配電網(wǎng)分析及其運行方式優(yōu)化方法研究

黃 蔚

（中國礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院，江蘇 徐州 221005）

配電網(wǎng)擔(dān)負著電力系統(tǒng)與用戶聯(lián)系、向用戶供應(yīng)電能和分配電的重要功能，是電力系統(tǒng)中二次降壓變電站低壓側(cè)直接或降壓后向用戶供電的網(wǎng)絡(luò)，在電力系統(tǒng)及電力系統(tǒng)自動化管理中占有非常重要的地位。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的提高，傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃模型已無法滿足配電網(wǎng)要求的可靠性、投資回報、環(huán)保、美觀、占地線路走廊等多種屬性。配電自動化是利用現(xiàn)代電子、計算機、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將配電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)、離線數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和地理圖形進行信息集成，構(gòu)成完整的自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)配電網(wǎng)正常運行及事故狀態(tài)下的監(jiān)測、保護、控制以及用電和配電管理的現(xiàn)代化。

1 配電網(wǎng)分析

1.1 配電網(wǎng)絡(luò)模型及其分析

配電系統(tǒng)的物理特性的數(shù)學(xué)描述稱為數(shù)學(xué)模型，只有將配電系統(tǒng)化為數(shù)學(xué)模型才能用計算機進行分析計算，因此，建立和維護好配電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是用好高級應(yīng)用系統(tǒng)的前提條件。配電網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型包括：線路、變壓器、電容器、負荷和發(fā)電機組等，它們按變電站電壓等級排列，其中前兩項為串聯(lián)元件（稱為雙端元件），后三項為并聯(lián)元件（稱為單端元件）。還有網(wǎng)絡(luò)保護、熔斷器、斷路器和開關(guān)等邏輯元件，不反映在計算中，卻反映在控制功能上，即網(wǎng)絡(luò)接線分析。網(wǎng)絡(luò)接線分析將網(wǎng)絡(luò)的物理模型（結(jié)點模型）轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型（母線模型）。網(wǎng)絡(luò)接線分析一般分為母線分析和電氣島分析兩個步驟來完成。母線分析是將由閉合開關(guān)連接在一起的結(jié)點集合為一條母線；電氣島分析是通過線路和變壓器將母線連接為電氣島。

1.2 配電網(wǎng)狀態(tài)分析

配電網(wǎng)的運行指組成配電網(wǎng)系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié)都處于執(zhí)行其功能的狀態(tài)。系統(tǒng)運行分為正常運行狀態(tài)、檢修狀態(tài)和故障運行狀態(tài)。配電網(wǎng)運行包括了所有這些狀態(tài)及其相互間的轉(zhuǎn)移。各種運行狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移需通過不同控制手段來實現(xiàn)。在配電網(wǎng)中，配電網(wǎng)的規(guī)劃比較關(guān)注中長期的網(wǎng)架及設(shè)備狀態(tài)，而調(diào)度的運行方式比較關(guān)注在線的配電系統(tǒng)運行狀態(tài)，配電網(wǎng)運行方式的優(yōu)化可以說是介于兩者之間的一個狀態(tài)，它要求準實時，在較短的時間內(nèi)，可以給出運行方式優(yōu)化的建議，給調(diào)度員提供操作參考，但是配電網(wǎng)運行方式的優(yōu)化離不開配電網(wǎng)網(wǎng)架狀態(tài)的制約；對各種電力設(shè)備進行調(diào)整，改變配電網(wǎng)的運行狀態(tài)，實現(xiàn)配電網(wǎng)的優(yōu)化運行，稱為配電網(wǎng)運行方式的優(yōu)化。

2 配電網(wǎng)運行方式優(yōu)化意義及方法

2.1 運行方式優(yōu)化意義

配電網(wǎng)運行方式優(yōu)化可以提高配電網(wǎng)絡(luò)的供電能力和可靠性，降低配電網(wǎng)絡(luò)損耗，另一方面也可以節(jié)約國家基礎(chǔ)建設(shè)投資，使有限的投資發(fā)揮最大的經(jīng)濟和社會效益。具體來說，應(yīng)體現(xiàn)在以下幾個方面：①配電網(wǎng)運行方式優(yōu)化是電力企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃的重要組成部分；②科學(xué)的配電網(wǎng)運行方式優(yōu)化是提高系統(tǒng)投資效益的最有效途徑；③科學(xué)的配電網(wǎng)運行方式優(yōu)化有利于系統(tǒng)的運行管理，提高系統(tǒng)管理和運行效率；④配電網(wǎng)運行方式優(yōu)化水平的高低，是配電自動化水平的綜合體現(xiàn)，配電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化運行是配電自動化的重要內(nèi)容；⑤科學(xué)的配電網(wǎng)運行方式優(yōu)化是配電自動化規(guī)劃和實施的基礎(chǔ)；⑥科學(xué)的配電網(wǎng)運行方式優(yōu)化，可以降低系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗，提高系統(tǒng)的供電可靠性，極大提高電網(wǎng)的運行效益，最終實現(xiàn)電網(wǎng)的良性發(fā)展。

2.2 配電網(wǎng)運行方式優(yōu)化方法

2.2.1 方案權(quán)重判斷法

運用方案權(quán)重判斷法，可以根據(jù)樹葉屬性共建立7個方案判斷矩陣，這一過程的實質(zhì)是數(shù)據(jù)的標(biāo)量化。方案屬性決策表中數(shù)據(jù)存在以下問題：①定性數(shù)據(jù)也需通過標(biāo)量化手段轉(zhuǎn)換為規(guī)范化的定量數(shù)據(jù)；②表中的定量屬性雖已量化，但其量綱和數(shù)量級不統(tǒng)一，無法直接比較，需規(guī)范化處理。要綜合這些屬性數(shù)據(jù)進行定量評判，就必須將其標(biāo)量化。采用AHP的相對標(biāo)量法，形成7個方案權(quán)重判斷矩陣，每個矩陣代表了一個對應(yīng)于某個指標(biāo)的方案權(quán)重判斷矩陣，如矩陣 A1代表跟配變之間負載率不平衡度指標(biāo)相關(guān)的方案權(quán)重判斷矩陣，這樣可以對配電網(wǎng)進行優(yōu)化。

2.2.2 權(quán)重判斷矩陣法

運用權(quán)重判斷矩陣法，首先要將整個AHP計算過程圍繞層次結(jié)構(gòu)圖展開，其最終目的是求出各方案對總目標(biāo)的相對重要性評分，稱為綜合權(quán)重，綜合權(quán)重的大小即代表了該方案的相對優(yōu)劣。而求綜合權(quán)重前，必須求解層次結(jié)構(gòu)中的局部權(quán)重。局部權(quán)重分為兩類：①各方案就某屬性而言的相對優(yōu)越性，稱為方案權(quán)重，要求得A、B、C的方案權(quán)重，又分別需要計算其下一級子屬性的方案權(quán)重和屬性權(quán)重；②同層屬性對于上一層父屬性的相對重要性，稱為屬性權(quán)重，如要求得各方案就總目標(biāo)G的綜合權(quán)重，就需要先求得方案對G的子屬性A、B、C的方案權(quán)重以及A、B、C對G的屬性權(quán)重。按這種方法，最終需要獲得方案關(guān)于最底層樹葉屬性的權(quán)重，一層一層向上，計算出方案的綜合權(quán)重，作為該方案的配網(wǎng)綜合評價評分。

3 結(jié)束語

配電網(wǎng)自動化是配電系統(tǒng)發(fā)展的必由之路，它是電力企業(yè)適應(yīng)國民經(jīng)濟不斷發(fā)展、人民生活水平不斷提高和提高社會效益及企業(yè)自身經(jīng)濟效益的具體體現(xiàn)。

1 邢益健.探討配網(wǎng)自動化的重要性及其相關(guān)技術(shù)[J].科技資訊，2009（29）

2 馬世忠.對配網(wǎng)自動化建設(shè)的探討[J].農(nóng)村電氣化，2008（5）

3 王興剛.從智能微網(wǎng)到智能配電網(wǎng)的分析[J].云南電力技術(shù)，2009（4）