主動配電網的網架規劃與優化運行研究

秦睿

摘要：近年來，隨著我國社會的不斷進步，國家對電能的需求量也越來越高，人們的生活和企業的運轉也越來越依賴電力能源，基于此我國建設的配電網數量也越來越多。而常規主動配電網的網架規劃和運行方案在實際使用過程中存在線路損耗過高的問題，為有效改善這一現狀，需要對常規主動配電網的網架規劃和運行進行優化，以降低其線路損耗。本文將對主動配電網的網架規劃與優化運行進行深入的研究，以提高主動配電網的實用性，更好的保障電力能源的持續供應。

關鍵詞：主動配電網;網架規劃;優化運行

引言：電力能源作為二次能源，是人們賴以生存的物質基礎，其應用范圍已遍布工作和生活各處。在電能需求量不斷提升的今天，主動配電網引起了人們的高度重視和關注。在國家經濟和社會發展過程中，主動配電網作為重要的公共基礎設施，發揮了不可替代的作用。現如今，配電網中不斷接入分布式電源和儲能，也在一定程度上使其配置趨于靈活，但也增加了配電網的復雜性。在社會快速進步的時代中，主動配電網也要順應時代需求不斷進行優化，才能更好的滿足社會和人們的用電需求。

1? 主動配電網概述

1.1 主動配電網的定義

主動配電網是指配電網內部含有分布式或分散式能源， 具有控制和運行功能的電網。在信息技術和通信技術快速發展的時代，配電網控制模式和管理模式發生了巨大的變化，從而產生了主動配電網。與傳統的配電網相比，主動配電網響應速度更快、自動化水平更高、供電更可靠、電能質量較好、耗能較低、工作效率高等。應用主動配電網，無論是對消費者來講還是電網企業來講，都有較大的好處。對于消費者來講，主動配電網的接入更具有靈活性，能夠更好的保障供電的可靠性和電能的質量，同時還能夠節約部分電費支出。對于電網企業來講，主動配電網的應用可以降低電網企業的運行成本，這主要是得益于主動配電網的電能傳輸效率高 。

1.2 主動配電網的特征

主動配電網具有四大特征。第一，該電網具備分布式可控資源。第二，該電網的可觀可控水平較為完善。第三，該電網具備協調優化管控中心。第四，該電網的網絡拓樸結構具有靈活性和可調節性。主動配電網的客觀表現在能夠利用控制中心監測主網、配電網和用戶三方負荷和分布式電源的運行情況。主動配電網的可控表現在分布式電源 儲能等可進行靈活控制。

2? 主動配電網的網架規劃

配電網網架規劃是指根據規劃周期內所需的輸電能力來確定何時何地投建何種類型線路及其回路數，在達到各項技術指標的基礎上實現系統費用最小的電網規劃。一般情況下，配電網網架規劃主要包括確定城市輸電方式、選擇電壓電網、確定布局和規模以及網絡結構四部分。目前，主動配電網網架是采用雙重規劃方式規劃的電網網架。

2.1 雙層規劃理論

雙重規劃理論是指上下層之間相互聯系和傳遞關系的優化，它們并非是獨立分開的。在上下層優化系統中，分別存在各自的目標函數。決策變量為上下層的 相互聯系量，參量為下層子系統決策變量，全面考量各方因素，在允許的范圍內向上層反饋參量，然后求得網架規劃的最優解。

2.2 采用雙層規劃方式規劃主動配電網網架

在配電網負荷量不斷增加的情況下，在維持主動配電網的經濟穩定運行中，網架規劃發揮了重要的作用。采用二進制遺傳算法對已經完成的路線規劃進行雙層規劃，采用編碼形式進行表達，在網架優化中加入普通支路開關、網絡開關和擴展線路開關，并建立上層目標函數，min S0=S1+S2。風力、光伏、儲能容量等 為下層待優化的變量。可將儲能節點作為分布式電源的選址，從而在一定程度上抑制電流波動，并建立下層目標函數，S2=S3+S4+Sloss+S5+S6。上下兩層關系確定完畢之后，開始輸入原始數據，然后對上層決策變量進行編碼、設置參數，隨機獲取初始總群并解碼，即可得到定容選址方案。在將定容選址方案代入到上層函數中，達到收斂條件后就可得到最優網架規劃方案。

3? 主動配電網的優化運行

對主動配電網進行優化運行的目的是在保證電力系統可靠運行的基礎上，有效提高電能的生產效率和運輸效率，同時降低供電成本和網損率。

3.1 10kV 不可轉供電線路的優化運行

在對10kV不可轉供電線路的運行進行優化時，主要從有無聯絡關系著手。一是有聯絡關系的線路。如果線路處于最大負荷運行，其中一回路存在開關故障或計劃停運現象時，其負荷無法通過兩次以上的轉供電倒閘操作，就需要轉由其他線路供電。這種情況的優化措施為：先要對限制轉供電的線路進行改造， 使其能夠順利完成供轉供電。若無法進行改造，則需要新建聯絡線路，用以完成負荷的轉供電。二是無聯絡的線路。這種線路在進行單輻射供電時僅通過一條10KV線路完成，一旦發生開關故障或計劃停運現象時，將無法實現負荷轉供電。這種情況的優化措施為：主干線末端五千米內的10KV 線路聯絡在一起，然后改造阻礙轉供電的線路，用以完成負荷的轉供電。

3.2 主動配電網的整體優化運行

在主動配電網整體進行優化運行時，應從風電、光伏發電、熱電聯供系統優化入手。根據主動配電網的運行特點，可采用節能減排的優化方案。為使網損率降到最小，可采用配電網重構方式進行網絡拓撲，這主要是因為網絡拓撲與受網絡約束的分布式電源發電計劃之間存在關聯。主動配電網重構有兩種形式，一是正常重構，二是事故重構。顧名思義，正常重構是指在正常運行狀態下進行的，通過控制開關的開閉情況，來改變網絡拓撲，以此來提高電壓質量和降低網損率。故障重構是指在發生故障之后，為恢復供電對供電線路徑和供電范圍進行的優化，其目的是為了減少停電的損失，更好地保障廣大用戶的正常用電。當目標函數確定好后，需要輸入已知發電機類、節點類、支路類等數據，然后按照十進制編碼，將小環網開關號作為基因，對所有環網中的開關組合進行搜索，根據產生的網絡拓撲的合理性，來計算最優潮流，當最大迭代次數完成之后，所得到的結果就是優化運行的最優解。

結束語：

綜上所述，在我國主動配電網的未來發展中，主動配電網網架規劃與優化運行是其發展的重要內容，同時也是時代進步的必然要求。為更好地控制電纜化，還需要不斷的提高網架結構和自動化設計方案，以保證配電網的運行效果達到最佳。與此同時，在解決我國供電需求問題時，也是提高能源利用效率的過程，通過主動配電網的網架規劃和優化運行，不僅提高了供電效率，保證了電能質量，還能夠有效的降低網損率，這對電網企業的節能發展非常有益，使我國的電網企業實現了經濟性的持續發展。

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