)用最少的聯(lián)絡(luò)線規(guī)劃的方案，并在這個(gè)聯(lián)絡(luò)線上進(jìn)行聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的規(guī)劃。對(duì)于那些新建的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)或者分段，必須對(duì)施工費(fèi)用以及實(shí)際的材料費(fèi)用進(jìn)行考慮，而對(duì)于已經(jīng)建設(shè)好的分段或者是聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，施工的時(shí)候僅僅需要對(duì)其位置進(jìn)行移動(dòng)，那么便僅僅需要對(duì)其施工費(fèi)用進(jìn)行考慮。

4 結(jié)語(yǔ)

在城市中進(jìn)行配電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃的時(shí)候，必須根據(jù)需要考慮到供電范圍等方面的因素，只有這樣才能夠保證規(guī)劃出來(lái)的結(jié)果是真正滿(mǎn)足供電需要和人們用電需要的，并且還能對(duì)其施工費(fèi)用進(jìn)行控制，確保規(guī)劃效果能夠達(dá)到最佳。

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作者簡(jiǎn)介：涂曉東（1974-），男，四川閬中人，國(guó)網(wǎng)四川閬中市供電有限責(zé)任公司工程師，研究方向：規(guī)劃建設(shè)管理。endprint