關于配電網規劃優化思路

黃凡

（國網福建晉江市供電有限公司）

關于配電網規劃優化思路

黃凡

（國網福建晉江市供電有限公司）

本文詳細介紹和分析了當前國內外配電網的發展和動態，對關于配電網的優化方法進行了總結。目前，配電網的優化方法分為兩大類，一類是數學優化方法，另一類是啟發式方法。其中，數學類優化方法又分為確定性方法和不確定性方法；啟發式方法分為傳統啟發式方法、專家啟發式方法和現代啟發式方法。本文分別介紹了各種優化方法的優點和缺點，以及配電網優化規劃中的新課題。

配電網規劃；優化思路；數學優化法；啟發式方法

引言

配電網的優化規劃任務是指在已經確定好的配電網中，對供電站或變電站的布點、范圍、產值等一系列的參數進行提升的過程，使能夠滿足未來用戶對電力的需求和所供電的質量，針對這種情況下，通過對線路進行優化從而達到目的，進而得到一種能夠使投資、運行、檢修以及可靠性的費用累計值和最小的配電網規劃方案。一個優化非常好的配電網規劃不僅能夠給點力企業帶來很大的經濟上的效益，還能給用戶或投資者帶來很好的服務。那么在競爭激烈的電力市場經濟下，電力公司對配電網規劃進行優化相當的迫切。

傳統的電網的優化方案都是非常簡單的，沒有什么技術含量，一般情況下都是從給出的多項方案中選出一套相對來說經濟成本較低的方案即可，很少有去追求技術上的問題的。通常情況下這些方案都是相關的工作人員提出來的，并不一定是最優的方案。因此采用這種方案具有一定的局限性和主觀因素在內。最近幾年來，隨著計算機功能的不斷發展，各個領域幾乎都能涉及到，對配電網的優化也有很大的促進作用。采用計算機技術后，配電網的優化方案更加的精確，同時也減輕了工作人員的工作負擔，提高了工作的效率。本文就將對電力系統配電網規劃的優化問題進行詳細的探討。

1 配電網經典的數學優化方案

所謂的數學優化就是使電網的規劃問題采用數學模型的方法，然后通過一定的數學計算，從而獲得滿足條件的最優的方案，在配電網的規劃中經典的數學優化方法可分為確定性方法和不確定性方法，二者相對來說，確定性方法所應用的時間比較久，問題的解決方法相對來說更加的完美，但是它所存在的不足之處就是它不能解決不確定性的問題。對于不確定性方法來說，它出現的比較晚，但是能夠解決一些隨機性因素的問題。

1.1 確定性方法

1.1.1 線形規劃法

線形規劃法早在很久之前就有人提出并且給出了求解的方法，在后期經過人們的改進。線形規劃就是將原來的實際問題轉化為簡單的線形問題，可以采用理論的分析方法來解決實際的問題。線形規劃法的優點是：由于使用的時間就很遠，這種方法比較成熟，計算也相對簡單；可以采用與計算機的結合，這樣可以使用計算機來進行求解，提高了計算效率和精確度。但是他也存在著一定的缺點：一般我們都知道，數學的函數表達式一般都是只能解決連續性函數的問題，對于一些離散型的問題，數學的線形規劃法不能解決；一般情況下，當我們把實際問題在轉化為數學問題的過程中，有很多時候都必須采用近似的方法，這樣給計算的結果帶來了很大的誤差。為了解決這樣的問題，有些學者們就將線形規劃法和一些分解的技術作了相結合，這樣可以有效地縮小了誤差的存在。

1.1.2 動態規劃法

動態規劃法是指將一個大的整體的問題進行分解，對每個階段進行單獨考慮。動態規劃的模型中，自變量在各個階段是相互影響、相互制約的，自變量在不同的范圍內變化將會有不同的函數值與之對應。這些值域即為方案優化的最優解。動態規劃的優點：能夠解決上述中數學線形規劃法所不能解決的問題，它可以解決非連續的問題，只需要采取分段即可；這種方法有效地避免的應近似而導致的誤差問題。不足之處：需要長時間的計算、如果遇到了大規模的問題時，變量較多、變量的范圍復雜這些都將導致計算相當的困難等問題。

1.2 不確定性方案

配電網的規劃還需要考慮到許多各種不確定因素的影響，這樣的方案才能夠更好地適應未來國家配電網的要求，在整體上達到最優。不確定因素分為兩類：①多場景分析方法；②基于不確定性信息數學建模的電網規劃方法。

1.2.1 多場景分析方法

多場景分析方法是對未來可能出現的各種不確定性的因素進行了分析，通過總結和分析，得到一系列的有可能的取值，這種不確定因素是完全的對未來的場景包括環境進行模擬。對于不同的環境都會有不同的相對應的數值。那么通過一系列的計算，模擬環境等不同的因素，找出一個具有最好適應性和靈活性的優化規劃方案。那么這種方案就是最優方案。多場景分析方法在很大程度上降低了不確定性建模以及計算求解的麻煩。那么這種方法也有它自己的難點，其難點主要存在于怎樣才能做到真正的合理的分析、如何能夠模擬出各種各樣的場景來、以及如何來判斷自己的方法就是最優的方案。當然它也存在著不足之處，這樣方法的結果缺乏理論上的合理性，也有可能對于變量或者多場景的情況下造成求解上的困難。

1.2.2 不確定信息數學建模規劃方法

采用數學建模的方法具有理論嚴密和對不確定因素處理很精確的有點，目前已經成為了一種重要的研究方法，并且取得了相應的成果。

（1）隨機規劃法

隨機規劃法是對電力系統中不確定因素的考慮和處理的方法之一，采用概率論來大致的計算出這些不確定因素所發生的概率。有一個詞語叫做概率潮流，它是采用概率統計的知識能夠計算出線路中過載的概率、系統出現問題的概率、節點電壓超限的概率等，他為隨機規劃提供了重要的數據參數。這些方法都是需要進行很多次的實驗進行驗證才能夠得出隨機分布的規律的，當然有很多的不確定因素也不符合隨機性的特征，這些種種的因素都限制了電網靈活規劃中的廣泛應用。

（2）灰色規劃法

灰色規劃法是以灰色動態建模為核心。其原理是將隨時將變化的一組數據直接轉化為微分方程來表示，建立成一個能夠隨時間變化的動態模型，對未來的數據進行預測具有很大的意義。

（3）模糊規劃法

模糊規劃法是處理一些主觀因素較重的數據、資料不完整的、包含有不確定因素的數據的重要方法之一，模糊規劃法目前已經成為配電網中用于處理一些不確定因素的有力工具。

2 配電網啟發式優化方法

啟發式方法是以實際的數據為依據，通常根據某一個性能指標來進行線路上一些參數的測定，根據相關的公式，逐步的調整，知道滿足要求為止。與經典數學優化相比較啟發式優化方法更加的靈活、計算的速度的精確度都要比經典數學優化方法還，算法也相對的直觀，除此之外，更重要的是它既能考慮到規劃的效率又能考慮到規劃的效果這兩項重要的指標。目前，在實踐中，采用現代啟發式方法常常會給我們帶來令人滿意的答案。

2.1 傳統啟發式方法

傳統啟發式方法的基本思想是建立某種方案與相對應的指標之間的關系，在實際的實驗過程中不斷地通過調試的方法刪除或者是增加一些相關的數據，然后確定一條最優的方案，組成電力網絡。傳統啟發式算法主要由逐步擴展法和逐步倒退法組成，但是隨著電力市場的不斷發展，又提出了信息化的啟發式電網規劃方案。

2.2 專家啟發式系統

專家啟發式方法是在規劃的過程中摻入了有豐富經驗的相關的專家的意見，最后把這些所有的方案集中在一個知識庫中，通過相關的數據會自動的匹配出一些方案，但是最后的選擇還是要經過規劃人員進行篩選。這種方案的優點在于它可以解決一些難以用數學方式所表達的約束條件，比如政治和一些相關的技術等問題。但是通過專家的經驗結合啟發式方法可以有效地簡化問題，降低計算量，同時還可以提高工作效率，有助于規劃人員進行決策。但是他也存在著一些不足之處：比如難以收集到大量的信息進行集中；專家系統不能解決大量的定性信息。

3 配電網規劃面對的新課題

目前，配電網所面臨著三大新課題：①目前的配電網的接線模式種類很多，常見的有樹枝狀接線模式、手拉環式接線模式、T線接線模式等多種復雜的模式。而配電網接線模式的選擇以及形成是一個動態變化的過程。比如從一種接線模式轉變為另一種接線模式時，怎樣才能夠準確的確定邊界的條件，如何應對各種動態的變換的步驟，這些問題都是一個值得去研究和解決的問題。②隨著人們對電力的足球不斷地增長，一些常見的10kV配電網所提供的電壓已經不能夠滿足人們對電力的需求，那么該如何提高10kV配電網的配電問題，這也是一個需要考慮的問題。③隨著電力市場的不斷發展，對于傳統的配電網配電模式也應該作出相應的轉變。

4 結束語

就以上所討論到的一些方案來說，首先數學方法在理論上的確要比啟發式方法要求的更加嚴格，但是由于在電網的規劃過程中所涉及的變量較多、約束條件相當的繁瑣，這使得在使用數學方法在建立模型的過程中必須做大量的簡化過程。除此之外，由于多因素的影響，即使采用了數學模型的方法所得出的方案也未必就是最有方案，因此為了提高實用性，應將數學模型方法和啟發式方法結合起來充分發揮各自的優勢。只有這樣，才能充分的規劃出與當今社會發展相適應的配電網配電系統，才能更好的促進電力企業的發展。

[1]陳更絕，周 磊.基于配電網優化方法的研究[J].電網技術，2011（3）.

[2]康清平，王 東.配電網規劃的改進研究[J].電網技術，2012（6）.

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1004-7344（2016）23-0092-02

2016-8-1