配电网规划论文

配电网规划论文（精选8篇）

篇1：配电网规划论文

配电网规划综述

负荷预测是根据系统的运行特性、增容决策、自然条件与社会影响等诸多因数，在满足一定精度要求的条件下，确定未来某特定时刻的负荷数据，其中负荷是指电力需求量（功率）或用电量。负荷预测是电力系统经济调度中的一项重要内容，是能量管理系统(EMS)的一个重要模块。

电力系统负荷一般可以分为城市民用负荷、商业负荷、农村负荷、工业负荷以及其他负荷等，不同类型的负荷具有不同的特点和规律。

城市民用负荷主要来自城市居民家用电器的用电负荷，它具有年年增长的趋势，以及明显的季节性波动特点，而且民用负荷的特点还与居民的日常生活和工作的规律紧密相关。

商业负荷，主要是指商业部门的照明、空调、动力等用电负荷，覆盖面积大，且用电增长平稳，商业负荷同样具有季节性波动的特性。虽然商业负荷在电力负荷中所占比重不及工业负荷和民用负荷，但商业负荷中的照明类负荷占用电力系统高峰时段。此外，商业部门由于商业行为在节假日会增加营业时间，从而成为节假日中影响电力负荷的重要因素之一。

工业负荷是指用于工业生产的用电，一般工业负荷的比重在用电构成中居于首位，它不仅取决于工业用户的工作方式(包括设备利用情况、企业的工作班制等)，而且与各行业的行业特点、季节因素都有紧密的联系，一般负荷是比较恒定的。

农村负荷则是指农村居民用电和农业生产用电。此类负荷与工业负荷相比，受气候、季节等自然条件的影响很大，这是由农业生产的特点所决定的。农业用电负荷也受农作物种类、耕作习惯的影响，但就电网而言，由于农业用电负荷集中的时间与城市工业负荷高峰时间有差别，所以对提高电网负荷率有好处。

从以上分析可知电力负荷的特点是经常变化的，不但按小时变、按日变，而且按周变，按年变，同时负荷又是以天为单位不断起伏的，具有较大的周期性，负荷变化是连续的过程，一般不会出现大的跃变，但电力负荷对季节、温度、天气等是敏感的，不同的季节，不同地区的气候，以及温度的变化都会对负荷造成明显的影响。

负荷预测的目的就是提供负荷发展状况及水平，同时确定各供电区、各规划

年供用电量、供用电最大负荷和规划地区总的负荷发展水平，确定各规划年用电负荷构成。电力负荷预测是电力企业计划的基础，无论是编制企业的经营计划还是长远发展规划，以及电力基本建设、编制负荷调度曲线等工作都必须以系统负荷为依据，因此，负荷预测是提高企业经营决策的准确性和科学性的重要手段，是电力系统经济运行的基础。在当前电力发展迅速和供应相对紧张的情况下，合理地进行电力负荷预测和系统规划运行显得尤为重要。

电力系统负荷预测包括最大负荷功率、负荷电量及负荷曲线的预测。最大负荷功率预测对于确定电力系统发电设备及输变电设备的容量是非常重要的。为了选择适当的机组类型和合理的电源结构以及确定燃料计划等，还必须预测负荷及电量。负荷曲线的预测可为研究电力系统的峰值、抽水蓄能电站的容量以及发输电设备的协调运行提供数据支持。

负荷预测工作的关键在于收集大量的历史数据，建立科学有效的预测模型，采用有效的算法，以历史数据为基础，进行大量试验性研究，总结经验，不断修正模型和算法，以真正反映负荷变化规律。其基本过程如下：

（1）调查和选择历史负荷数据资料

多方面调查收集资料，包括电力企业内部资料和外部资料，从众多的资料中挑选出有用的一小部分，即把资料浓缩到最小量。挑选资料时的标准要直接、可靠并且是最新的资料。如果资料的收集和选择得不好，会直接影响负荷预测的质量。

（2）历史资料的整理

一般来说，由于预测的质量不会超过所用资料的质量，所以要对所收集的与负荷有关的统计资料进行审核和必要的加工整理，来保证资料的质量，从而为保证预测质量打下基础，即要注意资料的完整无缺，数字准确无误，反映的都是正常状态下的水平，资料中没有异常的“分离项”，还要注意资料的补缺，并对不可靠的资料加以核实调整。

（3）对负荷数据的预处理

在经过初步整理之后，还要对所用资料进行数据分析预处理，即对历史资料中的异常值的平稳化以及缺失数据的补遗，针对异常数据，主要采用水平处理、垂直处理方法。

数据的水平处理即在进行分析数据时，将前后两个时间的负荷数据作为基准，设定待处理数据的最大变动范围，当待处理数据超过这个范围，就视为不良数据，采用平均值的方法平稳其变化；数据的垂直处理即在负荷数据预处理时考虑其24h的小周期，即认为不同日期的同一时刻的负荷应该具有相似性，同时刻的负荷值应维持在一定的范围内，对于超出范围的不良数据修正，为待处理数据的最近几天该时刻的负荷平均值。

（4）建立负荷预测模型

负荷预测模型是统计资料轨迹的概括，预测模型是多种多样的，因此，对于具体资料要选择恰当的预测模型，这是负荷预测过程中至关重要的一步。当由于模型选择不当而造成预测误差过大时，就需要改换模型，必要时，还可同时采用几种数学模型进行运算，以便对比、选择。

在选择适当的预测技术后，建立负荷预测数学模型，进行预测工作。由于从已掌握的发展变化规律，并不能代表将来的变化规律，所以要对影响预测对象的新因素进行分析，对预测模型进行恰当的修正后确定预测值。

电力负荷预测分为经典预测方法和现代预测方法。

一、经典预测方法

（1）趋势外推法

趋势外推法就是根据负荷的变化趋势对未来负荷情况作出预测。电力负荷虽然具有随机性和不确定性，但在一定条件下，仍存在着明显的变化趋势，例如农业用电，在气候条件变化较小的冬季，日用电量相对稳定，表现为较平稳的变化趋势。这种变化趋势可为线性或非线性，周期性或非周期性等等。

（2）时间序列法

时间序列法是一种最为常见的短期负荷预测方法，它是针对整个观测序列呈现出的某种随机过程的特性，去建立和估计产生实际序列的随机过程的模型，然后用这些模型去进行预测。它利用了电力负荷变动的惯性特征和时间上的延续性，通过对历史数据时间序列的分析处理，确定其基本特征和变化规律，预测未来负荷。

时间序列预测方法可分为确定型和随机性两类，确定型时间序列作为模型残差用于估计预测区间的大小。随机型时间序列预测模型可以看作一个线性滤波

器。根据线性滤波器的特性，时间序列可划为自回归(AR)、动平均(MA)、自回归-动平均(ARMA)、累计式自回归-动平均(ARIMA)、传递函数(TF)几类模型，其负荷预测过程一般分为模型识别、模型参数估计、模型检验、负荷预测、精度检验预测值修正5个阶段。

（3）回归分析法

回归分析法就是根据负荷过去的历史资料，建立可以分析的数学模型，对未来的负荷进行预测。利用数理统计中的回归分析方法，通过对变量的观测数据进行分析，确定变量之间的相互关系，从而实现预测。

二、现代负荷预测方法

20世纪80年代后期，一些基于新兴学科理论的现代预测方法逐渐得到了成功应用。这其中主要有灰色数学理论、专家系统方法、神经网络理论、模糊预测理论等。

（1）灰色数学理论

灰色数学理论是把负荷序列看作一真实的系统输出，它是众多影响因子的综合作用结果。这些众多因子的未知性和不确定性，成为系统的灰色特性。灰色系统理论把负荷序列通过生成变换，使其变化为有规律的生成数列再建模，用于负荷预测。

（2）专家系统方法

专家系统方法是对于数据库里存放的过去几年的负荷数据和天气数据等进行细致的分析，汇集有经验的负荷预测人员的知识，提取有关规则。借助专家系统，负荷预测人员能识别预测日所属的类型，考虑天气因素对负荷预测的影响，按照一定的推理进行负荷预测。

（3）神经网络理论

神经网络理论是利用神经网络的学习功能，让计算机学习包含在历史负荷数据中的映射关系，再利用这种映射关系预测未来负荷。由于该方法具有很强的鲁棒性、记忆能力、非线性映射能力以及强大的自学习能力，因此有很大的应用市场，但其缺点是学习收敛速度慢，可能收敛到局部最小点；并且知识表达困难，难以充分利用调度人员经验中存在的模糊知识。

（4）模糊负荷预测

模糊负荷预测是近几年比较热门的研究方向。

模糊控制是在所采用的控制方法上应用了模糊数学理论，使其进行确定性的工作，对一些无法构造数学模型的被控过程进行有效控制。模糊系统不管其是如何进行计算的，从输入输出的角度讲它是一个非线性函数。模糊系统对于任意一个非线性连续函数，就是找出一类隶属函数，一种推理规则，一个解模糊方法，使得设计出的模糊系统能够任意逼近这个非线性函数。

负荷预测是电力系统调度、实时控制、运行计划和发展规划的前提，是一个电网调度部门和规划部门所必须具有的基本信息。随着电力市场的发展，负荷预测的重要性日益显现，已成为实现电力系统管理现代化的重要内容，并且对负荷预测的要求越来越高。提高负荷预测技术水平，有利于计划用电管理，有利于合理安排电网运行方式和机组检修计划，有利于节煤、节油和降低发电成本，有利于制定合理的电网发展规划，有利于提高电力系统的经济效益和社会效益。因此，应该根据实际情况，尽可能采用先进的、便于操作的和相对准确的预测方法。

篇2：配电网规划论文

随着国民经济的飞速发展，电网为地区经济社会发展做出巨大贡献的同时，也暴露出供电能力不足、网架结构薄弱、可靠性有待提高、电网建设难度大等突出问题，对城市配电网进行科学合理的规划，以保证电网改造建设的合理性和电网运行的安全性和经济性，保证供电质量，是供电企业的重要职责。

配电网规划主要采用科学的方法确定规划区何时何地新建或改造电力设施，使得未来的电网能够满足：（1）符合的发展和各种电网技术的要求，安全可靠地为客户提供所需质量的电能；（2）能够满足城市建设规划的要求；（3）满足环保、美观等其他公众要求。在满足以上约束的基础上为企业谋求最大的经济效益和社会效益。

配电网的规划、改造重点是完善网架结构，并消除设备设施安全隐患，改造应从系统整体出发，综合考虑供电可靠性、电能质量、短路容量、保护配合、无功补偿及经济运行等因素，最大限度地解决实际运行中的问题。

城市配电网应有明确的目标网架，目标网架应结构坚强、经济可靠、合理简洁、行灵活，现状网架应按目标网架的要求进行改造。根据市中心区、市区等不同区域的负荷类型、预计负荷水平、供电可靠性要求和上级电网状况，合理选择适合本地区特点的10kV 配电网目标网架。

10kV 配电网目标网架应满足下列要求：

（1）接线规范合理、运行灵活，具备充足的供电能力、较强的负荷转供能力、以及对上级电网有一定的支撑能力；（2）能够适应各类用电负荷、分布式电源、电动汽车充电设施等新能源的增长与发展，适应负荷接入与业务扩充；（3）设备设施选型、安装安全可靠，具备较强的防护性能，有一定的抵御事故和自然灾害的能力；（4）线路设施及其结构便于开展带电作业；（5）保护配置、保护级数合理可靠；应根据城市发展规划和电网规划，结合分区具体地块的饱和负荷预测结果，预留目标网架的线路走廊路径及通道，以满足预期供电容量的增长。配电网规划的意义：(1)通过配电网的优化规划，可以降低系统的网络损耗，改善电网运行的经济效益；（2）科学合理地确定变电站容量和位置划分变电站供电范围，减少系统跨区交叉供电，有助于提高系统管理和运行效率；（3）配电网络的优化规划，可以大大提高系统的供电可靠性；（4）配电系统的优化规划是提高系统投资效益的最有效途径；（5）配电网络结构的合理性直接影响配电自动化设施的投资效益，配电系统规划是配电自动化实施的基础。规划人员的主要工作：

1、规划基础资料的收集和管理（日常工作）

规划人员与运行班组和专责加强沟通协调，收集运行需求，和线路基础资料(线路基础台账表、线路历年负荷数据表、电缆走向图、一次接线图)，为规划工作的开展提供第一手的资料。同时对线路走廊和通道情况进行常态化监控，掌握线路走廊和通道的使用情况，完善和更新地理接线图。根据地区经济的发展预测负荷发展趋势。针对各个地区的用电特性，组织开展配变台区典型日负荷实测工作，了解重点大用户和典型居民小区用电负荷特性，核实台区过载和低电压情况。

2、围绕优化配网结构和满足运行需求开展规划立项和项目优选排序工作 规划人员通过收集的第一手运行资料，进行重载、轻载线路分析，并形成分析报告，结合新投运的变电站及区域经济发展情况，针对当前存在的问题，召集相关部门、运行人员进行讨论，按照三个目标确定规划方案：一是优化配电网结构，二是平衡重载、轻载线路负荷（即解决正常运行方式下线路重载过载，异常运行方式下重载过载问题，重载过载线路与轻载线路负荷割接调整），三是对线路故障超过3次以上或运行状况恶劣的线路进行改造，对老旧线路及设备综合整治。根据线路问题的轻重缓急和变电站及相关工程的建设时序开展项目优选排序工作，并编制规划项目说明书。

3、按照省公司对城网项目投资的要求，以配电网运行单位在日常积累的丰富实践经验作为项目支撑依据，为项目立项的必要性提供充分的数据和图片等证据，确保90%以上的需求得到了省公司评审通过。（城网建设资金来源）

4、项目分包、可研编制及设计出图

根据项目的内容、地域和线路互联情况，对评审通过的项目进行分包。根据市局统一部署，配合设计单位开展项目的设计查勘工作（设计交底）。联合运行班组对项目涉及到的架空线路走向、电缆路径及通道情况、环网柜位置及间隔剩余情况、配变台区等逐点、逐线进行确认，涉及方案调整的项目，与运行、设计人员沟通、讨论，并提出优化方案。

5、主动作为，积极跟踪协调规划项目实施进度

城网项目实施周期较长，城网项目从规划到项目落地实施周期为1年左右（七个步骤：规划评估-项目优先排序-省公司审核立项-项目可研编制-设计查勘出图-施工招标-项目施工），项目实施过程中的可研、设计阶段是项目的第一个阶段，可研设计工作启动的时间及可研设计质量的好坏，直接影响到城网项目及时性、合理性、经济性、可实施性等等。设计的滞后影响工程项目的按时开展，从而使得项目的后续工作随之延后，无法在规定的时间内取得工程实效。需要规划人员主动作为，积极跟踪协调规划项目实施进度，确保各类项目的规划、可研、建设的一致性，保证项目建设的事实效果与规划目的一致。对运行的要求：

1、资料及时准确（补点需求 低压图纸 线路及设备台账、运行情况、故障分析报告及照片）

2、规范上报数据格式

规划表格内容繁复，填报内容各有需求，搜集表格内容，转换填报格式等耗费大量的人力物力，重复劳动量大。3、4、5、一次图的完善、图纸异动规划人员是否可以参与审核 电缆通道图的完善和更新

用户接入规划与总体网架结构规划冲突。

用户项目是长沙电网建设的主要投资来源之一，应该要服务长沙配电大局，但实际上用户项目存在主要以下问题：一是用户项目外线工程部分线路走向设计不合理，但设计单位是以用户规划方案为准，线路走向设计不能做修改，如修改线路走向需重新调整规划方案并重新走流程来实现；二是公专结合项目用户配变设计不合理，部分用户配变容量设计按照设计手册生搬硬套，配变容量配置不合理，采用800kVA以上大容量配变较多，小户型公寓楼、结构可改变的商住楼等建筑用途不限于居住的建筑物的配变容量配置较小，用户同时率系数取值不合理，造成后期配变过载，设备投运后运维过程中又因公用配电间空间不够造成增容困难。

篇3：配电网规划论文

关键词：智能配电网,关键技术,配电网规划

引言

智能配电网系统主要由三部分构成,分别是配电主站、通讯系统和自动化监控终端设备系统, 这三者科学合理运作,实现对智能配电网进行高效的远程管理的目的,其中通讯系统是智能配电网的关键内容和核心所在。智能配电网与传统配电网相比具有自愈能力高、安全性强、互动性的多重特点,采用数字化和科学化的电力核心技术,并将此应用于配电网的管理设置之中,能够创建配电与供电管理信息化的全新模式,是我国配电网系统升华的全新表现。

1基于智能配电网关键技术的城市配电网规划的意义

1)基于配电网关键技术的城市配电网规划,采用先进的科学监测和管理技术,对电网的运行情况进行实时有效的监控,扩展系统的运行容量,降低设备损耗,科学配置、合理优化电网资源,提高电网运行效率,进而实现经济效益的最大化,提高经济效益;2)智能配电网在满足用户基本需要的同时, 能够为其他企业提供更为优质、牢固、稳定的电力需求,避免因电压不稳而造成的断电情况出现,为我国社会经济的稳定发展提供了重要保障;3)智能配电网的电力能源一般以新能源为主,极大程度上减少了化石燃料的排放量,对提高空气质量和环境质量具有重要的促进作用,促进能源环保的可持续发展[1]。

2智能配电网关键技术

2.1分布式发电

分布式发电是一种模块化的发电模式,其发电功率一般在千瓦到百兆瓦之间,也有部分地区根据自身发展的实际情况建议在30~50 MW之间。分布式发电具有模块化、分散化和高效化的特点。分布式发电以用户所在地区的实际情况为主要建设依据, 并制定具有针对性的建设安装发电,发电运行方式以自动为主,凭借用户的用电终端进行相应的用电量调控,多余的电量进行综合性应用。分布式发电的电源一般以系能源为主,如风能、太阳能、低热能等,从这一层面可以看出分布式发电技术是一项新能源技术,以绿色环保为主要目的。

2.2电动汽车充换电

随着社会经济的快速发展和能源环境问题的日益凸显,我国汽车产业的能源运作模式要进行产业化和革命化的创新变革,通过电动汽车以油换电这一途径来完成。在电力技术日益进步和完善的今天, 电动汽车的性能、经济等方面已远远超过传统燃油汽车,因此,在智能配电网的发展过程中要重视电动汽车充换电技术。电动汽车数量的逐年上升及规模性增长对传统电网的运行产生一定的影响,在降低电网负荷量的同时,也存在一定的质量问题,加强对其质量的稳定控制则可以保证智能配电网的科学化运行。

2.3配电自动化

配电自动化技术要从本地区发展的实际情况入手,综合考量地区经济发展水平、规划方案策略、管理运行模式及服务内容四方面,在满足用户基本用电需要的同时,提高配电网建设运行的整体效率,实现配电效果的最大化。配电网自动化技术的规划方案要建设以主站、子站及相关配电通讯系统为内容的调节机制。通讯系统作为配电自动化的核心内容, 要根据地理信息系统所呈现的地理方位建立完整的配电自动化网络模型,进而实现对配电网的远程调控,保证配电网各项信息的准确可靠。

3基于智能配电网关键技术提升城市配电网规划质量的要点

3.1提高技术规划人员的综合素质

基于智能配电网关键技术提升城市配电网规划质量,要逐渐提高技术规划人员的综合素质,为智能配电网系统的科学化和良性化运营提供重要的人才支持。在智能配电网的建设过程中,相关技术规划人员要加强对科学技术的有效学习,加强对分布式发电技术、电动汽车充换电技术、配电自动化技术等关键技术的学习。此外,在规划过程中,要从本地区环境建设的实际情况入手,做到量体裁衣,坚持定量分析和定性分析的原则,提高规划的质量。

3.2建立健全智能配电网监督机制

基于智能配电网关键技术提升城市配电网规划质量,要建立健全智能配电网监督机制,为智能配电网规划质量的提高提供强有力的保障体系。政府要充分发挥自身的宏观调控职能,对城市配电网的规划作出重要的政策指导,对相关规划人员的从业资格证、施工方的建设资质等方面进行规范化的审核, 保证规划人员的基本能力,从根本上切实有效地提高城市配电网规划质量。同时,城市配电网在运行过程中,政府相关人员要加强监督,一旦发现安全问题要及时有效地反馈,防患于未然[2]。

3.3强化对智能配电网设备的维护

基于智能配电网关键技术提升城市配电网规划质量,要强化对智能配电网设备的维护,降低设备的损耗程度,提高设备运行的效率和水平。相关规划管理人员要树立正确的管理理念,确立完善的设备管理维护流程,以小组为单位定期对设备进行检修。同时,相关设备检修人员要有较高的专业技能,对设备的运行状态及性能情况进行准确地判断,并在此基础上开展一系列的维护行为。此外,要建立相应的设备检修维护制度,落实检修维护责任工作制度,提高工作人员的工作主动性和积极性,将维护工作落实到实处。

4结语

建立以智能配电网关键技术为基础的城市配电网规划,是贯彻和落实以人为本可持续发展观的重要举措,是我国电力科学技术稳定发展的重要任务, 更是我国社会主义现代化事业建设的客观需要,对提高我国电力系统的运行质量和水平具有极大的现实意义。

参考文献

[1]夏天宇,李辰,柳进.基于超短期负荷预测的Non-AGC与AGC协调控制策略研究[J].电力系统保护与控制,2014(18):38-43.

篇4：配电网无功补偿优化规划

关键词：遗传算法；无功规划优化；配电网

并联电容器组是主要的配电网无功补偿设备，将电容器组的安装容量安装位置以及补偿点的个数科学合理地确定下来，可以确保实现提升电压质量和降低网损的目的。配电系统具有较大的负荷分散性，再加上具有较多的带补偿点和较长的供电半径，因此在无功配置方面具有较为独特的地方。为此，本文分析并介绍了基于遗传算法的配电网无功补偿优化规划。

1 配电网无功补偿优化方法概述

配电网无功补偿的灵敏度分析法可以将几个具有较高灵敏度的节点选择出来作为待补偿点，从而使解空间得以减小，然而该方法在实际上往往是同1条支路相邻的几个节点具有较高的灵敏度，而且一般只有一个节点在这几个节点中属于真正的高灵敏度的节点，该节点也会影响到其他节点的灵敏度。与此同时，灵敏度分析法又很难将补偿点的个数确定下来。如果以节点无功裕度值大小为根据将补偿点确定下来，这种方法也存在着很难将补偿点个数确定下来的问题。也有采用N点分散补偿的方法，这种方法利用等面积判据以及等长度判据为根据将补偿点的容量和个数等确定下来，然而这种方法需要保证负荷数据的精确性，从而对各负荷点峰值无功电流进行计算，但是配电网一般都具有实时数据不足的问题，因此在具体实施的时候这种方法存在着较大的困难。为此，在本次研究中将无功电流损耗最小的算法提了出来，这种方法可以将补偿点补偿容量、补偿点的个数和位置等确定下来，这样就能够使解空间的维数得以有效减少，随后再通过对改进的遗传算法的利用就能够将无功规划优化的解得出[1]。

2 无功规划优化的数学模型分析

2.1 无功规划优化的目标函数分析 以配电网的实际情况为根据采用罚函数的方式处理状态变量的约束条件，从而将与遗传算法相适合的无功优化目标函数构造出来，其中主要包括无功补偿装置设备年等值费用、系统有功网损年等值费用以及节点电压越限罚函数。

Fmin=KcQci+Ckf+Nc+CeTlPLass+KVΔV

在该公式中，投资单位容量电容器的费用用Kc来表示，节点i无功补偿容量用元/kvar，Qci来表示，电容器无功补偿点集合用 kvar，NQ来表示，电容器在每个节点的固定安装费用用Ckf来表示；无功补偿点的个数用Nc来表示，电能单价用Ce来表示，年最大负荷损耗时间用Tl来表示，最大负荷方式下的有功网损用ΔP来表示，节点电压越限罚因子用KV来表示。

2.2 无功规划优化的数学模型求解 以配电网无功规划优化的特点为根据，本文选择了遗传算法。在进行配电网无功优化的时候遗传算法可以这样描述：利用目标函数在电力系统环境下评价各种条件约束的初始潮流，淘汰掉其中具有较低评价值的，只有具有较高评价值的才可以向下一代遗传自己的特征，这样就能够不断的趋向于优化。所以如何能够以配电网无功优化的问题为根据编码变量，并且将终止判据确定下来、对适应度函数进行设计以及开展遗传操作，这是解决配电网无功规划优化的非常重要的问题[2]。

2.2.1 编码方式。按组对无功补偿进行投切，为了使控制变量的个数和染色体的长度相等，可以使用十进制编码的方式。假设一个电容器节点有6组可投切，那么要对投切的电容器组数进行表示，就可以选择0至6中的任何一个整数。该节点不投切电容器则可以用数字0来表示。

2.2.2 设计适应度函数。可以使用目标函数还表示配电网的无功规划优化。在对配电网的无功优化进行计算时可以使用遗传算法。对目标函数进行转化可以得到适应度函数。最小化问题可以通过目标函数进行求解，因此需要转换目标函数。

2.2.3 遗传算法的选择。在遗传操作中，对遗传算法进行选择是非常重要的。如果没有选择合适的算子，就会使子代和父代具有接近的相似度，从而对种群的多样性造成破坏。这样的后果就是进化停滞，从而出现早熟的现象，对算法的全局寻优能力造成了严重的影响。因此要对各种选择方法进行深入的研究。本文选择的是基于轮盘赌的非线性排序法作为配电网无功运行优化的选择方法。使用基于轮盘赌的非线性排序法，先要对每个个体的适应度函数值进行计算，再从大到小的排列各个个体的适应度值，从而以排列的顺序为依据来对个体进行选择。

2.2.4 变异和交叉算子。使用固定的变异率和交叉率来进行简单的遗传算法是不符合适应性搜索过程和遗传算法动态的。这就需要在简单遗传算法中选择自适应的变异率和交叉率。在保障自适应遗传算法的群多样性的前提下，还要对遗传算法的收敛能力进行保障，从而使遗传算法的优化能力得到提高[3]。

2.2.5 终止判据。在不改变最优个体的适应度以及使用最大进化代数maxgen的基础上，结合最小保留代数来作为终止判据。如果在连续代内，最优值没有找到其他的解法来代替，那么就将其作为求解问题的最优解来结束计算。假设以一定的遗传代数限定为范围，没有解能够满足最优个体的最小保留代数，那么就将次优解输出，结束计算。这是为了尽量控制因素控制准则中存在的缺陷，使进化收敛的速度得到提高。

3 结语

目标函数中以经济技术的综合效益为最大，包括节点电压质量、无功补偿设备投资和配电网电能损耗等等。针对配电网的无功规划优化进行建模。该方法还要对补偿点的位置和个数进行确定，并与改进的遗传算法相结合，来对电容器的容量进行优化。总体而言，该算法具有较高的实用性和有效性，能够使初始种群的无效解减少，并有效地解决了遗传算法中存在的欺骗和早熟等问题。这样一来，配电网的无功规划优化的效率和精度也能够得到进一步的提高，从而有效地对配电网的无功规划进行优化。

参考文献：

[1]李峰，张勇军，张豪，杨银国，管霖，许亮.无功电压调控失配风险评估及其系统开发[J].华南理工大学学报（自然科学版），2013（05）.

[2]李世伟，葛珉昊，金育斌.小水电集中上网对电网的影响分析[J].中国农村水利水电，2012（08）.

篇5：谈论城市配电网规划现状及问题

论文摘要：城市电网建设是电力部门的重要规划，城市配电网的规划是否合理直接关系着城市电网的建设和改造，更是保证供电质量和供电效率的依据。站在城市配电设置的宏观角度阐述配电网规划中存在的问题，并提出一些建议。

论文关键词：配电网;规划;问题

随着我国电力系统整体配置的不断发展，国家对城乡配电网建设日益重视，如何科学地设置城市配电网的规划显得尤为重要。在传统的电力建设中，我国总是将发电摆在第一位，输送配电摆在第二位，认为只要有充足的电能资源就可以做好电力系统的建设。但是，输送配电也在无形中影响着城市供电的能力和供电的可靠性。因此，合理适当的城市配电网规划在逐渐彰显着自己独特的优势，为电网建设的改造提供了合理性、科学性的指导经验。

一、我国配电网建设的现状

如今，我国有意识地改变原先的“重发电、轻输送配电”的现状，并取得了一定的成果，使得整体上配电网的设置都趋向了正规、合理。但是由于我国在配电网规划上发展较晚，依旧存在一些不合理的因素。

1.基础差、底子薄

基础差、底子薄是我国配电网建设的真实写照。在过去的电网建设中，由于缺乏早期的勘测、考察和规划，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。一些城市出现了市中心电源丰富，周边村落电源稀少的现状，这种情况致使一些周边农村长期处于没有电用的状态。

2.电路结构不合理，转换复杂、不灵活

我国在电网建设中呈现出电路复杂、互相交错、难以移动等现象。近电远送、电网接线复杂、迂回供电、专用线路占有主线路过多等不合理的安排也为之后重新建设新电路结构带来了极大的不便，也增大了电路维修的困难。

3.供电质量下降，故障多

由于基础差、底子薄，加上线路设置的不合理，就必然会影响供电的质量和效率，降低了供电的可靠性。直到现在还有很多地区都在采用架空线输送电能的方式，这也直接影响着供电的可靠性。同时，采用这种架空线路的方式，故障出现的频率较高，容易引发电路漏电、触电等事故的发生，增加了危险性。

二、我国城市配电网规划存在的问题分析

由于一直倾向于对发电能源的开发，很少关注于基础的配电网的建设，致使我国电力事业建设出现偏颇。随着科学技术的不断发展和信息产业的出现，高速度、高质量、安全、可靠成为了人们对电力发展的新要求。这也迫使专家和相关的工作人员对配电网规划作出了重新的审视，对城市配电网的规划进行了新的研究，并取得了一定的成果，但基于各方面的因素，我国城市配电网规划还面临着一些问题。

1.城市发展不稳定

国家建设部提出“以人为本，以安全舒适为基础，重新调整修改城市建设规划”。该规划指出，各个城市应根据自身特色和现代化建设的需求，重现对出现的不合理的城市规划进行修改，将城市规划的重点放在危房改造、处理城市垃圾、缓解低收入家庭的住房条件的目标上来，同时建设相应的市政基础设施和文化设施，努力改善城市综合服务和人居环境。这个规划的提出对于城市电网建设来说既是好事，也是难题。城市规划标准的提高必然影响着城市电网建设的提升，但是由于每个城市的发展状况都不一致，而且也在不断改进和变化，这给城市电网配电网的规划带来相当大的困难。

2.城市规划的衔接存在问题

城市电网规划的衔接问题一般分为两方面，城市电网规划和城市规划衔接存在问题，城市电网建设和城市建设衔接存在问题。这两者相辅相成，互相影响。城市规划包含电网规划，电网规划又对城市规划起着至关重要的作用。依据规划进行建设，所以也导致城市建设与电网建设之间有着很深的摩擦。城市在规划中一般是同一时间编制，所以在面临突发问题时不能及时快速地进行修改和协调，导致了城市规划与电网建设规划之间出现问题。另一方面，城市建设和电网建设有时候不能同时建设，这样也导致了资源的极大浪费。

3.配电网规划数据难以统计收集

配电网在建设过程中需要海量数据进行考证和收集，以保障能做出合理有效的电网规划，同时还要注意各方面的因素。如前期考证、收集数据时耗费大量的人力资源，花费大量成本等，这都需要我们事先做好规划。但是这样的复杂大工程，其实施难度可想而知，也是摆在我们面前的一个巨大难题。

4.配电网建设中审批程序复杂

配电网规划的审批要经过各种复杂的程序，而且审批难度较大，需要结合城市自身的情况和人力、物力等各方面的条件进行综合考虑。同时，电力部门是我国的核心能源部门，承担着巨大的社会责任。所以，国家和城市在考虑配电网建设规划时更要三思而后行。但这也意味着配电网规划的实行需要经历一段长久的等待。

三、城市配电网规划问题的若干解决措施

城市配电网规划牵扯着国家现代化建设的.步伐，更对整个电力系统的发展具有重要意义，所以我们要排除万难，将城市配电网的规划落实到实处，真正为电网建设的可靠性和经济性、安全性做好先驱保障工作。结合笔者多年来的工作经验，分析当前解决城市配电网规划问题的措施，为在以后配电网建设中指明一些方向。

第一，针对城市在规划过程中发展不稳定、不平衡的状况，我们要加大事先对城市不同区域用电量和用电指标的调查，针对各类区域的特点制定出相应的配电网架结构，从整体上做好布局，更好地融入到城市建设中来，满足广大用户对于高品质生活的追求。另外，要加强与城市主要决策人员的沟通，了解城市的进一步规划详细情况，做到心中有数，避免与城市规划发生冲突。

篇6：基于配电网规划提升配网可靠性

摘 要：配电网在电网安全高效运行过程中发挥着极为重要的作用，配电网是电网的核心部分，配电网的运行将对居民用电安全以及可靠性产生极为重要的影响。电网中需要积极对配电网进行规划改造，提升配电网质量，优化配电网规划，使配电网的功能效力得到充分发挥，满足生产生活用电需要。本文基于配电网规划对配网可靠性提升策略进行分析。

关键词：配电网；规划；配网；可靠性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.148

电网系统中，配电网是极为重要的组成部分，配电网的运行效果会对居民生产生活用电产生直接影响，并且关系到整个电网系统的供电安全。为此要科学的对配电网进行规划改造。配电网涉及架空线路、电缆、杆塔、隔离开关以及配电变压器以及相关设施，将电源提供给配电网以及用电负荷，满足居民用电需要。配网规划改造对提高供电配网可靠性的意义

对配电网的结构、配电网控制措施进行优化完善，使配电网更加安全、可靠，依据负荷增长以及分布等，建立电源站点，对供电不足的问题得到妥善的处理，使配网负荷增长需要得到满足。完善电网结构，减少电网损耗，使配电供电更加安全可靠，提高供电质量，保证城乡居民生活以及社会经济发展需要得到满足。强化中压配电网的建设，优化配电网结构，使配网供电半径得到缩短[1]，使配网线路的网络比例、分段比例得到提升，使负荷转供能力得到提升，让设备能够更好的抵御自然灾害，避免受到外力破坏，积极强化配电设备的技术改造。在配电网规划改造时，供电能力、网损、供电可靠性等都与经济效益密切相关。降低网损能够减少成本消耗，实现节电效益，供电能力强化能够增加售电量，使售电收入得到增加，使供电更加可靠，延长年供电时间，使电能质量得到提升，与电压合格率需要相满足，实现理想的经济效益。影响配电网供电可靠性的因素

配电网供电的可靠性会受到很多因素的影响，比如周边环境、配网结果、配电网自身的自动化水平等会对供电的可靠性以及事故处理效果产生影响。配网运行时，若管理不足，配网中电源容量不足或设备能力不强[2]，供电的安全以及可靠性也会受到影响。此外配电网设备规划制造时的不足也会对配网设备的使用能力产生影响，进而导致供电可靠性受到影响。管理人员技术水平不强，技术能力较差，使得潜在问题无法被及时的发现，问题扩大化严重，影响供电可靠性。配网电路会受到人为以及自然灾害等因素的影响，进而出现线路故障，使得电能输送受到限制，导致用电用户无法正常生产生活。配电网规划改造的原则

电网中的核心内容就是配网，供电系统安全会受到配网安全、可靠性的影响。在规划改造配电网时，需要结合可靠性的关键参数，对样本进行规划，使改造水平得到提高。在配电网规划改造时，需要分段设计，传统设计配电网过程中，为减少时间，缩短成本，需要对整个系统进行规划，这种方法虽然能够使配电网运行效率得到保障，但是若配电网出现问题，检修的时间会延长，导致供电系统长时间故障[3]，供电系统的稳定性必然会受到影响。所以在规划配电网时，要分段设计，使供电系统更加稳定、可靠。此外在配电网规划改造时，还需要遵循技术改造的原则。随着电网系统的发展，配电网技术也不断换代，先进的配电网技术能够使供电线路更加稳定，依据先进技术对配电网中的故障进行提前诊断，并及时采取有效的措施进行处理，使供电系统更加可靠。规划配电网提高配网可靠性的策略

4.1 提高配网可靠性的策略

规划改造配电网时，为使其更加可靠，需要采取有效的策略，使配电网更加可靠的进行供电。

首先，需要结合实际情况对配网进行改造，在规划改造时需要明确标准样本。由于配电网覆盖比较广，在规划配电网时，若改造标准不统一，配电网规划改造的实际应用会陷入困境。

其次，在改造配电网时，要与用电负荷中心靠近，使线路距离减少，通过负荷增长变化对配电架空线路的导线截面增大。

最后，对配电网进行规划时，需要努力提高电力设备质量，对于能耗高、经常使用的电力设备需要及时的更换。同时优化配电网的技术支撑，对于先进的计算机信息技术，能够使配电网规划改造得到技术保障，利用信息系统的汇总以及数据分析等，科学展示配网规划模型，从而使配电网被人们观摩，及时发现规划中存在的不足。配电网规划改造时，为提高配电网可靠性，还需要利用满足实际的开关等设备元件。配电网故障是必然存在的，为提高配电网规划改造水平，需要进行隔离保护，通过真空隔离的方法防止故障扩散[4]，使配电网损失降到最低。

4.2 配网可靠性实践方法

配电网运行过程中，为使配电网供电更加可靠，需要结合配电网规划方向，使用科学的方法，通过实践探索提高供电可靠性。规划配电网时，需要科学的统筹分析，依据不同地区配电网络，使用不同的规划设计方案，依据供电区域运动特点，使用差异化的配?W方法，提高供电可靠性。对于无功补偿的配网，在规划时需要使配电网络的平衡分布，使配电网运行质量得到提升。同时，强化供电线路的巡视工作，有效检修供电线路，将供电线路中的问题及时发现，并采取有效的措施进行处理。对于老化的设备线路，需要依据其使用年限科学更新。如果是地势崎岖的露天场所，还需要进行供电线路的隔离保护，并对供电模式进行优化，顺利实现智能化、自动化的配电网。结束语

电网中，配电网是规模最大的内容，也是电力系统供电能力、可靠性的重要标准体现。由于故障问题配电网会出现停电，使得供电可靠性受到影响。所以需要科学的管理配电网，优化配网规划，使供电更加可靠，提高电网的稳定性，与经济发展需要相适应。

参考文献：

篇7：10kV城市配电网规划发展综述

【摘 要】作为电力系统中重要的组成部分，10kV城市配电网的作用十分重要。一旦10kV城市配电网发生故障，就会严重影响区域供电，严重时甚至会导致大面积的区域停电，造成大量的损失。鉴于10kV城市配电网的重要作用，笔者充分检索有关文献和分析相关事件经验的基础上，研究分析了10kV配电网的基础规划原则，研究分析10kV城市配电网常见问题，并提出了一些切实有效的解决措施，希望给有关人员提供参考借鉴，不断提高10kV城市配电网的维护水平，提高电力系统供电的稳定性和安全性。

【关键词】10kV城市配电网；规划；问题；综述

从我国国家电网的构成上看，10kV的配电网属于低压的供电网络，它的安全性和稳定性直接关系着供电的连续性和稳定性。改革开放以来我国电网运行使用范围越来越广泛，所发挥的作用也越来越重要。本文的研究重点在于提高1OkV城市配电网规划的科学性和合理性，提高广大用户的用电安全。分析国内外10kV城市配电网的发展情况

1.1 国内发展现状分析

相比于国外发达国家，我国10kV城市配电网的发展特点主要表现为起步较晚，水平较差，专业水平低，城市配电网在规划和发展过程中存在诸多不足。从总体上看，现阶段国内10kV城市配电网的主要发展问题在于配电网自动化水平低和配电网整体规划不合理，可以简要概括为以下3点。

（1）基础设施建设差

国内城市配电网规划和建设经验有所空缺，在现阶段的电网建设工作中显得较为盲目。电网的规划和建设工作也是仅仅针对某个区域，并没有充分考虑到未来的城市规划问题对电网建设的影响，从而降低了我国配电网布局的科学性和合理性。在配电网基础设施的投资和使用方面，存在着大量浪费问题；基础设施的使用效率较低，日常维护存在着诸多不足。

（2）结构不合理

从10kV城市配电网的整理结构上看，我国城市配电网的结构水平还比较薄弱，没有全面普及自动化运行方式。部分地区仍然存在着大量交叉线路供电问题，自动化改造实施困难，供电网络的安全性有待提高。

（3）供电故障时有发生

现阶段我国的供电网络存在着大量的缺点和不足，这些问题的长期存在直接影响着供电的连续性和稳定性。部分地区的供电方式不合理，依然没有改变传统架空线供电的方式，提高了外部因素造成电网故障的可能性，也提高了维护和抢救工作的难度。

1.2 国外电网发展的突出优点

国外发达国家率先完成了第二次工业革命，先后进入了电气时代，工业化水平和城市化水平远远超过发展中国家。电网规划和建设作为城市化进程推进过程中不可缺少的一部分，也发展到较高的水平，基础设施建设水平和自动化水平远远高出我国。有研究资料报道，发达国家电网的可靠率可以达到99%以上，智能电网几乎覆盖全国，电网运营的成本较低，能够适应不同城市的用电需要。10kV城市配电网的规划方案分析

2.1 合理预测负荷

有关人员在进行配电网规划过程中，最重要的工作内容就是合理预测整个城市的用电负荷。合理预测用电负荷能够提高电网规划和电网建设的合理性和安全性，对电网工作的发展具有十分重要的指导作用。负荷预测可以分为以下三个方面，分别是整个城市电网的总负荷预测以及分区负荷预测。总负荷预测的基本方式是确定性的电网预测方法，就是通过方程式来转化城市的电力负荷和用电量，再把电力负荷和用电量之间的关系用数学的方式表达出来，通过两者关系的合理推测来进行城市电网的规划。开展城市分区电力负荷预测的目的主要在于合理设置城市电压变电站，提高变电站使用的科学性和合理性。以电压供电为主要指导依据，开展分区电网规划工作；根据城市的发展走向，确定较大负荷比例以及重点位置，提高分配比例，综合分析，提高预测结果的准确性。

2.2 完善站点规划

10kV城市配电网的站点规划主要包括变压器的选址、开关站、供电的线路变径以及基本的供电范围等。做好站点规划工作，要从城市的基本发展情况出发，参考城市用地规划和负荷预测情况，使整个城市的供电规划和城市建设水平协调发展，确保变压器、开关、环网柜等设备的位置准确。

2.3 网架规划

10kV城市配电网需要有一个灵活的网架，来提高电网规划的可靠性和规范性。有关人员在进行电网网架规划时，要充分了解城市电网的结构要求，做好主次分明，层次区域较为清晰。目前而言，在进行城市电网规划过程中，通常会选择环网供电的方式，在开环运行方式上满足“N-1”安全原则。“N-1”安全原则的含义是不同变电站之间应该运用联络性开关相互连接；在局部故障或计划停电检修的过程中确保线路转供电率，提高供电的稳定性。10kV城市配电网的发展方向――自动化管理

目前而言，我国的城市电网受到技术水平和管理水平的限制，配电网自动化管理系统的应用还处在试点阶段，使用的程度和深度还有待提高。绝大多数供电企业并没有树立电网自动化管理意识，仍然沿用传统的配电和管理方案。部分企业虽然引用了现代化的配电管理系统，但在使用和操作上还存在着很多问题。

首先，有关的供电企业需要在配电网的运行和管理中树立高水平意识，积极的引入现代化的配网自动管理系统；其次，加强工作人员的业务培训，让员工的日常工作引入到自动化配电网管理中来；再次，定期总结配电网自动化运行和管理系统在日常工作中存在的缺点和不足；最后，根据现阶段存在的缺点和不足，提出科学有效的解决方案。配电网自动化运行和管理系统使用的最终目标是：尽可能的减少停电次数，缩短停电的时间；减少停电的范围，提高停电故障排查和检修的工作效率；提高用户信息管理的工作效率，减少信息管理工作的失误。结语

综上所述，有关人员应该在工作实践中提高10kV城市配电网规划的科学性和安全性；有效提高供电的稳定性，促进我国电力行业的发展；在实际工作中加强学习、总结经验，不断提高电网自动化水平，促进电力行业的全面发展。

参考文献：

篇8：配电网规划研究与展望

关键词：配电网,优化算法,变电站选址

0 引言

电力行业关系国计民生, 电力企业在尽量降低成本提高效益的同时也要考虑社会效益[1]。所以, 电网规划工作就要力求做到经济性和可靠性同时达到最优[2]。电网规划涉及到两个方面:输电网络规划和变电站选址定容。输电网络规划的目标就是在负荷预测及电源布局已知条件下, 确定在何时何地建设何种类型的输电线路以满足经济、可靠地输送优质电能的要求[3]。变电站选址定容直接影响未来电网的结构、供电质量、运行经济性和供电可靠性[3]。如何在负荷预测基础上, 确定变电站站址和容量、网络走廊、馈线型号和数目等, 使得经济性成本和可靠性成本综合最优, 是电网规划的重要课题。

电网规划是一个复杂的组合优化问题, 其中涉及到许多不确定性因素, 现有文献研究的目标只针对电网规划的网架优化或变电站定址定容。本文对现有文献中网架优化或变电站定址定容的模型和算法进行总结和分析。

1 网架规划模型

1.1 网架的目标函数

配电网处于电力系统末端, 直接向用户供电, 是整个电力系统规划的重要组成部分[2], 配电网络的目标是在满足可靠、经济的条件下将优质的电能输送给用户, 因此配电网络的优化显得非常重要。网架优化的目标函数一般考虑的因素有:一是只考虑经济性成本, 以可靠性为约束条件;二是考虑经济性成本和可靠性成本, 计及违反约束条件的惩罚性费用。

1.1.1 考虑线路投资、网损、可靠性成本的多目标模型

受约束于:

(1) 容量约束Iij≤Iij, max;

(2) 电压降落约束Ui, min≤Ui≤Ui, max;

(3) 潮流约束AP=D。

参考文献[2]采用此模型, 其中, fs为变电站投资及运行费用;N为变电站数;ω为等年值投资回报系数;f (si) 为变电容量si的变电站建设费用;u (si) 为运行费用;ff为馈线建设投资费用和线损费用;β1为线路单位长度造价;lmj为节点m到节点j的线路长度;kmj为lmj线路的回路数;xj为线路决策变量;Pj为第j块区域负荷;J为负荷分区总数;Tmax为最大负荷利用小时数;β为电价;fr为用户因停电而造成的损失费用, 即表征配电网可靠性的指标;λt和λl分别为配变和单位长度线路的故障率;Cj (t) 为由用户停电损失费用函数曲线得到的各负荷节点j的停电损失费用。Kmj为线损系数;M为约束条件数目;Yj, i为j节点的第i种约束的惩罚系数, Wi为第i种约束的决策变量;Iij为线路lij的电流, Iij, max为线路lij的最大允许电流;A为节点关联矩阵, P为网络潮流, D为负荷需求;[Ui, min, Ui, max]为Ui的上下限。

1.1.2 考虑线路投资和网损并计及违反约束条件的惩罚性费用的静态优化模型

受约束于:Bθ+PL=PG;

参考文献[4]采用此模型, 其中:F为年综合费用, 包括建设费用和运行费用;kj为支路j中扩建一回新建线路的投资费用;xj为支路j中新建线路回路数;c为年网损费用系数;rj为支路j的电阻;Pj为正常运行情况下支路j输送的有功功率;α为惩罚系数;W为违反约束条件限值的差值;B为系统节点导纳矩阵;θ为节点电压相角矢量;PL为负荷矢量;PG为发电机出力矢量;BL为由各支路导纳组成的对角矩阵;A为系统关联矩阵;Pmax为线路最大输送容量;xj, max为支路j可以新增线路的上限。

1.1.3 考虑输电网所有者、发电厂商、用户三者利益的静态优化模型

受约束于{运行约束条件集合}。

参考文献[5]采用此模型, 其中CTi、Cli、CGi、CLi分别为规划方案i对应的总费用、输电网扩建工程投资费用、电网扩建后系统发电费用以及扩建后的新的电网在各种预想事故下的负荷损费用期望值;下标i表示解空间θ中的任何一个可行解输电规划方案。

1.1.4 只考虑线路投资和网损的静态优化模型

受约束于:

电压降必须在允许范围内;

每条线路容量不能超载;

配电网结构呈辐射状网络结构;

网络规划线路必须沿城市街道铺设。

参考文献[6]采用此模型, 其中:N为变电站的个数;M为路线的条数;Ji为构成第i个变电站辐射型线路的总数;lik为第i个变电站的第k条线路的长度;ml为变电站低压侧线路折旧年限;r0为贴现率;α为单位长度线路投资费用;Pik为第i个变电站第k条线路上的有功负荷;β为线路网损折算系数。

上述1.1.2~1.1.4小节中三种模型都是对单一目标函数进行优化, 处理方法相对简单, 容易实现效益最大化。但惩罚系数如何选取至今没有科学的理论, 有待探讨。

1.2 约束条件

目标函数的约束条件由简单的电力平衡约束, 发展为各种复杂的可靠性约束, 如潮流约束、容量约束、连通性约束、辐射状约束、节点电压约束等[7]。

1.3 求解配电网架的方法

目前一般文献所采用的网架优化方法有以下几种方法。

1) 采用多目标函数的规划方法。该方法以经济性和可靠性各自作为目标函数, 通过赋予权值对综合成本产生影响。该方法除了考虑的因素较多外, 可靠性成本也作为综合成本中的一部分, 得到综合考虑经济性和可靠性的优化方案。但该方法有几点缺陷: (1) 可靠性成本如何转化为经济性成本; (2) 如何确定两者权值大小; (3) 可靠性和经济性是相互矛盾的, 如何处理两者的关系。基于Pareto算法的多目标优化方法可以有效克服以上问题, 且与并行计算方法有天然的兼容性, 可以很方便与遗传算法结合。参考文献[2]应用Pareto的多目标优化方法求解中压配电网网架规划的多目标模型。先按N个目标函数单独优化得到N个子种群, 利用Pareto最优概念将N个子种群进行排序得到一组Pareto最优解, 通过精英选择算子选择精华种群, 并利用个体迁移算子把精华种群中优秀个体迁移到相应的单目标种群中, 避免有效基因流失。

2) 采用单目标函数的规划方法。这种规划方法一般只考虑经济性成本, 以可靠性为约束条件。该方法考虑的因素较少, 编程相对简单, 寻优速度较快, 但经济性因素和可靠性因素地位不平等, 得到的优化方案不一定最优。

参考文献[3]将种群分为S个子种群同时搜索各自的最优解, 把各个子种群的最优解进行比较得到全局最优解, 根据“弱肉强食”淘汰策略将全局最优解替换各个子种群的最差解, 用全局最优解作为指导信息影响子种群的进化, 避免陷入局部最优解。参考文献[4]考虑到线路运行费用占总投资费用的比例较小, 对其不予考虑。同时考虑网络可靠性, 以支路输送容量与支路最大输送容量之差为惩罚因子加入目标函数。参考文献[8]基于整个寻优过程中, 参数的设定对结果影响较大, 本文引入云模型对参数在寻优过程中进行动态调整。参考文献[9]基于现有部分文献采用的方法无法满足配电网的辐射性、连通性、线路不跨接的特性, 同时忽略很多不确定因素, 如负荷变化的不确定性等, 本文通过改进编码方式使其满足辐射性、连通性、线路不跨接的要求, 用区间潮流端点法处理负荷变化。参考文献[10]基于配电网规划是个高维数、非线性混合整数优化问题, 通过序优化理论筛选形成由较优解组成的初始种群, 可以减少计算量, 提高搜索效率。参考文献[11]基于寻优过程中出现违反辐射性约束的结果, 本文在编码上采用二进制编码策略, 将待选线路的建设与否作为优化变量, 同时采用根节点融合法形成初始解。

3) 采用多阶段规划方法。多阶段规划模型求解的关键是各阶段方案通过相互之间的协调以达到各阶段总体优化的目的。参考文献[12]基于单阶段规划机制与多阶段规划机制相似, 结合伪动态规划的思想, 将多阶段规划转化为多个单阶段规划。先利用静态规划的方法得到单阶段规划末期的最优方案, 以此方案为基础基于动态规划的思想得到各个阶段的最优方案。

2 变电站规划模型

2.1 变电站的目标函数

配电网规划中一个重要的问题是对变电站选址, 变电站站址影响电网结构、运行经济性、电能质量等。一个好的站址不但使变电站满足负荷需求, 还可以节省线路投资。目前有许多文献对这部分内容进行了理论研究。

2.1.1 考虑变电站投资、运行费用、变压器损耗费用和变压器二次侧线路网损费用的静态模型

受约束于:

参考文献[13]采用此模型, 其中N为已建和待建变电站总数;Wj为负荷j点的负荷值;Dij为第i个变电站与第j个负荷之间线路长度;Ji为第i个变电站所供负荷的集合;Ri为第i个变电站供电半径;e (Si) 为第i个变电站负载率;Si为第i个变电站容量;gij为j负荷点是否由i变电站供电的标志;C1为折算到每年变电站投资;C2为运行成本费用;C3为变压器损耗费用;C4为变压器二次侧线路网损。

2.1.2 考虑变电站投资及运行费用、馈线投资费用、馈线年网损费用

受约束于:

参考文献[14]采用此模型, 其中C1为折算到每年的变电站投资及运行费用;C2为折算到每年的馈线投资费用;C3为馈线年网损费用;Ji为由变电站i供电的负荷集合;Wj为负荷点j的有功负荷;Si为变电站i的容量;e为经济负载率;cosφ为功率因数;N为已有变电站和新建变电站的总数;lij为第i个变电站到第j个负荷之间线路的长度;L为变电站允许的最大供电半径。

2.1.3 考虑变电站投资运行费用、变电站高压进线投资费用及年网损、变电站中压出线投资费用及年网损

受约束于:

参考文献[15]采用此模型, 其中:Cstation为折算到每年的变电站投资运行费用;Chigh为折算到每年的变电站高压进线投资费用及年网损;Clow为折算到每年的变电站中压出线投资费用及年网损。Wj为负荷点j的有功负荷;e (Si) 为第i个待建变电站的负载率;kij为第i个待建变电站到负荷点j线路常量系数;Iij为该线路额定电流;lij为该线路长度;ΔUi, max为该线路最大允许电压降;gij为负荷点j是否由变电站i供电判别因子, gij=0表示“否”, gij=1表示“是”;Ri为供电半径约束;N为已有和待建变电站总数。

2.2 求解变电站站址的方法

目前大部分文献在进行变电站站址优化中, 并不考虑地理环境因素, 没有河流、山脉或其他影响变电站选址的因素。在实际中总是有许多限制变电站选址的因素存在, 因此部分文献考虑到地理环境的影响, 配合地理信息系统 (geographic information system, GIS) 进行规划。参考文献[16]把不可建区域用规则图形进行标识, 随机生成变电站站址后通过垂线法判断变电站落点是否位于不可建区域。参考文献[17]把地块用多义线 (多段线) 组成闭区间, 闭区间内有所需的地理信息, 变电站的站址在GIS中看做一个点, 点和地块的拓扑关系有三种:点在地块内, 点在地块外, 点在地块边界上。通过射线法判断落点与地块的关系, 决定该落点是否在不可建区域。

虽然地理信息系统 (GIS) 可以处理部分地理因素的问题, 但是还是存在大量不确定性因素影响变电站站址的选择。部分文献考虑用负荷聚类和交替定位来确定站址, 但聚类方法对初始位置的选取依赖性较大。近年来Voronoi图这种特殊几何形状的多边形, 其具有的空间最邻近特性和空心圆特性适合站址规划问题。参考文献[18]考虑区域负荷均匀分布和非均匀分布两种情况, 在负荷均匀分布情况下, 根据Voronoi图顶点所在空心圆半径按大到小的顺序排序, 设置相邻站址最小距离约束, 逐点添加并判断是否满足最小距离约束。在负荷不均匀分布情况下, 设置调整规则并采用交替定位选址方法, 根据已有负荷分布对新建站址进行调整。参考文献[19]利用常规Voronoi图法及综合考虑规划区域地形特点、区域面积和负荷分布情况的坐标几何方法产生初始站址。在此基础上, 通过对Voronoi图进行加权来考虑负荷分布不均匀、各变电站额定容量和负载率不同对变电站供电范围的影响, 进行变电站供电范围的整体优化, 并确定新建站站址。

3 求解电网规划的智能算法

对于电网优化问题, 目标函数的确定是一个重要方面, 但是利用何种工具来寻求这个目标函数最优的同时满足经济性、可靠性和保证网络末端电能质量, 同样是电网优化的重要方面。目前一般文献都是以传统的智能算法为基础, 对算法中存在的问题进行改良, 使其最大限度地发挥算法优势的同时避免该算法存在的缺陷对方案的影响。目前大多数文献所使用的智能算法有蚁群算法、粒子群算法、人工鱼群算法、遗传算法等。

3.1 遗传算法

遗传算法以决策变量的编码作为运算对象, 借鉴生物学中染色体概念, 模拟自然界生物遗传和进化的精英策略, 采用个体评价函数进行选择操作, 并采用交叉、变异算子产生新的个体, 使算法具有较大的灵活性和可扩展性。参考文献[2]引入精英选择算子筛选进化算法到当前代为止产生的Pareto最优解。个体迁移算子将精华种群中的优秀个体迁移到相应的单目标子种群中, 更新每个子种群的相关基因, 使优良基因能不断遗传下来避免优良基因丢失。为避免大量无用的计算, 引入裁剪算子, 剔除每组解对应的目标函数值与其他目标函数值的欧式距离最小的解, 尽量使目标空间比较均匀的分布。参考文献[9]采用根节点融合法生成具有辐射性的网架。为避免陷入局部最优, 采用两点交叉减少交叉的基因位数, 减少不可行解的产生, 变异部分仅仅在同一编码内任意两位进行交换。

3.2 人工鱼群算法

人工鱼群算法是一种基于模拟鱼群行为的现代智能启发式算法, 主要利用了鱼的觅食、聚群和追尾行为算子, 从构造单个人工鱼个体的底层行为做起, 通过鱼群中个体的局部寻优来达到全局最优值的目的。该算法不需要了解问题的特殊信息, 只是对问题进行优劣对比, 很好解决了非线性函数优化等问题。参考文献[4]引入禁忌表减少大量无用的计算, 同时在中小规模电网规划中取消寻优效果不明显的聚群行为, 寻优策略上选择在当前领域中使目标函数改善最大的移动, 将当次搜索结果按优劣排序同禁忌表结果比较, 如果即将执行的移动在禁忌表内, 则选择次优结果进行判断, 直至移动未在禁忌表中则实际执行。

参考文献[11]为保证辐射性要求, 采用改进的二进制编码, 利用根节点融合法得到可进行配网潮流计算的初始方案。参考文献[12]将算法的觅食行为进行混沌优化, 利用混沌优化的遍历性改善人工鱼搜索范围过程中容易陷入局部最优的缺陷。参考文献[20]基于人工鱼群算法很难得到精确最优解, 引入精英选择思想和改进的模拟退火算法对人工鱼群算法的觅食、聚群行为进行改进。

3.3 蚁群算法

蚁群算法作为一种仿生优化算法, 通过模拟自然界蚂蚁群体行为来寻找最优解, 具有较强的鲁棒性、优良的分布式计算机制、易于与其他方法结合等优点。蚁群算法采用了正反馈机制或称是一种增强型学习系统, 通过不断更新信息素达到最终收敛于最优路径的目的。但蚁群算法需要较长的搜索时间, 且容易出现停滞现象, 且该算法的收敛性能受初始化参数的设置影响较大。参考文献[8]引入能处理随机性和模糊性这双重不确定性问题的云理论, 利用云理论调整信息素挥发系数ρ和信息素强度Q的取值, 可以保证算法的收敛速度和全局搜索能力。对于蚁群算法容易出现停滞现象, 本文对信息素数量设定上下限, 避免算法停滞和限制算法扩散。参考文献[21]改进转移概率, 将转移概率由参数α和β控制变为由参数α控制, 从而有较好的联动效果。对信息素进行动态更新, 在传统信息素更新公式增加一项由当前表现最好的个体在时刻t到t+n从i转移到j留下的信息素, 并且赋予变化的权值。

3.4 粒子群算法

粒子群算法模拟社会的群体行为, 每个个体在迭代过程中通过比较自身和群体的最优位置来修正自身的寻优方向和速度, 从而得到最优解。该算法是一种简单、容易实现又具有深刻智能背景的启发式算法, 与其他仿生优化算法相比, 该算法所需代码和参数较少, 而且受所求问题维数的影响较小。粒子群算法中粒子容易受到个体极值点和全局极值点的影响, 粒子群因发生群聚情况容易产生早熟现象。参考文献[3]结合协同进化的思想, 将初始种群分为S个子种群, 子种群进行自我进化并得到子种群最优解, 通过比较得到全局最优解, 并用全局最优解取代S个子种群的最差解, 同时保持子种群最优解, 小群体迭代提高局部搜索能力, 种群信息的正反馈避免陷入局部最优解。参考文献[15, 17]为扩展粒子全局搜索能力和避免陷入局部最优, 对速度和位置更新方程进行修改。参考文献[15]取消粒子速度方程, 并对个体最优值和全局最优值设置极值扰动算子对个体最优值和全局最优值进行修改, 使算法能快速摆脱局部极值。参考文献[17]引入组织概念, 该组织是由一定粒子数目构成的群体, 对自己的行动或行为具有控制权, 无须外部组织干预并与其他组织有信息交互。一个粒子在寻优过程中, 不仅受到个体最优值、全局最优值影响, 还受到组织最优值影响, 减弱了群体的趋同性。为彻底解决陷入局部最优解问题, 引入变异思想, 进一步扩大粒子的寻优空间, 并通过群体适应度方差来监测“群聚”现象。

3.5 其他算法

除了一些传统的算法外, 许多研究者提出一些新颖的方法, 这些方法从其他角度研究配电网规划算法方面的问题。参考文献[5]引用何毓琦教授提出的序优化理论来优化配电网, 在整个解空间中选取有限解集, 估计OPC曲线确定优化问题的类型, 通过粗糙模型在有限解集中选取s个可行解构成集合S, 计算s个可行解的目标函数值并进行排序, 选取前k个可行解作为足够好解。参考文献[22]也是一种仿生算法, 将种群内局部深度搜索和种群间全局信息交换结合起来。将初始种群P个青蛙向量按适应度大小升序排列并分成m个子种群, 每个子种群按进化策略对较差个体进行更新, 完成后再对新种群P进行升序排序并分成m个子种群再进化, 最终得到最优解。

4 结语