農村電網長度優化原理與局部優化

何堅聲

摘要 本文通過分析在農村電網優化應用時需要注意事項，以及對農村電網長度進行優化的方法，從而提高農村電網優化的效率等做進一步的研究，希望能夠對農村電網設計、改造中提供一定的參考作用。

關鍵詞 電網；長度；優化；原理

中圖分類號 TM7 文獻標識碼 A 文章編號 2095—6363（2016）04—0067—01

隨著國家對新農村建設的重視，農村電網改造升級將會成為近來電力發展的一個重點。而農村電網的建設將以提升供電能力為保障，以提高供電可靠性為目標，全面建設結構合理、技術先進、靈活可靠、經濟高效的現代農村電網，滿足未來經濟社會發展用電需求。同時，基本消除農村電網供電卡口和低電壓現象，提高農村電網自動化程度，建成一流現代農村電網。本文探討了農村電網中優化應用時需要注意事項，以及如何對農村電網進行優化的方法，從而提高農村電網優化的效率等做進一步的研究。

1農村電網的特點

建成結構合理、技術先進、安全可靠、智能高效的現代農村電網，是我國農村電網改造的目標。目前的農村電網主要有以下特點：

1）在農村電網中，因村落及用電戶較為分散，各個供電負荷點的相對距較遠，呈不規則分布。

2）在農村電網中一般都采用“串接”的方法單一電源供電，且其結構形式也存在一定的不合理性。

3）在農村電網中，其負荷的分配形式是以“串接”形式為主，兼有有“十字形接線”、“T字形接線”。

2農村電網長度優化原理

我們都知道，在兩點之間，直線距離最短。但是，如果三點不在同一直線上，怎么樣才能確定此三點溝通的最短距離呢？如果是多點之間的相互溝通，其最短的路徑如何確定呢？這是農村電網長度優化的一個重點。我們都知道，數學知識有一個“費馬點”的概念，即在一個三角形中，到3個頂點距離之和最短的點叫做這個三角形的費馬點。對于一個頂角超過120°的三角形，費爾馬點就是最大的內角的頂點。而對三角形ABC的3個內角均小于120°，那么3條距離連線正好平分費馬點所在的周角。所以三角形的費馬點也稱為三角形的等角中心。在農村電網建設中，通過對費馬點的確定，可以節省電網建設的長度，減小投資費用。

3農村電網的局部優化

1）假設在農村電網中供電節點A，B，C，如果通過AB與BC二者之間的夾角<60°，那么，這3個節點的接線方法應采取T接線方式組成供電線路。簡稱為T接原則。

2）在電網中，如果經過一點同時向三個負荷點供應電力，而這3個負荷點互成120°，那么就會導致一點沒有辦法對夾角小于120°負荷點供電，我們簡稱為方向原則。

3）如果在電網3個受電節點的夾角α≤60°，通常采用串接方式，我們簡稱為串接原則。

在對農村電網長度進行優化時，通過對上述三原則的運用，可以判定電網結構中存在不合理性，然后，利用最短路線原理，可以很方便的將電網線路優化到最短，通過計算和方案對比后，再通過結合工程條件，解決好農村電網優化問題。

例如，某一農村電網的部分區域內有4個負荷點，分別是A，B，C，D，它們平均分布，呈正方形狀，假設正方形的邊長為1。如果供電電源通過A點，向B，C，D三個負荷點供電，如何設計才能使其供電線路的總長度最短呢？有多種方案可供選擇，如圖1所示（共9種）。

針對（圖1典型方案圖）9種架線方案，我們可以通過相關原則的判斷，可以避免復雜的數學計算，從而判斷出哪種結構最優化？哪種結構不合理？其具體的分析如下：

方案1：ADB、DBC違反串接、T接原則，B、D點違反方向原則。

方案2：ACD、ACB違反串接、T接原則，A、C點違反方向原則。

方案3：ABC、BAD、ACD違反串接、T接原則，A點違反方向原則。

方案4：BCD、ABC違反串接、T接原則，B、C點違反方向原則。

方案5：BAD、ABC違反串接、T接原則，A、B點違反方向原則。

方案6：違反T接、方向、串接原則。

方案7：“十字形接線”違反T接原則和T方向原則。

方案8：是最優局部結構，滿足串接、T接原則及方向原則要求。

方案9：A點仍然違反方向原則，同時也是對方案2，3，5通過局部優化組成的一種結構。

從上面可以研判出在農村電網中某一區域內需要優化，接下來就需要設計優化后的最佳電網線路。在優化的過程中，我們也可以通過CAD繪圖軟件，按一定比例尺寸繪出負荷點的具體位置坐標圖，找出電網優化的最佳費馬點。有的可以通過查詢功能，迅速確定最佳位置，不需要進行復雜計算。從表1我們也可以看出，上述9種方案中，方案9比方案2、方案3長度節約14.12%；比方案5長度節約2.27%；如果僅就ABC局部優化來講，方案九比方案2、方案3長度節約20%，比方案5長度節約3.4%。那么，在局部優化的過程中，線路長度最終能節約多少呢？這個也是需要要進一步探討的問題。如果不能做到科學的評估，就無法得到合理設計方案。針對這一問題，在20世紀60年代，有位美國科學家通過大膽猜想：針對一個不合理線路網絡的優化，原線路長度與最短的線路長度應小于1：0.866。這一猜想在1990年被我國科學證明其正確性。因此，針對正三角形網絡通過增加節點，可以最大限度的將原長度縮短。再者，從實用的角度來分析，農村電網分為不盡合理電網、不合理電網2大類。在前面的9種方案，其中方案4、方案5、方案6、方案7、方案8、方案g為不盡合理電網，而方案1、方案2、方案3則為不合理電網，針對不合理電網應做進一步的優化，提高電網使用效率和可靠性。

4結論

在經濟飛速發展、用電需求劇增的形勢下，就需要不斷加快電網建設速度，致力優化電網結構，持續提高供電能力，強化供電優質服務，用堅強的電網為地方經濟社會發展助力。針對農村電網的優化，可以有效地應對農村局部“低電壓”問題，解決了偏遠區域用電負荷小、供電半徑不合理等問題，改善了小區域電壓質量，農村電網的安全穩定運行水平及供電可靠性都將得到進一步提升，為農村經濟的快速發展提供強有力的電力支撐。