中壓配電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略探討

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步、社會的持續(xù)發(fā)展，供電服務(wù)的需求量逐年上升。近年來供電矛盾不斷凸顯，面臨這種嚴(yán)峻的形勢，必須加大對配網(wǎng)架構(gòu)優(yōu)化力度，打造出結(jié)構(gòu)優(yōu)化的配網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電能的合理供應(yīng)，從而提升供電服務(wù)水平。文章分析了中壓配電網(wǎng)架構(gòu)優(yōu)化的原則以及配網(wǎng)優(yōu)化的具體策略。

關(guān)鍵詞：中壓配電網(wǎng)；網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；優(yōu)化策略；供電服務(wù)；供電矛盾；電能供應(yīng) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM726 文章編號：1009-2374（2015）33-0026-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.33.014

配網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化屬于一項(xiàng)專業(yè)性較強(qiáng)、技術(shù)性較高的工作，它不僅是對配電網(wǎng)自身的科學(xué)規(guī)劃，也涉及到一些現(xiàn)代技術(shù)的合理運(yùn)用。配網(wǎng)網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)優(yōu)化一方面要明確當(dāng)前的規(guī)劃狀況；另一方面也要參照各項(xiàng)參數(shù)的變化等進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算，最終得出一套科學(xué)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案?？梢哉f配網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)會在很大程度上影響到配網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量，影響到電能的科學(xué)供應(yīng)。

1 中壓配電網(wǎng)架構(gòu)優(yōu)化的原則

1.1 電壓等級分配原則

電壓的等級分配是架構(gòu)優(yōu)化的整體保證，會影響配網(wǎng)系統(tǒng)總體能力的發(fā)揮，影響到配網(wǎng)的供電性能，甚至?xí)绊懝╇姵杀疽约昂笃诘木S修。電壓等級配置也關(guān)系到供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收入，關(guān)系到電網(wǎng)后期建設(shè)。

1.2 安全穩(wěn)定原則

配網(wǎng)架構(gòu)的優(yōu)化必須以維護(hù)配網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)，這樣才能確保配網(wǎng)最基本功能的發(fā)揮，尤其是當(dāng)面臨著不斷上升的用電需求量，配網(wǎng)架構(gòu)的優(yōu)化必須支持用電需求，發(fā)揮穩(wěn)定、安全的供電服務(wù)功能。即使線路負(fù)載上升，得到優(yōu)化后的配網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)電能的合理化平衡化轉(zhuǎn)移，確保線路功能的發(fā)揮，即使某一線路故障頻發(fā)，非故障線路依然支持供電。

1.3 適應(yīng)性原則

配網(wǎng)是面向某一地域環(huán)境中的用戶提供服務(wù)，然而各個地域環(huán)境中的用戶有各自的用電特點(diǎn)與服務(wù)需求，這就決定了要想確保服務(wù)質(zhì)量，就要形成多樣化的服務(wù)模式。實(shí)際的配網(wǎng)架構(gòu)優(yōu)化需要參照地域環(huán)境特征、人們的需求等來有針對性地優(yōu)化，一方面要滿足客戶需求；另一方面要確保配網(wǎng)功能與作用的全面發(fā)揮，這樣才能體現(xiàn)配網(wǎng)優(yōu)化的積極意義。

2 中壓配電網(wǎng)架構(gòu)優(yōu)化的有效途徑

2.1 配網(wǎng)架構(gòu)優(yōu)化的具體內(nèi)容

（1）配網(wǎng)線路的構(gòu)造要分析不同地域、空間的線路構(gòu)造，例如絕緣導(dǎo)線、電纜等，明確不同地理空間范圍內(nèi)的用戶的供電服務(wù)需求狀況，從而得出線路自身構(gòu)造的科學(xué)性與合理性。

（2）主干線路長寬的把握。不同于主網(wǎng)，配網(wǎng)向用戶輸送的是降壓改造后的電壓，那么主干線路的長、寬等會在很大程度上關(guān)系到供電末端電壓的大小以及配電的安全度、穩(wěn)定性，甚至?xí)绊懙骄€路的使用壽命，應(yīng)該以區(qū)域劃分為單位，來形成主干線長度、寬度等的記錄。

（3）線路使用時間的分析。線路的使用時間長短會極大地影響到供電系統(tǒng)能否安全、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。特別是面對日益增長的電力需求，一些線路如果使用時間過長難免會發(fā)生老化、破損，這也必將影響供電的安全性，特別是當(dāng)面臨過載問題時，更會引發(fā)安全隱患問題。

2.2 配網(wǎng)架構(gòu)優(yōu)化中GIS技術(shù)的應(yīng)用

圖1

電網(wǎng)系統(tǒng)中包括了輸電網(wǎng)、配網(wǎng)、變電站等多個組成部分，各部分都有屬于自己的地理坐標(biāo)，這其中的地理數(shù)據(jù)信息需要一個系統(tǒng)來進(jìn)行處理，GIS技術(shù)不可或缺，因?yàn)樗軌虬l(fā)揮對空間地理數(shù)據(jù)信息的搜集、存儲、分析等作用，GIS數(shù)據(jù)庫還具備空間信息查詢、定位等功能，用來支持中壓配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，具有不可替代的優(yōu)勢。要想確保GIS技術(shù)在配網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化中發(fā)揮積極作用，就要積極設(shè)計(jì)GIS空間數(shù)據(jù)庫。科學(xué)的方法是應(yīng)該根據(jù)配網(wǎng)架構(gòu)的具體特點(diǎn)來設(shè)計(jì)GIS軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型，例如：實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，以道路為準(zhǔn)進(jìn)行分段，使單條道路折線化，道路段或者處于拐點(diǎn)間，或者處于障礙點(diǎn)間，具體如圖1所示。

2.3 基于GIS技術(shù)的網(wǎng)架分區(qū)優(yōu)化策略

2.3.1 分區(qū)網(wǎng)架的優(yōu)化。對于中壓配電網(wǎng)架構(gòu)來說，多數(shù)來自于10kV母線分出的若干支線，對應(yīng)又形成了一個新主線，使得四外配網(wǎng)的負(fù)荷都能夠在某種程度上同主線鏈接起來，從而打造出了一個輻射式的中壓配電網(wǎng)架構(gòu)。

2.3.2 推動數(shù)據(jù)可視化。啟動GIS技術(shù)來廣泛搜集不同電力設(shè)備的地理信息，形成一套屏幕坐標(biāo)系統(tǒng)，確保其能夠在電腦界面得以形象地呈現(xiàn)，同時將所有的數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一存入空間數(shù)據(jù)庫，并對應(yīng)在電腦屏幕中標(biāo)識不同設(shè)備的具體空間分布、地理坐標(biāo)等信息。對于中壓配電網(wǎng)來說，其節(jié)點(diǎn)多數(shù)為負(fù)荷點(diǎn)，應(yīng)該圍繞負(fù)荷點(diǎn)展開配網(wǎng)規(guī)劃，可以選擇p+jQ來代表負(fù)荷點(diǎn)的功率，使一切計(jì)算得出的數(shù)據(jù)信息都統(tǒng)一錄入空間數(shù)據(jù)庫，并對搜集獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理，這樣電腦熒屏中就能夠清晰地呈現(xiàn)不同負(fù)荷點(diǎn)的分布特征，以此為參照進(jìn)行分區(qū)規(guī)劃，以負(fù)荷點(diǎn)為界，對所要優(yōu)化的區(qū)域進(jìn)行科學(xué)劃分，再參照地理實(shí)物分布來對應(yīng)得出各個分區(qū)銜接處的地理坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域的科學(xué)規(guī)劃。

2.3.3 明確分區(qū)主線的位置。同城市市區(qū)相比，郊區(qū)或鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)的配網(wǎng)地理空間更加開闊，這樣就為主線的定位提供了充足的街道空間，最佳的線路應(yīng)該為距離負(fù)荷點(diǎn)最近的直線，參照分區(qū)內(nèi)部各個負(fù)荷點(diǎn)的地理空間坐標(biāo)，利用一次函數(shù)公式y(tǒng)=kx+b（k≠0）能夠輔助分區(qū)內(nèi)主線位置的確定，通過參看k的大小來對應(yīng)得出該主線的斜率，從而確定其傾斜角度數(shù)，再據(jù)此定位主干線。

2.3.4 負(fù)荷點(diǎn)的鏈接模式的確定。參照初步確定的規(guī)劃來對應(yīng)得出負(fù)荷點(diǎn)的鏈接模式，實(shí)際的操作方法：以主線為參照，過節(jié)點(diǎn)劃線，確保其同主線保持平行，對應(yīng)出現(xiàn)平行四邊形，且平行于主干線，以此為基礎(chǔ)來進(jìn)行計(jì)算，得出這一節(jié)點(diǎn)同負(fù)荷點(diǎn)之間的長度，再對應(yīng)得出主干線和節(jié)點(diǎn)間的距離，這其中最小的距離就可以成為負(fù)荷點(diǎn)的鏈接模式。

2.3.5 最初網(wǎng)架的計(jì)算。對于最初網(wǎng)架的計(jì)算，先忽略功率的耗費(fèi)。而是參照負(fù)荷值對應(yīng)計(jì)算得到配網(wǎng)架構(gòu)的初始功率，再根據(jù)功率消耗情況對應(yīng)選取合適的導(dǎo)線。參照所提供的參數(shù)對應(yīng)算出最初網(wǎng)架對應(yīng)的參數(shù)，得出不同配網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的電壓值、功率值等，同時，也要利用相關(guān)公式進(jìn)行檢驗(yàn)：

U最大值>Ui>U最小值（i=1、2、3）

Pij<0.5Pijmax（i，j=1，2，3）

其中，U最小值代表不同節(jié)點(diǎn)的最小電壓，U最大值則代表不同節(jié)點(diǎn)的最大電壓極限值，Ui則代表不同節(jié)點(diǎn)現(xiàn)實(shí)中的電壓值。

Pij中的i和j各自代表不同線路節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的功率，Pijmax則代表被改造的線路能夠承受的功率極值。

試著選擇主線末尾鏈接的模式，通常情況下，常規(guī)線路的負(fù)荷極值在線路負(fù)荷的一半以上，當(dāng)數(shù)據(jù)能夠順利適應(yīng)以上公式，就意味著該線路達(dá)標(biāo)，相反，則要更換導(dǎo)線，再利用此公式來檢驗(yàn)。

2.3.6 分區(qū)中壓配電網(wǎng)架構(gòu)的修正。通過上面的分析能夠看出，負(fù)荷點(diǎn)的定位會在很大程度上影響分區(qū)主線的選擇，而且主線的最佳定位也會受到線路負(fù)荷量、負(fù)荷分布等的影響。在修復(fù)主線過程中，應(yīng)該首先明確電源點(diǎn)的位置，明確其是否處于主線上，假設(shè)電源點(diǎn)偏離主線，則應(yīng)該調(diào)整主線位置，確保電源點(diǎn)成功分布其中，此時負(fù)荷就被分解，形成了i區(qū)段負(fù)荷、j區(qū)段負(fù)荷，對應(yīng)計(jì)算得到兩大區(qū)段的負(fù)荷具體數(shù)值，再對應(yīng)對比i部分負(fù)荷和j部分的負(fù)荷。

當(dāng)Si

調(diào)整。

當(dāng)Si>Sj時，則要調(diào)整主線至i方向。

通過這種方式，再依托于新的一次函數(shù)公式：y=k1x+b1，對應(yīng)能夠得出架構(gòu)修正方案。

3 結(jié)語

本文分析了中壓配電網(wǎng)架構(gòu)優(yōu)化需要遵循的原則以及具體的優(yōu)化措施，配網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化的前提和目標(biāo)就是提高配網(wǎng)運(yùn)行效率，提高供電服務(wù)質(zhì)量，要本著這些基本原則進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化過程中采用科學(xué)先進(jìn)的現(xiàn)代化技術(shù)，從而達(dá)到預(yù)期的優(yōu)化效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 王春生，趙凱，彭建春.基于地理信息系統(tǒng)和遺傳算法的配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃[J].電力系統(tǒng)自動化，2000，（14）.

[2] 侯德明.遺傳算法在配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技，2009，（7）.

作者簡介：梁勁雄（1969-），男，廣東恩平人，廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門恩平供電局電氣助理工程師，研究方向：配網(wǎng)運(yùn)行。

（責(zé)任編輯：周 瓊）