论文部分内容阅读
摘要：配电网网架结构优化是配电网研究的重要内容，也是一种新的缓解能源危机的方式，特别是近年来因供电问题导致我国城镇区域常常出现电力供应紧张，陈旧、没有规划的配电网结构越来越不能满足我国当下经济发展的要求。主要结合中压配电网的形成和特点以及遇到的问题，对优化中压配电网网架结构的具体措施进行了分析。
关键词：中压；配电网；网架；结构优化
作者简介：冯光（1984-），男，河南商丘人，国网河南省电力公司电力科学研究院，工程师。（河南 郑州 450052）
中图分类号：TM726 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）36-0226-01
配电网网架规划是一种复杂的混合整数规划问题，在制定规划时，一定要在仔细研究已有的规划水平年的负荷预测和已有变电站的规划基础上，再根据实际的网络、参数、线路等应注意的要素使编写的规划或方案能适应配电网的安全运行、电压与负荷的稳定性与成本的经济性。中压配电网网架结构是配电网系统中的重要组成部分，做好中压配电网网架结构的优化直接关系到配网系统的正常运行。
一、中压配电网的形成及特点
配电网由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿电容以及一些附属设施等组成，它在电力网中起着重要的分配电能作用。它的种类很多，如按常用的电压等级分，可分为高、中、低压三个等级的配电网。高压配电网是指电压在35-110kV之间的配电网，中压是指6-10kV之间的配电网，低压是指220-380V之间的配电网。而按照配电网所提供电流的区域可分为城镇配电网、农村郊区配电网、工厂配电网。城镇配电网是指集中给城镇等中心、人口密集地区供电的电网；农村郊区配电网是指相对人流较稀少的区域的电网；工厂配电网是指负荷度大、用电量多的工业区域的网络设施。城镇是居民众多，经济发展水平快，且用电量大、高负荷密度的电力系统的主要区域。由于配电网网架存在问题，特别是中压配电电网的落后，导致常常出现有电送不出、时常停电等情况，这样既违背了对配电网的可靠、安全、质量等要求，也给城镇居民用户带来了不便。[1]如何优化中压配电网网架结构是当前配电网急切需要解决的问题与难点。
中压配电网络主要是向一些电力网小的地区供电，它属于电力系统的最后步骤，有序合理把电流分配给用电方，即直接受益人是用户，所以直接影响着居民的电力情况，也间接反映出供电电网的质量与经济效益。它的目的就是将电能安全、可靠、高效、合理地分配到相应的场所。20世纪90年代以来，我们已经对电力系统中配电网事业给予重视，并开展了相关方面的工作，如通过通信渠道联系，在配电网调度中心建立主站系统，从而达到监控的功能；建设各种类型的自动化反馈线，这种反馈自动设备管理可以及时反馈出由短路故障引发的停电时间，在最短的时间内恢复供电。这些方法都可以提高供电的可靠性与有效性。
针对中压配电网络的情况，特总结出了如下几个特点：中压配电网处于城镇中心或是电力集中使用的区域，能够敏捷反馈出所有接线的用户的使用情况，且质量好坏反馈快速；有时供电实际情况会与用电用户所想要得到的结果不同且具有差异性；配电网络的使用情况是灵活的，但如果通过人员的计算来管理则是不妥当的，具有很大的滞后性；配电电网一般是针对满足高峰期、高负荷确定的，由于用户差异性，使不同的配电线路的负荷与功率都不同，很难实现高效的控制和及时有效判断问题产生的原因。
结合以上的特点，如在第一时间内出现输电线路故障时，就可以通过配电网网架优化来改变这种情况。如改变负荷的电压，由高负荷转为低负荷线路。或是通过自动化的优化，便于基于网络快速进行调节；或加强配电线路与相关设备的质量，延长使用寿命。
二、中压配电网的现状及问题
随着各种用电危机的出现与事故的发生，电网建设的力度不断增强，各学术研究人员针对配电网的特点，也提出了很多有用的规划与计划来完善各种模型，进行配电网的分析研究，并取得了可观的成果，[2]使得配电网的建设有了质的飞跃，也走向了正规、合理化。但我国对中压配电网的重视度相比国外还是不够的，再加上我国的地理形势复杂，电能输送规模巨大，在中压配电网方面还存在一些问题。
（1）因为前期对中压配电网的重视度不高，所以少了很多的勘测与考察、规划等，又因为各区域没有一个统一的领导与标准，如哪里需要用电就牵线过去，并未考虑实际情况，所以导致我国配电网的设置分布不合理，供电线路较长，损坏较严重，有的地方电源充足，有的地方电源不足，甚至还会出现无电使用的情况。
（2）我国电网的接线复杂，供电线路繁多，主线路还时常被占用。电路结构非常不合理，电压与配电之间的转换复杂、不灵活等，也为中压配电网网架的重新建设与电路改造带来了不便与困难。
（3）很多城镇地区的发电厂在配送电时还是用的架空线输送电能和方式，容易产生电路漏电、触电等各类危险的事故。[3]
三、中压配电网架结构优化
配电网优化分析具体是指什么？一般来说它是在配电系统正常运行过程中的网架结构优化与出现故障情况下的规划和有效处理的方法。在正常的情况下，只要处理好网架线路与相关设备的使用率，再使各个线路的负载点达到一定的均衡状态，且能提高供电质量就可以了。而在配电网发生故障时，网架结构优化则是快速寻找故障点，并快速通过其他线路解决问题，以求快速恢复供电。[4]
从近年来相关研究报道看，多数配电网优化规划研究仍采用与输电网相似的数学模型，将投资、网损、生产费用最优作为求解目标，相应采用的优化算法亦与输电网规划相似。部分文献在潮流求解算法中考虑了配电网的树状结构特点。将地理信息引入馈线现行规划的研究仍然很缺乏。主要研究成果包括：
（1）不计地理信息的中低压配电网网架优化模型和算法。这种方法采用的模型与输电网模型是相同的。投资、运行过程所产生的经费若超出了范围，将会受到一定的惩罚，而这是由两种模型来进行控制的。这两种模型一般都包含了一些约束条件，尤其是辐射、负荷方面的约束，这也就要求配电过程更加注意不能使电网超出其负荷。其实进行配电时，一般以尽量降低投资成本与发电成本为主要目的，这就要求在设计电网时要进行这方面的考虑，要针对不同地区的不同供电情况进行分析，并找出最节省、最合适的配电模型。[4]但是，整个配电过程不能完全以利益为先，安全才是最重要的。
（2） 计入地理信息（GIS）的中低压配电网网架优化模型和算法。配电需要因地制宜，对不同地方的配电应要采取不同的方式。这就要求在配电时要计入地理信息。因此，可以通过对某地进行多个地理信息的叠加，就能直观地看出该地适合何种配电模型。不过，这一过程存在一定的困难，如何找到这个叠加节点、对叠加节点进行分析，并对节点的情况进行监控，都是目前配电所需重视的。只有做好对节点的控制，才能从基础上保证配电安全，才能有更好的配电方式，这样才能够保证供电的正常运行。节点是集合了多种地理信息的地区，因此，必须对节点实施监控，随时监控节点的配电情况并及时处理问题。[5]所以，以计入地理信息为基础的配电模式能够起到较好的控制作用。
四、总结
配电网的结构优化是电力部门与企业确保供电安全、高效、稳定、可靠的重要手段。而中压配电网的结构优化是其中的重要部分，优化的好坏直接影响到线路、设备使用率的质量，也关系到电网建设的成本问题。显而易见，现代化电网建设的必然趋势就是根据中压配电网网架结构，提供一些根本性的有意义的参考和决策性的建议，再研究配电网架结构的优化，两者结合一起使优化可以顺利进行。希望以后能更多研究中压配电网结构的优化方法，以此来加强电网建设的高效性与运行的经济性，提高人民的日常生活水平。
参考文献：
[1]彭家从，王猛.配电网电能质量在线监测系统研究[J].中国电力教育，2011，（36）.
[2]王春生，赵凯，彭建春.基于地理信息系统和遗传算法的配电网优化规划[J].电力系统自动化，2000，24（11）：50-55.
[3]代姚，周湶，雷绍兰，邓群，等.基于稳定参数控制的改进遗传算法在配电网络规划中的应用[J].电网技术，2006，30（10）：50-53.
[4]张勇军，钟清，陈旭，等.配电网节能规划与运行[M].北京：中国电力出版社，2009.
[5]贺先豪，彭建春，龚演平，等.配电网降低线损的误区研究[J].电力系统保护与控制，2010，38（1）：96-99.
关键词：中压；配电网；网架；结构优化
作者简介：冯光（1984-），男，河南商丘人，国网河南省电力公司电力科学研究院，工程师。（河南 郑州 450052）
中图分类号：TM726 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）36-0226-01
配电网网架规划是一种复杂的混合整数规划问题，在制定规划时，一定要在仔细研究已有的规划水平年的负荷预测和已有变电站的规划基础上，再根据实际的网络、参数、线路等应注意的要素使编写的规划或方案能适应配电网的安全运行、电压与负荷的稳定性与成本的经济性。中压配电网网架结构是配电网系统中的重要组成部分，做好中压配电网网架结构的优化直接关系到配网系统的正常运行。
一、中压配电网的形成及特点
配电网由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿电容以及一些附属设施等组成，它在电力网中起着重要的分配电能作用。它的种类很多，如按常用的电压等级分，可分为高、中、低压三个等级的配电网。高压配电网是指电压在35-110kV之间的配电网，中压是指6-10kV之间的配电网，低压是指220-380V之间的配电网。而按照配电网所提供电流的区域可分为城镇配电网、农村郊区配电网、工厂配电网。城镇配电网是指集中给城镇等中心、人口密集地区供电的电网；农村郊区配电网是指相对人流较稀少的区域的电网；工厂配电网是指负荷度大、用电量多的工业区域的网络设施。城镇是居民众多，经济发展水平快，且用电量大、高负荷密度的电力系统的主要区域。由于配电网网架存在问题，特别是中压配电电网的落后，导致常常出现有电送不出、时常停电等情况，这样既违背了对配电网的可靠、安全、质量等要求，也给城镇居民用户带来了不便。[1]如何优化中压配电网网架结构是当前配电网急切需要解决的问题与难点。
中压配电网络主要是向一些电力网小的地区供电，它属于电力系统的最后步骤，有序合理把电流分配给用电方，即直接受益人是用户，所以直接影响着居民的电力情况，也间接反映出供电电网的质量与经济效益。它的目的就是将电能安全、可靠、高效、合理地分配到相应的场所。20世纪90年代以来，我们已经对电力系统中配电网事业给予重视，并开展了相关方面的工作，如通过通信渠道联系，在配电网调度中心建立主站系统，从而达到监控的功能；建设各种类型的自动化反馈线，这种反馈自动设备管理可以及时反馈出由短路故障引发的停电时间，在最短的时间内恢复供电。这些方法都可以提高供电的可靠性与有效性。
针对中压配电网络的情况，特总结出了如下几个特点：中压配电网处于城镇中心或是电力集中使用的区域，能够敏捷反馈出所有接线的用户的使用情况，且质量好坏反馈快速；有时供电实际情况会与用电用户所想要得到的结果不同且具有差异性；配电网络的使用情况是灵活的，但如果通过人员的计算来管理则是不妥当的，具有很大的滞后性；配电电网一般是针对满足高峰期、高负荷确定的，由于用户差异性，使不同的配电线路的负荷与功率都不同，很难实现高效的控制和及时有效判断问题产生的原因。
结合以上的特点，如在第一时间内出现输电线路故障时，就可以通过配电网网架优化来改变这种情况。如改变负荷的电压，由高负荷转为低负荷线路。或是通过自动化的优化，便于基于网络快速进行调节；或加强配电线路与相关设备的质量，延长使用寿命。
二、中压配电网的现状及问题
随着各种用电危机的出现与事故的发生，电网建设的力度不断增强，各学术研究人员针对配电网的特点，也提出了很多有用的规划与计划来完善各种模型，进行配电网的分析研究，并取得了可观的成果，[2]使得配电网的建设有了质的飞跃，也走向了正规、合理化。但我国对中压配电网的重视度相比国外还是不够的，再加上我国的地理形势复杂，电能输送规模巨大，在中压配电网方面还存在一些问题。
（1）因为前期对中压配电网的重视度不高，所以少了很多的勘测与考察、规划等，又因为各区域没有一个统一的领导与标准，如哪里需要用电就牵线过去，并未考虑实际情况，所以导致我国配电网的设置分布不合理，供电线路较长，损坏较严重，有的地方电源充足，有的地方电源不足，甚至还会出现无电使用的情况。
（2）我国电网的接线复杂，供电线路繁多，主线路还时常被占用。电路结构非常不合理，电压与配电之间的转换复杂、不灵活等，也为中压配电网网架的重新建设与电路改造带来了不便与困难。
（3）很多城镇地区的发电厂在配送电时还是用的架空线输送电能和方式，容易产生电路漏电、触电等各类危险的事故。[3]
三、中压配电网架结构优化
配电网优化分析具体是指什么？一般来说它是在配电系统正常运行过程中的网架结构优化与出现故障情况下的规划和有效处理的方法。在正常的情况下，只要处理好网架线路与相关设备的使用率，再使各个线路的负载点达到一定的均衡状态，且能提高供电质量就可以了。而在配电网发生故障时，网架结构优化则是快速寻找故障点，并快速通过其他线路解决问题，以求快速恢复供电。[4]
从近年来相关研究报道看，多数配电网优化规划研究仍采用与输电网相似的数学模型，将投资、网损、生产费用最优作为求解目标，相应采用的优化算法亦与输电网规划相似。部分文献在潮流求解算法中考虑了配电网的树状结构特点。将地理信息引入馈线现行规划的研究仍然很缺乏。主要研究成果包括：
（1）不计地理信息的中低压配电网网架优化模型和算法。这种方法采用的模型与输电网模型是相同的。投资、运行过程所产生的经费若超出了范围，将会受到一定的惩罚，而这是由两种模型来进行控制的。这两种模型一般都包含了一些约束条件，尤其是辐射、负荷方面的约束，这也就要求配电过程更加注意不能使电网超出其负荷。其实进行配电时，一般以尽量降低投资成本与发电成本为主要目的，这就要求在设计电网时要进行这方面的考虑，要针对不同地区的不同供电情况进行分析，并找出最节省、最合适的配电模型。[4]但是，整个配电过程不能完全以利益为先，安全才是最重要的。
（2） 计入地理信息（GIS）的中低压配电网网架优化模型和算法。配电需要因地制宜，对不同地方的配电应要采取不同的方式。这就要求在配电时要计入地理信息。因此，可以通过对某地进行多个地理信息的叠加，就能直观地看出该地适合何种配电模型。不过，这一过程存在一定的困难，如何找到这个叠加节点、对叠加节点进行分析，并对节点的情况进行监控，都是目前配电所需重视的。只有做好对节点的控制，才能从基础上保证配电安全，才能有更好的配电方式，这样才能够保证供电的正常运行。节点是集合了多种地理信息的地区，因此，必须对节点实施监控，随时监控节点的配电情况并及时处理问题。[5]所以，以计入地理信息为基础的配电模式能够起到较好的控制作用。
四、总结
配电网的结构优化是电力部门与企业确保供电安全、高效、稳定、可靠的重要手段。而中压配电网的结构优化是其中的重要部分，优化的好坏直接影响到线路、设备使用率的质量，也关系到电网建设的成本问题。显而易见，现代化电网建设的必然趋势就是根据中压配电网网架结构，提供一些根本性的有意义的参考和决策性的建议，再研究配电网架结构的优化，两者结合一起使优化可以顺利进行。希望以后能更多研究中压配电网结构的优化方法，以此来加强电网建设的高效性与运行的经济性，提高人民的日常生活水平。
参考文献：
[1]彭家从，王猛.配电网电能质量在线监测系统研究[J].中国电力教育，2011，（36）.
[2]王春生，赵凯，彭建春.基于地理信息系统和遗传算法的配电网优化规划[J].电力系统自动化，2000，24（11）：50-55.
[3]代姚，周湶，雷绍兰，邓群，等.基于稳定参数控制的改进遗传算法在配电网络规划中的应用[J].电网技术，2006，30（10）：50-53.
[4]张勇军，钟清，陈旭，等.配电网节能规划与运行[M].北京：中国电力出版社，2009.
[5]贺先豪，彭建春，龚演平，等.配电网降低线损的误区研究[J].电力系统保护与控制，2010，38（1）：96-99.