淺談中壓配電網網架結構優化

摘要：配電網網架結構優化是配電網研究的重要內容，也是一種新的緩解能源危機的方式，特別是近年來因供電問題導致我國城鎮區域常常出現電力供應緊張，陳舊、沒有規劃的配電網結構越來越不能滿足我國當下經濟發展的要求。主要結合中壓配電網的形成和特點以及遇到的問題，對優化中壓配電網網架結構的具體措施進行了分析。

關鍵詞：中壓；配電網；網架；結構優化

作者簡介：馮光（1984-），男，河南商丘人，國網河南省電力公司電力科學研究院，工程師。（河南 鄭州 450052）

中圖分類號：TM726 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）36-0226-01

配電網網架規劃是一種復雜的混合整數規劃問題，在制定規劃時，一定要在仔細研究已有的規劃水平年的負荷預測和已有變電站的規劃基礎上，再根據實際的網絡、參數、線路等應注意的要素使編寫的規劃或方案能適應配電網的安全運行、電壓與負荷的穩定性與成本的經濟性。中壓配電網網架結構是配電網系統中的重要組成部分，做好中壓配電網網架結構的優化直接關系到配網系統的正常運行。

一、中壓配電網的形成及特點

配電網由架空線路、電纜、桿塔、配電變壓器、隔離開關、無功補償電容以及一些附屬設施等組成，它在電力網中起著重要的分配電能作用。它的種類很多，如按常用的電壓等級分，可分為高、中、低壓三個等級的配電網。高壓配電網是指電壓在35-110kV之間的配電網，中壓是指6-10kV之間的配電網，低壓是指220-380V之間的配電網。而按照配電網所提供電流的區域可分為城鎮配電網、農村郊區配電網、工廠配電網。城鎮配電網是指集中給城鎮等中心、人口密集地區供電的電網；農村郊區配電網是指相對人流較稀少的區域的電網；工廠配電網是指負荷度大、用電量多的工業區域的網絡設施。城鎮是居民眾多，經濟發展水平快，且用電量大、高負荷密度的電力系統的主要區域。由于配電網網架存在問題，特別是中壓配電電網的落后，導致常常出現有電送不出、時常停電等情況，這樣既違背了對配電網的可靠、安全、質量等要求，也給城鎮居民用戶帶來了不便。[1]如何優化中壓配電網網架結構是當前配電網急切需要解決的問題與難點。

中壓配電網絡主要是向一些電力網小的地區供電，它屬于電力系統的最后步驟，有序合理把電流分配給用電方，即直接受益人是用戶，所以直接影響著居民的電力情況，也間接反映出供電電網的質量與經濟效益。它的目的就是將電能安全、可靠、高效、合理地分配到相應的場所。20世紀90年代以來，我們已經對電力系統中配電網事業給予重視，并開展了相關方面的工作，如通過通信渠道聯系，在配電網調度中心建立主站系統，從而達到監控的功能；建設各種類型的自動化反饋線，這種反饋自動設備管理可以及時反饋出由短路故障引發的停電時間，在最短的時間內恢復供電。這些方法都可以提高供電的可靠性與有效性。

針對中壓配電網絡的情況，特總結出了如下幾個特點：中壓配電網處于城鎮中心或是電力集中使用的區域，能夠敏捷反饋出所有接線的用戶的使用情況，且質量好壞反饋快速；有時供電實際情況會與用電用戶所想要得到的結果不同且具有差異性；配電網絡的使用情況是靈活的，但如果通過人員的計算來管理則是不妥當的，具有很大的滯后性；配電電網一般是針對滿足高峰期、高負荷確定的，由于用戶差異性，使不同的配電線路的負荷與功率都不同，很難實現高效的控制和及時有效判斷問題產生的原因。

結合以上的特點，如在第一時間內出現輸電線路故障時，就可以通過配電網網架優化來改變這種情況。如改變負荷的電壓，由高負荷轉為低負荷線路。或是通過自動化的優化，便于基于網絡快速進行調節；或加強配電線路與相關設備的質量，延長使用壽命。

二、中壓配電網的現狀及問題

隨著各種用電危機的出現與事故的發生，電網建設的力度不斷增強，各學術研究人員針對配電網的特點，也提出了很多有用的規劃與計劃來完善各種模型，進行配電網的分析研究，并取得了可觀的成果，[2]使得配電網的建設有了質的飛躍，也走向了正規、合理化。但我國對中壓配電網的重視度相比國外還是不夠的，再加上我國的地理形勢復雜，電能輸送規模巨大，在中壓配電網方面還存在一些問題。

（1）因為前期對中壓配電網的重視度不高，所以少了很多的勘測與考察、規劃等，又因為各區域沒有一個統一的領導與標準，如哪里需要用電就牽線過去，并未考慮實際情況，所以導致我國配電網的設置分布不合理，供電線路較長，損壞較嚴重，有的地方電源充足，有的地方電源不足，甚至還會出現無電使用的情況。

（2）我國電網的接線復雜，供電線路繁多，主線路還時常被占用。電路結構非常不合理，電壓與配電之間的轉換復雜、不靈活等，也為中壓配電網網架的重新建設與電路改造帶來了不便與困難。

（3）很多城鎮地區的發電廠在配送電時還是用的架空線輸送電能和方式，容易產生電路漏電、觸電等各類危險的事故。[3]

三、中壓配電網架結構優化

配電網優化分析具體是指什么？一般來說它是在配電系統正常運行過程中的網架結構優化與出現故障情況下的規劃和有效處理的方法。在正常的情況下，只要處理好網架線路與相關設備的使用率，再使各個線路的負載點達到一定的均衡狀態，且能提高供電質量就可以了。而在配電網發生故障時，網架結構優化則是快速尋找故障點，并快速通過其他線路解決問題，以求快速恢復供電。[4]

從近年來相關研究報道看，多數配電網優化規劃研究仍采用與輸電網相似的數學模型，將投資、網損、生產費用最優作為求解目標，相應采用的優化算法亦與輸電網規劃相似。部分文獻在潮流求解算法中考慮了配電網的樹狀結構特點。將地理信息引入饋線現行規劃的研究仍然很缺乏。主要研究成果包括：

（1）不計地理信息的中低壓配電網網架優化模型和算法。這種方法采用的模型與輸電網模型是相同的。投資、運行過程所產生的經費若超出了范圍，將會受到一定的懲罰，而這是由兩種模型來進行控制的。這兩種模型一般都包含了一些約束條件，尤其是輻射、負荷方面的約束，這也就要求配電過程更加注意不能使電網超出其負荷。其實進行配電時，一般以盡量降低投資成本與發電成本為主要目的，這就要求在設計電網時要進行這方面的考慮，要針對不同地區的不同供電情況進行分析，并找出最節省、最合適的配電模型。[4]但是，整個配電過程不能完全以利益為先，安全才是最重要的。

（2） 計入地理信息（GIS）的中低壓配電網網架優化模型和算法。配電需要因地制宜，對不同地方的配電應要采取不同的方式。這就要求在配電時要計入地理信息。因此，可以通過對某地進行多個地理信息的疊加，就能直觀地看出該地適合何種配電模型。不過，這一過程存在一定的困難，如何找到這個疊加節點、對疊加節點進行分析，并對節點的情況進行監控，都是目前配電所需重視的。只有做好對節點的控制，才能從基礎上保證配電安全，才能有更好的配電方式，這樣才能夠保證供電的正常運行。節點是集合了多種地理信息的地區，因此，必須對節點實施監控，隨時監控節點的配電情況并及時處理問題。[5]所以，以計入地理信息為基礎的配電模式能夠起到較好的控制作用。

四、總結

配電網的結構優化是電力部門與企業確保供電安全、高效、穩定、可靠的重要手段。而中壓配電網的結構優化是其中的重要部分，優化的好壞直接影響到線路、設備使用率的質量，也關系到電網建設的成本問題。顯而易見，現代化電網建設的必然趨勢就是根據中壓配電網網架結構，提供一些根本性的有意義的參考和決策性的建議，再研究配電網架結構的優化，兩者結合一起使優化可以順利進行。希望以后能更多研究中壓配電網結構的優化方法，以此來加強電網建設的高效性與運行的經濟性，提高人民的日常生活水平。

參考文獻：

[1]彭家從，王猛.配電網電能質量在線監測系統研究[J].中國電力教育，2011，（36）.

[2]王春生，趙凱，彭建春.基于地理信息系統和遺傳算法的配電網優化規劃[J].電力系統自動化，2000，24（11）：50-55.

[3]代姚，周湶，雷紹蘭，鄧群，等.基于穩定參數控制的改進遺傳算法在配電網絡規劃中的應用[J].電網技術，2006，30（10）：50-53.

[4]張勇軍，鐘清，陳旭，等.配電網節能規劃與運行[M].北京：中國電力出版社，2009.

[5]賀先豪，彭建春，龔演平，等.配電網降低線損的誤區研究[J].電力系統保護與控制，2010，38（1）：96-99.