配電網(wǎng)重構(gòu)的背景和意義

摘要；本文簡(jiǎn)單闡述了在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)下配電網(wǎng)絡(luò)的重要地位以及目前所存在的問(wèn)題，簡(jiǎn)述了實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的方法以及優(yōu)缺點(diǎn)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)對(duì)配電網(wǎng)實(shí)時(shí)規(guī)劃、調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使其更經(jīng)濟(jì)，具有更優(yōu)的電能品質(zhì)，兩者都具有極其重要的意義。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)重構(gòu)；環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)；配電管理系統(tǒng)

近年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，電力負(fù)荷逐年增加，配電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜，造成配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)損耗逐年增大。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、健康的發(fā)展和人民物資文化生活水平的不斷提高，對(duì)電能的需求勢(shì)頭見(jiàn)漲。可是，近幾年全國(guó)各種能源的發(fā)電量遠(yuǎn)不能滿足人們的需求，全國(guó)各地相繼出現(xiàn)了拉閘限電的現(xiàn)象，供需矛盾日益加劇，嚴(yán)重影響了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活。在電力系統(tǒng)中配電系統(tǒng)對(duì)于輸電系統(tǒng)和電力用戶(hù)之間起著樞紐作用，相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家我國(guó)配電系統(tǒng)的發(fā)展仍然比較落后，網(wǎng)絡(luò)損耗較高，降低網(wǎng)損可以降低電網(wǎng)運(yùn)行的成本、提高經(jīng)濟(jì)效益，因此降低配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)損耗是—項(xiàng)重要的任務(wù)。通過(guò)對(duì)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化可以實(shí)現(xiàn)降低網(wǎng)絡(luò)損耗，其中配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化最基本的方法，也是降低配電網(wǎng)網(wǎng)損的有效手段。

1、配電網(wǎng)重構(gòu)的背景

優(yōu)化配電系統(tǒng)運(yùn)行可以通過(guò)配電網(wǎng)重構(gòu)實(shí)現(xiàn)，配電網(wǎng)重構(gòu)是根據(jù)負(fù)荷變化來(lái)改變配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)達(dá)到系統(tǒng)最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)。配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)是配電管理系統(tǒng)的—項(xiàng)重要功能，通過(guò)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)中的開(kāi)關(guān)的閉合，以達(dá)到優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行結(jié)構(gòu)、平衡負(fù)荷，降低網(wǎng)絡(luò)損耗、提高電壓質(zhì)量等目的。而配電網(wǎng)絡(luò)是指經(jīng)過(guò)配電變壓器低壓側(cè)直接或者降壓后向電力用戶(hù)提供電能的網(wǎng)絡(luò)，一般為環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)、開(kāi)環(huán)運(yùn)行。配電網(wǎng)絡(luò)中的開(kāi)關(guān)分為分段開(kāi)關(guān)和聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，分段開(kāi)關(guān)正常運(yùn)行時(shí)處于閉合狀態(tài)通常安裝在各個(gè)饋線上；聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)正常運(yùn)行時(shí)處于開(kāi)斷狀態(tài)通常安裝在饋線間來(lái)滿足配電網(wǎng)絡(luò)輻射狀運(yùn)行。在滿足配電網(wǎng)絡(luò)潮流方程、支路容量、節(jié)點(diǎn)電壓、網(wǎng)絡(luò)呈輻射狀等約束條件下，配電網(wǎng)重構(gòu)通過(guò)改變網(wǎng)絡(luò)中分段開(kāi)關(guān)和聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的分合狀態(tài)來(lái)達(dá)到降低網(wǎng)損、提高電壓質(zhì)量、負(fù)荷轉(zhuǎn)移等目的。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)，配電網(wǎng)重構(gòu)可分為正常運(yùn)行時(shí)的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和故障恢復(fù)后的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。配電網(wǎng)重構(gòu)是提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、供電可靠性和安全性的重要手段。

一些發(fā)達(dá)國(guó)家早期主要對(duì)城區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配電網(wǎng)重構(gòu)，一般情況下環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)輻射狀運(yùn)行，大量的地下電纜用于構(gòu)造城市的配電網(wǎng)絡(luò)；而農(nóng)村配電網(wǎng)中大量使用架空線，配電網(wǎng)絡(luò)是按照輻射狀設(shè)計(jì)的，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，后期由于考慮提高電壓質(zhì)量才不斷裝設(shè)大量的分段開(kāi)關(guān)和聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，這時(shí)就需要合理的配電網(wǎng)重構(gòu)。配電網(wǎng)重構(gòu)是配電管理系統(tǒng)（Distribution Management system，簡(jiǎn)稱(chēng)DMS）高級(jí)應(yīng)用軟件的一部分，要使配電網(wǎng)處于良好的運(yùn)行狀態(tài)僅僅利用如網(wǎng)損計(jì)算、無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化配置是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還要充分利用配電網(wǎng)重構(gòu)這一有效手段。

2、配電網(wǎng)重構(gòu)的意義

2.1 降低配電網(wǎng)線損，提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性

不斷降低電力系統(tǒng)的能耗和線損，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益，是電力系統(tǒng)面臨的—項(xiàng)長(zhǎng)期課題。西方主要工業(yè)國(guó)家的線損率大致在5%～8%，我國(guó)為9%左右，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比尚有差距。35～110kV配網(wǎng)線損是地區(qū)線損的重要組成部分，2005年全國(guó)城網(wǎng)110kV以下配網(wǎng)線損占總線損的58%，可見(jiàn)降低配電網(wǎng)線損是降損工作的關(guān)鍵問(wèn)題之一。在正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)改善電網(wǎng)運(yùn)行方式從而達(dá)到降低配網(wǎng)網(wǎng)損的目的。

2.2 均衡負(fù)荷，消除過(guò)載，提高供電電壓質(zhì)量

在配電網(wǎng)中，每條饋線均有不同類(lèi)型的負(fù)荷，如：商業(yè)類(lèi)、民用類(lèi)和工業(yè)類(lèi)。由于不同類(lèi)負(fù)荷的日負(fù)荷曲線是不同的，在變電所的變壓器及每條饋線上峰值負(fù)荷出現(xiàn)的時(shí)間是不同的，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，可以將負(fù)荷從重負(fù)載或是過(guò)負(fù)載饋線（或變壓器）轉(zhuǎn)移到輕負(fù)載饋線（或變壓器）上，這種轉(zhuǎn)移不僅調(diào)節(jié)了運(yùn)行饋線的負(fù)荷水平，消除饋線過(guò)載，還能改善電壓質(zhì)量，同時(shí)也可以有效地減小整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)損。

2.3 提高供電可靠性

在配電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可以打開(kāi)配電系統(tǒng)中的某些分段開(kāi)關(guān)隔離故障，同時(shí)合上某些聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)把故障線路上的部分或全部負(fù)荷轉(zhuǎn)移到其他線路上去，從而起到快速隔離故障和恢復(fù)供電的目的。

配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的研究興起于80年代后期，因其在降低配電網(wǎng)網(wǎng)損和改善系統(tǒng)的安全方面的重要作用而受到不少學(xué)者的關(guān)注。早期的配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)主要是研究通過(guò)怎樣的供電路徑給新用戶(hù)供電可以使總的費(fèi)用最小，即研究配網(wǎng)規(guī)劃階段的配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)問(wèn)題。隨著對(duì)配電網(wǎng)重構(gòu)是否可行，研究結(jié)果表明配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)不僅在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上可行，而且可以極大地優(yōu)化配電系統(tǒng)的運(yùn)行。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者所做的配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)研究大都集中于降低線損、負(fù)荷均衡化及最佳恢復(fù)受故障影響的健全區(qū)域供電等方面。

傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)規(guī)劃要求一年或一個(gè)季度進(jìn)行—次網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。然而，—方面由于負(fù)荷的的動(dòng)態(tài)特性，另—方面為了充分利用配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的功能，實(shí)時(shí)配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)勢(shì)在必行，配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的建立和不斷完善使實(shí)時(shí)配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)成為可能。