供電范圍調整的城市配電網擴展規劃探討

摘要：隨著城市社會經濟的發展，以往的供電網絡已經很難滿足實際的需要，所以對城市配電網進行改造和擴展變成了當務之急。在進行配電網擴展的時候，充分考慮到供電范圍是非常有必要的。文章根據實際需要，提出了一種在考慮到供電范圍基礎上進行城市配電網擴展規劃的方法。使用這種方法進行規劃時運行費用加權和以及擴展建設費用最低作為目標函數，將遺傳算法運用進去，而得出的最優規劃結果。

關鍵詞：電力系統；城市配電網；遺傳算法；供電范圍調整；擴展規劃

中圖分類號：TM715 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）34-0117-02

在城市建設中，城市電網是非常重要的一個組成部分，在進行城市建設發展的過程中，城市電網也必須隨之進行規劃和發展，而在城市電網中，低壓配電網是非常重要的部分，特別是近幾年來，人們為了滿足用電的需要，不斷對城市中壓配電網規劃進行研究，并取得了不錯的效果，但是還是存在大量的問題。本文主要根據需要在考慮到供電范圍調整基礎上提出了城市配電網擴展規劃的方法，很好地解決了那些問題，為城市配電網規劃發展做出了一定的貢獻，希望能夠幫助城市配電網更好地規劃和發展。

1 配電網供電分區調整和網架的擴展規劃原理

1.1 基本概念

隨著經濟社會的發展，無論是工業生產還是人們生活，對電力的需求都在不斷上升，現在的配電網架以及供電范圍劃分已經無法很好地滿足人們用電的需要，給人們的用電質量提高造成了很大的不便。比如說，不同供電分區之間的負荷呈現出明顯的不均衡；有些地區的導線截面過于細，很難滿足供電的需要；電網運行的時候，線損比較嚴重，運行的費用也比較高；甚至在有的地區進行電網規劃的時候，沒有進行供電途徑的增加。所以，必須根據實際的需要來對配電網架以及供電范圍進行調整，甚至需要進行擴展或者重新規劃。

在進行城市配電網建設的時候，一般都是根據街道來進行布線，并根據道路的實際分布情況來建設網架。為了在管理的時候更加方便，一般情況下，都是將街道組成的小的街區作為供電單位來供電，最好不要再進一步地進行分割。在這個街區內，所有的用戶負荷值便構成了街區的總負荷值，而在供電分區范圍內，所有街區負荷值總和便構成了分區的實際負荷值。

若是對規劃區域進行劃分，將其分成N個小的供電區域，那么便可以進行N個街區的選擇，并將這些街區作為這些分區的核心街區。將核心街區作為一個核心，并將其周圍的一些區域合并，最終做好配電網分區工作。

在進行配電網擴展規劃以及供電范圍調整的時候，我們可以將遺傳算法使用進去，從而保證規劃本身的合理性。

1.2 目標函數和其約束條件

若是將Wi來進行排行第i的供電分區擴展規劃費用表示，那么，其中這個公式中pi以及fi指的便是這個分區中的運行費用和建設費用，指的是加權系數，在這個公式中，若的值越大，那么便越重視運行費用，若的數值越小，那么便越重視建設費用。

在對整個配電網絡進行供電分區調整以及網架擴展規劃的時候，其，適應度函數為。在函數中，H是一個大數，給其造成約束的條件則是，其他約束條件則是。在函數中，N指的便是規劃區域實際供電分區的個數，則是對這些分區進行擴建和規劃的時候需要使用的實際建設費用，則是對各個不同分區進行規劃擴建過程中，需要的總運行費用，W是進行分區擴建規劃的時候使用的總體費用；Fmax是這個項目進行預算投資時候，制定的總體上限；Dmin以及Dmax分別是負荷最小分區的實際負荷以及負荷最大供電分區的實際負荷；是滿意負荷均衡度指標的下限。

此外，在進行計算的時候，實際的約束條件還有電

壓質量約束、電氣設備極限約束以及供電半徑約束等。

1.3 染色體編碼

為了能將供電分區劃分本身的多樣性更好地反映出來，可以以隨機的方式進行N個街區的選擇，將其作為核心街區，并將其編號作為基因來進行染色體的構成。

1.4 進行優化的整個過程

使用遺傳算法進行配電網供電范圍調整以及進行配電網架擴展規劃的步驟主要包含了下面七步：（1）進行原始數據和所需要的參數的輸入；（2）初始種群的形成；（3）根據不同的個體，利用啟發式方法來做好分區工作，從而得到供電分區劃分的結果，并找到其中相同的結果，將相同的結果合并在一起；（4）進行Dmax或者是Dmin的計算，把不滿足的淘汰掉；（5）對于那些不同的分區方案，在其分區中來分別對配電網架擴展進行規劃，并對運行費用以及建設費用進行劃分；（6）若是計算出來的結果滿足K>Kmax，那么便結束優化，若是不滿足條件，那么k=k+1.；（7）做好交叉、選擇以及變異方面的操作，然后返回到第三步中去，根據需要進行最優保存策略的選擇，在進行交叉操作的時候，可以使用單點交叉的方式：不同的個體在經過了隨機選擇交叉點之后，進行交叉點后核心信息的交換；在進行變異操作的時候，應該根據需要選擇單點變異的方式，隨機地進行變異點的選擇，并根據變異點對核心街區的信息進行隨機的改變。

2 進行供電區域劃分時的一些啟發式方法

在進行供電區域劃分的時候，應該將等負荷原則使用進去，來對供電區域進行一定的劃分，目標函數應該盡量大，這對電氣設備容量的實際利用率提高是非常有利的。這種算法本身是由相鄰供電分區的調整以及相鄰街區合并兩個重要部分構成的。

2.1 進行相鄰區域的合并

在進行相鄰區域合并的時候，核心是給定核心區域，并以給定核心街區作為核心，來進行周圍其他街區的合并。首先，應該進行分區集合的開辟，并將這N個核心街區放在一個分區集合中去，這樣不同分區集合負荷值便能夠將所有街區的負荷值很好地反映出來；其次，應該找到和βmin街區相鄰并且還沒有進行合并的街區，并找到其中負荷最大的一個街區，將其負荷值加入到βmin中去，這樣這個分區集合負荷值便會成為原來計算出來的負荷值以及新加入的負荷值的總和；最后，對街區的實際合并情況進行一定的判斷，若是真正合并完成，那么中便能夠真正地包含從第一個供電分區到第N個供電分區中所包含的所有街區，若是沒有真正地合并完成，那么則應該重新對進行衡量，并找到所有負荷值中，最小街區的βmin返回到第二個步驟中去。endprint

2.2 對相鄰供電分區進行調整

在對相鄰的街區進行合并，根據需要形成分區的初步計劃之后，還應該根據實際的需要對初步計劃進行一定的調整。首先應該找到供電區負荷值最小的βmin以及供電分區中，負荷值最大的βmax；其次，應該增容負荷值最小的供電分區；再次，應該對負荷值最大的分區進行減容；若是數值調整合適，那么相鄰供電分區的調整便算是完成，若是數值不合適，則需要重新進行調整。

3 對聯絡以及饋線分段進行擴展規劃

根據城市電網規劃建設的相關要求，應該將饋線分成三段或者四段，在進行輻射狀配電線路的聯絡線設計的時候，應該選擇和主干線導線相同的截面，只有這樣才能很好地滿足城市的實際供電需要。

所以，在對饋線之間的聯絡線進行規劃的時候，應該將其轉化成為找到這兩條饋線最下游分段開關之間的最短路徑。在尋找的過程中，可以把實際的負荷點當成定點，將這些定點之間已經存在的線路以及可能進行架設線路的一些路徑當成邊，把各個邊上進行線路擴容揮著線路建設的費用，包含施工費用以及材料費用，作為這些邊的權，在這個條件下，可以將Warshall算法或者Dijkstral算法運用進去，從而獲得使用費用最少的聯絡線規劃的方案，并在這個聯絡線上進行聯絡開關的規劃。對于那些新建的聯絡開關或者分段，必須對施工費用以及實際的材料費用進行考慮，而對于已經建設好的分段或者是聯絡開關，施工的時候僅僅需要對其位置進行移動，那么便僅僅需要對其施工費用進行考慮。

4 結語

在城市中進行配電網擴展規劃的時候，必須根據需要考慮到供電范圍等方面的因素，只有這樣才能夠保證規劃出來的結果是真正滿足供電需要和人們用電需要的，并且還能對其施工費用進行控制，確保規劃效果能夠達到最佳。

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作者簡介：涂曉東（1974-），男，四川閬中人，國網四川閬中市供電有限責任公司工程師，研究方向：規劃建設管理。endprint