考慮輸電線運行可靠性的輸電網規劃研究

程 帥

（國網淮安供電公司，淮安 223002）

輸電網規劃是一個系統優化的問題，其基本要求是在考慮供電可靠性及確保輸電容量滿足負荷需求的基礎上，將其各部分進行優化，以達到輸電經濟性最高、運行效率最高，并且對于電網的發展和長期規劃是適應的。

1 考慮輸電線運行可靠性的輸電網規劃的意義

同塔架設多條回路存在著經濟性和可靠性的矛盾問題，之所以這樣說是因為同塔架設多條回路可以減少占地面積，這是經濟性的優勢；而同塔架設多條回路，使得塔的高度變高，增加了桿塔承受的張力，加劇了絕緣難度，增大了同時停運率，而且同桿架設很容易發生誤操作的現象，這是可靠性的劣勢。基于這樣的矛盾，本文從電網經濟性和可靠性出發，對如何進行合理規劃，使輸電網的可靠性和經濟性在整體上達到最優，使電能傳輸能夠達到安全、可靠、經濟的目的，而且能夠不斷適應電力系統不斷變化的運行方式，促進電網結構的不斷發展。

2 考慮同塔多回輸電線路的輸電網規劃

2.1 考慮同塔多回路的輸電網規劃方法和步驟

2.1.1 同塔多回路的輸電網計算方法

遺傳算法是電網規劃采用的一種智能優化方法，整數型變化的優化問題更適合遺傳算法。

遺傳算法的優點是：一是利用的線性規劃方法靈敏度相對較高、操作比較簡單、執行方便，通過交叉和變異就可以完成進化，二是遺傳算法不會對大型電網規劃問題進行分解處理，避免了因分解造成的誤差；二是因為遺傳算法不受單目標、空間、線性等條件的約束，可以說遺傳法對于電網規劃遇到的多目標、多約束、非線性、混合整數優化等問題能夠完美的解決。此外遺傳法彌補了數學優化只能求得單解的不足，遺傳法是可以得到最優解和次優解。

遺傳算法的基本原理是：

第一，將實際優化問題的解編譯成一串數字，也稱為染色體，每個染色體代表優化問題的一個解，多條染色體構成遺傳過程中的一代，相應的編碼位置與生物體的基因相似。第二，將實際問題的目標函數轉化為染色體的適應度函數，適應度函數值是衡量染色體性能的指標，染色體的適應度函數值越大，其染色體對應的解越好。第三，隨機產生染色體群體，計算各染色體的適應度函數值，根據各染色體適應度函數值進行繁殖、交叉和變異等遺傳操作，產生下一代染色體群體。在遺傳操作過程中，每個染色體的適應性函數值決定了染色體繁殖的概率。適應度函數值越大的個體，繁殖后代的機會就越多，從而可以繼承和保留種群的優良特性，從而體現出適者生存的原則。交叉和變異操作可以通過染色體間隨機結構的信息交換來產生更好的染色體。這樣，經過世代遺傳，就會產生一些具有高適應度功能值的染色體。第四，通過對這些染色體的解碼和還原，得到了原問題的最優解。當染色體種群足夠大，遺傳代數足夠大時，遺傳算法在理論上可以找到原問題的最優解。

2.1.2 同塔多回路的輸電網規劃步驟

對考慮電網本體造價和可靠性的同塔多回路輸電網絡進行規劃，具體步驟可以歸納如下：

第一步，參數的收集。收集的參數包括線路參數（線路長度、線路型號、線路阻抗、最大承載能力、停運時間）、發電機參數（發電機容量、停運時間及失效前平均時間）、負荷參數（有功功率、無功功率）。

第二步，在數據文本的基礎上，對網絡可靠性指標進行計算，計算并記錄網絡電量不足的期望值。

第三步，設定初始參數，為建立遺傳算法基因庫做準備。包括染色體長度、群體大小、最大迭代次數、交叉率和變異率。

第四步，建立遺傳算法基因庫。

第五步，通過遺傳算法進行計算。

第六步，收斂判斷。根據步驟4中記錄的“最優值”，確定“最優值”是否收斂，如果它收斂，則采取下一步，如果不收斂，則返回第五步，直到“最優值”收斂為止。

第七步，記錄第6步輸出的最優值，相應的最優解被找到后，對最優解進行染色體解碼分析，得到了相應的實際變量，相應的規劃方案是最優方案。輸出最優規劃方案。

第八步，結束算法。

2.2 同塔多回輸電線路的輸電網規劃應注意的事項

2.2.1 路徑的規劃

第一，曲折系數小、轉角小、特殊跨越少；第二，避開湖泊、沼澤、高山、塌方區域、礦區、強烈地震區、重冰區、沖刷區、重雷區、滑坡區、居民區；第三，便于后續施工、運行與維護工作。在優化輸電網時，必須要正確考慮到各個因素之間的關系，制定出最為經濟、合理的方案。

2.2.2 鐵塔和基礎的規劃

鐵塔和基礎的規劃要考慮同塔多回線路外部承載力、塔身風壓等因素的影響，因為與單線路相比，同塔多回線路外部承載力、塔身風壓等因素的影響，雙倍或者多倍增加了鐵塔的自重及基礎作用力。因此對于鐵塔和基礎的規劃要考慮如何降低鐵塔的自重及作用力。例如對于500kV 或220kV 大截面導線的同塔多回路來說，采用鋼管桁架結構、高強度鋼材等方法來降低外部承載力和塔身風壓。又例如是四回線路，在高壓架空鐵塔的設計中，在選用鋼管桁架構造的同時，還要對接地導線以思考。通常在裝置的時分會發生鐵塔最大負荷

鐵塔和基礎的規劃除了考慮同塔多回線路外部承載力、塔身風壓等因素的影響，還需要考慮同塔雙回線是否安全堅固可靠。選擇結構清晰、簡單的鐵塔型式，對于基礎規劃而言，也要選擇可靠性高、經驗豐富的型式，特別是對于地質條件差的地方要進行灌注樁的基礎準備工作。

2.2.3 導、地線安全系數的規劃

導、低線安全系數是線路安全運行最重要的考慮因素，對于導、地線安全系數的規劃除了考慮耐張桿塔荷載的大小以外，還必須與實際工程中同塔多回線路桿塔使用情況相結合，這樣做既可以滿足導、地線的安全系數規劃，還可以減少工程成本。

2.2.4 絕緣配置的規劃

絕緣配置的規劃，要做到同塔多回線路在雷電過電壓、工頻電壓、操作過電壓等惡略情況下安全可靠運行。因此對于絕緣配置的規劃第一規劃要滿足相關規程，第二要考慮塔多回線路中桿塔和檔距中所有可能的放電途徑，第三適當增加回路導線間的水平距離以適應不同的導線形式。

2.2.5 對地距離的規劃

對地距離的規劃，對于不同電壓等級的同塔多回線路考慮的方面略有不同。例如對于220kV 及以下的同塔多回線路，對地距離主要考慮絕緣方面；對于500kV 的同塔多回線路，對地距離除了考慮絕緣方面，還需要考慮線路的電磁環境影響。

2.2.6 耐雷水平的規劃

同塔多回路線路防雷規劃中應考慮的因素有：降低繞擊率的措施是減小地線保護角；布置塔頭時盡量減少橫擔層數和塔高；減少線路總跳閘次數的措施采用平衡高絕緣；綜合防雷的措施有采取掛接地線或增加地線根數、降低接地電阻等。

3 結束語

綜上所述，采用同塔多回線路架設方式節約了土地占用面積、緩解了緊張的輸電廊道問題，可以說同塔多回線路架設方式具有極高的經濟價值和實用價值。在考慮同塔多回線路架設的規劃過程中，我們要結合實際的同塔多回線路架設工程來考慮，利用實際經驗，采用合適的規劃方法，制定出詳細的、可靠的規劃方案，已解決同塔多回線路架設經濟性和可靠性之間的矛盾問題。