淺談電力系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)規(guī)劃優(yōu)化

摘 要：隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，有關(guān)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)計(jì)算方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代規(guī)劃的需求，需要通過全新的方式對(duì)結(jié)構(gòu)規(guī)劃進(jìn)行全新的優(yōu)化。電力系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化是多階段、離散性的規(guī)劃問題，需要按照電網(wǎng)所具有的特點(diǎn)采取針對(duì)性的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算。文章主要探討了電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)存在的問題，同時(shí)對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行了規(guī)劃優(yōu)化，希望能夠給相關(guān)人士提供參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；優(yōu)化

引言

隨著電力體制改革的逐漸深入，電力系統(tǒng)的運(yùn)營正在向著市場化的方向逐漸邁進(jìn)。在此背景下要想提升電力企業(yè)的競爭力，就需要在確保電力系統(tǒng)安全性的前提下最大程度的降低電網(wǎng)建設(shè)以及運(yùn)行中的成本。電網(wǎng)規(guī)劃所要做的工作就是要遵照上述原則的基礎(chǔ)上來制定年度電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以及其他方面的規(guī)劃。所以電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化已經(jīng)成為了電網(wǎng)發(fā)展的最主要問題，直接決定著電網(wǎng)的建設(shè)成本和安全性，因此對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)規(guī)劃進(jìn)行優(yōu)化是非常有意義的。

1 電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)規(guī)劃優(yōu)化的基本原則

1.1 安全穩(wěn)定的原則

電力系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化最基本的原則就是確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。當(dāng)用電量出現(xiàn)大幅度上升時(shí)，要按照科學(xué)合理的方式將部分電量進(jìn)行轉(zhuǎn)移，保證電力線路功能處在正常狀態(tài)。就算某一線路發(fā)生相應(yīng)故障也不會(huì)影響到其他線路的正常供電。

1.2 電壓等級(jí)分配原則

電力系統(tǒng)中電壓等級(jí)的分配直接決定著電網(wǎng)系統(tǒng)的供電能力，同時(shí)也會(huì)對(duì)電網(wǎng)后期的運(yùn)行維護(hù)成本具有較大影響。

1.3 服務(wù)模式多樣化原則

電力系統(tǒng)服務(wù)的對(duì)象分布在不同的領(lǐng)域，每個(gè)用戶都有其自身的需求特點(diǎn)，這樣就需要電網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有多種運(yùn)行模式，能夠滿足用戶不同的用電需求。在此基礎(chǔ)上要保證電力系統(tǒng)能夠正常的發(fā)揮出相應(yīng)的作用，只有這樣才能夠充分體現(xiàn)出網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化帶來的作用。

2 電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)規(guī)劃優(yōu)化的方式

2.1 電力系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化的相關(guān)內(nèi)容

第一，要對(duì)不同區(qū)域、不同空間的電力網(wǎng)架線路構(gòu)造進(jìn)行充分的分析，例如分析所用電纜、絕緣導(dǎo)線等的不同，要確定好不同區(qū)域范圍內(nèi)所需要的供電量等內(nèi)容，為科學(xué)合理的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供參考。

第二，對(duì)于配網(wǎng)主干線路長寬的確定。在電力系統(tǒng)中，配網(wǎng)是和電力用戶較為接近的電網(wǎng)架構(gòu)，主要傳送的是經(jīng)過一定程度降壓之后的電壓，這就使得主干線路的長寬直接影響著供電末端電壓大小情況和配電所具有的安全性以及穩(wěn)定性，甚至?xí)绊戨娋W(wǎng)線路的使用壽命。這就需要通過區(qū)域來劃分單位，從而形成主干線長、寬的記錄。

第三，對(duì)于電網(wǎng)線路使用時(shí)間的分析。電網(wǎng)線路使用時(shí)間的長短會(huì)在很大程度上決定著系統(tǒng)整體的安全性和穩(wěn)定性，尤其是隨著電力需求量的不斷上升，某些線路的長時(shí)間使用一定會(huì)造成相應(yīng)的破損老化現(xiàn)象，這會(huì)嚴(yán)重影響供電安全性，尤其是電力過載時(shí)危險(xiǎn)性更大。

2.2 電力系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化中GIS技術(shù)的應(yīng)用

電力系統(tǒng)是較為復(fù)雜的、綜合性的系統(tǒng)，包括不同的組成部分，例如輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)以及變電站等等，每個(gè)部分都有各自的特點(diǎn)，同時(shí)有自身的地理坐標(biāo)。這些地理數(shù)據(jù)信息都需要某個(gè)系統(tǒng)來對(duì)其進(jìn)行集中分析處理，這就需要采用GIS技術(shù)。GIS技術(shù)能夠?qū)臻g地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)以及分析處理，同時(shí)也具有空間信息定位和查詢的功能，這樣就能夠給網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供技術(shù)支持。

GIS技術(shù)能夠在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化中發(fā)揮有效作用的基礎(chǔ)是建立起GIS的空間數(shù)據(jù)庫，較為科學(xué)的方式就是按照網(wǎng)架結(jié)構(gòu)所具有的特點(diǎn)設(shè)計(jì)出GIS軟件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型，例如在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要以道路為基準(zhǔn)進(jìn)行分段，從而將單條道路形成折線，使得道路段位于拐點(diǎn)間或者位于障礙點(diǎn)間。

2.3 以GIS技術(shù)為基礎(chǔ)的電力系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略

第一，加快數(shù)據(jù)可視化發(fā)展。電力系統(tǒng)通過GIS技術(shù)能夠搜集到各個(gè)電力設(shè)備的地理信息，這樣就能夠形成完成的屏幕坐標(biāo)系統(tǒng)，使其能夠通過電腦屏幕很形象的展現(xiàn)出來。與此同時(shí)也能夠?qū)⑺械臄?shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)一儲(chǔ)存，并且能夠在屏幕中的不同位置標(biāo)示出不同設(shè)備所在的地理坐標(biāo)以及空間分布信息等。

配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)主要是負(fù)荷點(diǎn)，所以要以負(fù)荷點(diǎn)作為中心進(jìn)行網(wǎng)架結(jié)構(gòu)規(guī)劃設(shè)計(jì)。要將所有的計(jì)算數(shù)據(jù)信息集中進(jìn)行數(shù)據(jù)庫錄入，同時(shí)對(duì)于搜集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的可視化處理，通過顯示屏展示出不同負(fù)荷點(diǎn)所具有的分布特征，以此作為基礎(chǔ)來進(jìn)行分區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，同時(shí)將負(fù)荷點(diǎn)作為界限來劃分所要優(yōu)化的區(qū)域，之后可以地理實(shí)物分布為基礎(chǔ)得到不同分區(qū)銜接位置的地理坐標(biāo)，這樣就能夠?qū)Σ煌膮^(qū)域進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)。

第二，對(duì)于分區(qū)主線位置的確定。相對(duì)于空間較為狹小的城市市區(qū)來說，郊區(qū)或者是鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域具有更加廣闊的地理空間，能夠有更加充足的街道空間進(jìn)行主線的位置的確定。最佳的主線位置應(yīng)是距離負(fù)荷點(diǎn)最近的直線，按照不同分區(qū)相關(guān)負(fù)荷點(diǎn)地理空間不同，可以通過相應(yīng)的函數(shù)“y=kx+b（k≠0）”來計(jì)算得到分區(qū)內(nèi)主線的明確位置，通過計(jì)算K值的大小表示的就能夠此函數(shù)主線的斜率，這樣就能夠得到傾斜的角度，從而進(jìn)行主干線的定位。

第三，對(duì)于負(fù)荷點(diǎn)鏈接模式的確定。主要是以初期確定的規(guī)劃最為參照來獲得負(fù)荷點(diǎn)的鏈接模式。在實(shí)際操作中主要是以主線作為參照，通過節(jié)點(diǎn)進(jìn)行劃線，這樣就能夠和主線保持平行。在劃線之后就會(huì)形成各邊和主干線相平行的四邊形，以此作為基礎(chǔ)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算就會(huì)得到此節(jié)點(diǎn)和負(fù)荷點(diǎn)間的距離，之后就能夠得到主干線和節(jié)點(diǎn)之間的距離，這些距離中最小的就是負(fù)荷點(diǎn)的鏈接模式。

第四，對(duì)于最初網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的計(jì)算。在進(jìn)行最初網(wǎng)架結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)要首先忽略功率方面的消耗，而是要以負(fù)荷值作為基本的參照來進(jìn)行計(jì)算，從而獲得配網(wǎng)架構(gòu)的初始功率，之后再按照功率的消耗情況來選擇適合的導(dǎo)線。另外也可以通過相應(yīng)的公式進(jìn)行對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)，公式為：Umax>Ui>Umin（i=1、2、3）；Pij<0.5Pijmax（i，j=1、2、3）。

此式中，Umin表示的是不同節(jié)點(diǎn)所具有的最小電壓；Umax表示的是不同節(jié)點(diǎn)所具有的最大電壓；Ui表示的是不同節(jié)點(diǎn)的實(shí)際電壓值；Pij表示的是i、j所代表的不同線路節(jié)點(diǎn)的功率；Pijmax表示的是優(yōu)化線路所能承受的最大功率。

一般情況下，普通線路的負(fù)荷極值都會(huì)達(dá)到線路負(fù)荷的50%以上，若是所得數(shù)據(jù)符合上述公式，那么就表示線路滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。反之就要更換合適的導(dǎo)線，之后再通過此公式進(jìn)行檢驗(yàn)。

第五，對(duì)于分區(qū)電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的修正。對(duì)于負(fù)荷點(diǎn)的準(zhǔn)確定位能夠影響到分區(qū)主線的選擇，同時(shí)線路所具有的負(fù)荷量以及負(fù)荷的分布情況也會(huì)對(duì)主線的良好定位造成影響。所以在進(jìn)行主線修復(fù)過程中最主要的是要確定電源點(diǎn)的位置，確保其處在主線之上。若是電源點(diǎn)偏離了主線就要進(jìn)行主線位置調(diào)整，保證電源點(diǎn)位于其上，這樣就能夠進(jìn)行負(fù)荷的分解，從而形成i區(qū)段負(fù)荷以及j區(qū)段負(fù)荷，分別計(jì)算出不同區(qū)段負(fù)荷值，之后對(duì)其進(jìn)行對(duì)比。若是SiSj，就需要對(duì)主線向著i的方向調(diào)整。通過此種方式再結(jié)合上述的一次函數(shù)就能夠得到網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案。

3 結(jié)束語

對(duì)于電力系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)規(guī)劃進(jìn)行優(yōu)化就是要提升電網(wǎng)系統(tǒng)整體的運(yùn)行效率，并且提升供電服務(wù)的質(zhì)量。要以這些內(nèi)容為核心進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，優(yōu)化過程中要通過科學(xué)合理的現(xiàn)代化技術(shù)來確保達(dá)到預(yù)期的效果，從而推動(dòng)電力系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展。

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