主动配电网的网架规划与优化运行研究

秦睿

摘要：近年来，随着我国社会的不断进步，国家对电能的需求量也越来越高，人们的生活和企业的运转也越来越依赖电力能源，基于此我国建设的配电网数量也越来越多。而常规主动配电网的网架规划和运行方案在实际使用过程中存在线路损耗过高的问题，为有效改善这一现状，需要对常规主动配电网的网架规划和运行进行优化，以降低其线路损耗。本文将对主动配电网的网架规划与优化运行进行深入的研究，以提高主动配电网的实用性，更好的保障电力能源的持续供应。

关键词：主动配电网;网架规划;优化运行

引言：电力能源作为二次能源，是人们赖以生存的物质基础，其应用范围已遍布工作和生活各处。在电能需求量不断提升的今天，主动配电网引起了人们的高度重视和关注。在国家经济和社会发展过程中，主动配电网作为重要的公共基础设施，发挥了不可替代的作用。现如今，配电网中不断接入分布式电源和储能，也在一定程度上使其配置趋于灵活，但也增加了配电网的复杂性。在社会快速进步的时代中，主动配电网也要顺应时代需求不断进行优化，才能更好的满足社会和人们的用电需求。

1  主动配电网概述

1.1 主动配电网的定义

主动配电网是指配电网内部含有分布式或分散式能源， 具有控制和运行功能的电网。在信息技术和通信技术快速发展的时代，配电网控制模式和管理模式发生了巨大的变化，从而产生了主动配电网。与传统的配电网相比，主动配电网响应速度更快、自动化水平更高、供电更可靠、电能质量较好、耗能较低、工作效率高等。应用主动配电网，无论是对消费者来讲还是电网企业来讲，都有较大的好处。对于消费者来讲，主动配电网的接入更具有灵活性，能够更好的保障供电的可靠性和电能的质量，同时还能够节约部分电费支出。对于电网企业来讲，主动配电网的应用可以降低电网企业的运行成本，这主要是得益于主动配电网的电能传输效率高 。

1.2 主动配电网的特征

主动配电网具有四大特征。第一，该电网具备分布式可控资源。第二，该电网的可观可控水平较为完善。第三，该电网具备协调优化管控中心。第四，该电网的网络拓朴结构具有灵活性和可调节性。主动配电网的客观表现在能够利用控制中心监测主网、配电网和用户三方负荷和分布式电源的运行情况。主动配电网的可控表现在分布式电源 储能等可进行灵活控制。

2  主动配电网的网架规划

配电网网架规划是指根据规划周期内所需的输电能力来确定何时何地投建何种类型线路及其回路数，在达到各项技术指标的基础上实现系统费用最小的电网规划。一般情况下，配电网网架规划主要包括确定城市输电方式、选择电压电网、确定布局和规模以及网络结构四部分。目前，主动配电网网架是采用双重规划方式规划的电网网架。

2.1 双层规划理论

双重规划理论是指上下层之间相互联系和传递关系的优化，它们并非是独立分开的。在上下层优化系统中，分别存在各自的目标函数。决策变量为上下层的 相互联系量，参量为下层子系统决策变量，全面考量各方因素，在允许的范围内向上层反馈参量，然后求得网架规划的最优解。

2.2 采用双层规划方式规划主动配电网网架

在配电网负荷量不断增加的情况下，在维持主动配电网的经济稳定运行中，网架规划发挥了重要的作用。采用二进制遗传算法对已经完成的路线规划进行双层规划，采用编码形式进行表达，在网架优化中加入普通支路开关、网络开关和扩展线路开关，并建立上层目标函数，min S0=S1+S2。风力、光伏、储能容量等 为下层待优化的变量。可将储能节点作为分布式电源的选址，从而在一定程度上抑制电流波动，并建立下层目标函数，S2=S3+S4+Sloss+S5+S6。上下两层关系确定完毕之后，开始输入原始数据，然后对上层决策变量进行编码、设置参数，随机获取初始总群并解码，即可得到定容選址方案。在将定容选址方案代入到上层函数中，达到收敛条件后就可得到最优网架规划方案。

3  主动配电网的优化运行

对主动配电网进行优化运行的目的是在保证电力系统可靠运行的基础上，有效提高电能的生产效率和运输效率，同时降低供电成本和网损率。

3.1 10kV 不可转供电线路的优化运行

在对10kV不可转供电线路的运行进行优化时，主要从有无联络关系着手。一是有联络关系的线路。如果线路处于最大负荷运行，其中一回路存在开关故障或计划停运现象时，其负荷无法通过两次以上的转供电倒闸操作，就需要转由其他线路供电。这种情况的优化措施为：先要对限制转供电的线路进行改造， 使其能够顺利完成供转供电。若无法进行改造，则需要新建联络线路，用以完成负荷的转供电。二是无联络的线路。这种线路在进行单辐射供电时仅通过一条10KV线路完成，一旦发生开关故障或计划停运现象时，将无法实现负荷转供电。这种情况的优化措施为：主干线末端五千米内的10KV 线路联络在一起，然后改造阻碍转供电的线路，用以完成负荷的转供电。

3.2 主动配电网的整体优化运行

在主动配电网整体进行优化运行时，应从风电、光伏发电、热电联供系统优化入手。根据主动配电网的运行特点，可采用节能减排的优化方案。为使网损率降到最小，可采用配电网重构方式进行网络拓扑，这主要是因为网络拓扑与受网络约束的分布式电源发电计划之间存在关联。主动配电网重构有两种形式，一是正常重构，二是事故重构。顾名思义，正常重构是指在正常运行状态下进行的，通过控制开关的开闭情况，来改变网络拓扑，以此来提高电压质量和降低网损率。故障重构是指在发生故障之后，为恢复供电对供电线路径和供电范围进行的优化，其目的是为了减少停电的损失，更好地保障广大用户的正常用电。当目标函数确定好后，需要输入已知发电机类、节点类、支路类等数据，然后按照十进制编码，将小环网开关号作为基因，对所有环网中的开关组合进行搜索，根据产生的网络拓扑的合理性，来计算最优潮流，当最大迭代次数完成之后，所得到的结果就是优化运行的最优解。

结束语：

综上所述，在我国主动配电网的未来发展中，主动配电网网架规划与优化运行是其发展的重要内容，同时也是时代进步的必然要求。为更好地控制电缆化，还需要不断的提高网架结构和自动化设计方案，以保证配电网的运行效果达到最佳。与此同时，在解决我国供电需求问题时，也是提高能源利用效率的过程，通过主动配电网的网架规划和优化运行，不仅提高了供电效率，保证了电能质量，还能够有效的降低网损率，这对电网企业的节能发展非常有益，使我国的电网企业实现了经济性的持续发展。

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