芻議如何優(yōu)化智能配電網(wǎng)運(yùn)行

王志偉,牒金濤,陳新海（新疆維吾爾自治區(qū)送變電工程公司,烏魯木齊830011）

芻議如何優(yōu)化智能配電網(wǎng)運(yùn)行

王志偉,牒金濤,陳新海
（新疆維吾爾自治區(qū)送變電工程公司,烏魯木齊830011）

摘要：作為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，智能配電網(wǎng)的應(yīng)用對于確保電力網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行具有重要作用。本文首先介紹了智能配電網(wǎng)的功能要求及運(yùn)行狀態(tài)體現(xiàn)，然后具體探討了基于遺傳算法的智能配電網(wǎng)優(yōu)化，以期為相關(guān)技術(shù)與研究人員提供參考。

關(guān)鍵詞：優(yōu)化；智能配電網(wǎng)；運(yùn)行

智能配電網(wǎng)通常包含配電終端、子站系統(tǒng)、主站系統(tǒng)、通信終端等幾個部分。其主要利用自動化管理、自動化配網(wǎng)、電力定制等技術(shù)對配電網(wǎng)的不同模塊及終端進(jìn)行智能化調(diào)控，同時使用地理信息系統(tǒng)開展系統(tǒng)不同運(yùn)行環(huán)節(jié)的優(yōu)化及在故障條件下實施故障定位及維護(hù)，以確保電能輸送的穩(wěn)定性，實現(xiàn)輸電系統(tǒng)與用戶的統(tǒng)一協(xié)調(diào)。因此，加強(qiáng)有關(guān)智能配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的探討，對于改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

1智能配電網(wǎng)功能要求及運(yùn)行方式優(yōu)化流程

1.1智能配電網(wǎng)功能要求

（1）基于通信角度，智能配電網(wǎng)需具備依據(jù)開放式通信架構(gòu)和統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建的雙向、高速、集成通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，以確保信息流、電力流及業(yè)務(wù)流的優(yōu)化配合；

（2）基于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)角度，智能配電網(wǎng)需具備有較高靈活性和可靠性分布局、分層的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以符合系統(tǒng)調(diào)控、運(yùn)行通信、故障維護(hù)的規(guī)定；

（3）基于軟件組成角度，智能配電網(wǎng)應(yīng)是可進(jìn)行多平臺運(yùn)行的整體系統(tǒng)，高度集成DMS、DA、SCADA、DMS，以同時滿足用戶使用便利和配電系統(tǒng)工作安全的要求；

（4）基于運(yùn)行調(diào)控角度，智能配電網(wǎng)不僅需具備實時智能調(diào)節(jié)、系統(tǒng)監(jiān)控、優(yōu)化運(yùn)行、故障預(yù)測的功能，且應(yīng)具備在異常運(yùn)行狀態(tài)下的快速恢復(fù)、維護(hù)校正、預(yù)防檢修的功能[1]。

1.2智能配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)體現(xiàn)

配電網(wǎng)具有檢修狀態(tài)、故障狀態(tài)、正常運(yùn)行三種狀態(tài)，所以其運(yùn)行方式優(yōu)化也應(yīng)包含此三個方面。在配電網(wǎng)正常工作過程中，利用分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)的分合閘狀態(tài)可對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，由此調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)中的功率流，實現(xiàn)配電網(wǎng)運(yùn)行的整體指標(biāo)的改善。在故障和檢修狀態(tài)下，配電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化通常是對非檢修部分及區(qū)域進(jìn)行快速供電，并確保整體電網(wǎng)運(yùn)行的安全性。

可利用配電網(wǎng)運(yùn)行方式不同綜合評價指標(biāo)的組合來區(qū)別不同條件下的運(yùn)行優(yōu)化。因在不同條件狀態(tài)下，配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行會存在不同的著重點，而層次分析法內(nèi)的各指標(biāo)屬性權(quán)重可挑選各類值以表現(xiàn)不同指標(biāo)在評價體系中的權(quán)重，以實現(xiàn)不同狀態(tài)不同側(cè)重的優(yōu)化。不同指標(biāo)在不同條件狀態(tài)下的屬性權(quán)重，可依據(jù)相關(guān)工作經(jīng)驗由技術(shù)人員實施不同程度調(diào)整，進(jìn)而滿足不同條件下的優(yōu)化運(yùn)行需求。

2基于遺傳算法的智能配電網(wǎng)優(yōu)化

遺傳算法是一種以進(jìn)化理論和生物理論為基礎(chǔ)擴(kuò)展出的隨機(jī)統(tǒng)計理論，在遺傳算法求解時，先計算預(yù)先選擇的初始變量群，并采用逐次遞進(jìn)的計算模式找出最優(yōu)解，直到獲得可信度較高的結(jié)果為止。其計算公式為：

其中，Psi表示初始變量被選中的概率，表示的是個體i的適應(yīng)度站群體適應(yīng)度的百分比，當(dāng)適應(yīng)值越高時，其被挑選出的概率也會越高[2]。

（1）對于智能配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的遺傳算法，通常將智能配電網(wǎng)的整體評價分?jǐn)?shù)當(dāng)作算法的目標(biāo)函數(shù)，也就是G(i)。同時對各個選擇的運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行分別計算，以得出不同運(yùn)行指標(biāo)所表征的配電網(wǎng)運(yùn)行模式及狀態(tài)。在采用層次分析法統(tǒng)計時，通常將指標(biāo)B1線路的負(fù)荷轉(zhuǎn)移性能當(dāng)作最大最優(yōu)化指標(biāo)，其他指標(biāo)則被選定作為最小最優(yōu)化指標(biāo)。如果對指標(biāo)B1實行倒數(shù)轉(zhuǎn)換，可變化成為最小最優(yōu)化指標(biāo)。所以智能配電網(wǎng)的綜合評價分?jǐn)?shù)函數(shù)G(i)屬于一種最小最優(yōu)函數(shù)，且其計算值在0~1范圍內(nèi)。而各指標(biāo)間的適應(yīng)函數(shù)Fit(i)=1-G(i)，也就是當(dāng)指標(biāo)具有較高的適應(yīng)度時，其相應(yīng)的綜合指標(biāo)評分函數(shù)也就越低，表明配電網(wǎng)運(yùn)行方式越優(yōu)良。

（2）對于智能配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的遺傳算法，一般采用精英算法對計算結(jié)果值實施篩選。實際計算時，一般選用適應(yīng)度函數(shù)高于選定的某特征值的方式來尋找最優(yōu)解，要求在限定的遺傳算法中，若適應(yīng)函數(shù)值滿足選定特征值后，就應(yīng)把此結(jié)果的初始指標(biāo)當(dāng)作評分函數(shù)的最優(yōu)解。如果在限定的遺傳代數(shù)計算內(nèi)未能找出最優(yōu)解，則應(yīng)使用遺傳代數(shù)計算中末代最優(yōu)個體當(dāng)作算法最優(yōu)解。選用精英保留策略算法，可大幅度提高獲取層次分析法內(nèi)智能配電網(wǎng)最優(yōu)解的效率。

（3）對于智能配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的遺傳算法，通常要求初始變量均屬于有效解，且需要保持足夠的多樣性，以優(yōu)化遺傳算法的搜索起點。為滿足此種保準(zhǔn)，可基于初始網(wǎng)絡(luò)變化形成個體，以構(gòu)建初始化第一代個體。起初采用初始網(wǎng)絡(luò)編碼組成第一條個體；隨后以第一條個體為基礎(chǔ)將任意一個聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，同時在聯(lián)絡(luò)開關(guān)對應(yīng)的回路上任意開啟一個原有的分段開關(guān)，重新組成環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)開環(huán)運(yùn)行。由此可繼續(xù)將任意兩個聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，開啟對應(yīng)環(huán)路上的分段開關(guān)；將任意三個聯(lián)絡(luò)開關(guān)閉合，開啟對應(yīng)環(huán)路上的分段開關(guān)。最后在初始網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上組成有效數(shù)量的個體，構(gòu)建遺傳算法第一代初始化變量個體。

（4）對于智能配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的遺傳算法，可采用兩種方式處理不可行解：一種是修復(fù)策略，修補(bǔ)染色體是采用修復(fù)算法將不可行染色體轉(zhuǎn)換成可行染色體，修復(fù)后的染色體可重新進(jìn)入到初始變量中；另一種是拒絕策略，該策略是將進(jìn)化過程中所有不可行染色體放棄，此為遺傳算法的普遍操作方法[3]。

相對智能配電網(wǎng)而言，在某種電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)下，不同線路及設(shè)備間的工作狀態(tài)及組合方式都各不相同。所以，對于各種運(yùn)行狀態(tài)，選用基于層次分析法的智能配電網(wǎng)遺傳算法可有效優(yōu)化綜合指標(biāo)，并可校驗改善獲得指標(biāo)，進(jìn)而為相關(guān)技術(shù)人員開展科學(xué)操作提供支持。

3結(jié)束語

智能配電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行水平將直接關(guān)系配電系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量及效益，因此，相關(guān)技術(shù)與研究人員應(yīng)加強(qiáng)有關(guān)智能配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行研究，總結(jié)智能配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行措施及關(guān)鍵操作要點，以逐步提升配電網(wǎng)智能化水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]都健剛.典型接線方式下智能配電網(wǎng)自愈功能實施的探討[J].四川電力技術(shù),2009,13(14):74-75.

[2]楊濱.配電網(wǎng)運(yùn)行方式優(yōu)化方法研究[D].上海交通大學(xué),2009,05(35):57-58.

[3]馬其燕,秦立軍.智能配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)[J].現(xiàn)代電力,2010,06(10):61-62.

作者簡介：王志偉，男，新疆烏魯木齊人，本科，工程師，研究方向：工程管理。