20kV配電網(wǎng)的檢修優(yōu)化研究

石　磊,邢立強,孫麗萍（國網(wǎng)云峰發(fā)電廠,吉林　集安　134200）

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20kV配電網(wǎng)的檢修優(yōu)化研究

石磊,邢立強,孫麗萍
（國網(wǎng)云峰發(fā)電廠,吉林集安134200）

摘 要：針對故障發(fā)生前，如何及時預(yù)防與制止配電網(wǎng)系統(tǒng)故障，并在發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障位置后及時作出相應(yīng)的措施。從停電時間管理的統(tǒng)一化、檢修人員的編制、停電過程的經(jīng)濟損失、網(wǎng)損及電網(wǎng)運行的經(jīng)濟可行性、列出綜合優(yōu)化函數(shù)，同時對解網(wǎng)對擴大系統(tǒng)故障連鎖的評估、互斥設(shè)備的檢修、系統(tǒng)潮流與節(jié)點的參數(shù)校驗等方面進行了條件約束，并且從經(jīng)濟、線損、供電范圍角度出發(fā)以改進電網(wǎng)結(jié)構(gòu)為切入點引入20kV配電網(wǎng)，以優(yōu)化以上問題為目標，搭建了一種蟻群風險評估數(shù)學模型，實現(xiàn)對20kV配電網(wǎng)的檢修優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；配電網(wǎng)檢修；蟻群算法；檢修優(yōu)化

1　引言

與配電網(wǎng)對應(yīng)的檢修計劃的調(diào)整與制定直接影響著企業(yè)與用戶的用電時間，電能質(zhì)量，從更高的層面來說影響著整個系統(tǒng)的供電指標和運行安全，在檢修計劃中，除了在對設(shè)備的測量評估、對內(nèi)部裝置的檢測、進行有選擇性的更替設(shè)備之外還需要對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)和負荷參數(shù)變動而引發(fā)的具體環(huán)節(jié)作出合理的優(yōu)化處理。[1]因此，配電網(wǎng)檢修計劃的優(yōu)化要從電網(wǎng)的可靠運行、經(jīng)濟運行、檢修人員的編制等諸多角度進行考慮。

2　蟻群算法的研究背景

生命進化學科在仿生學中發(fā)現(xiàn)，數(shù)額巨大的蟻群在發(fā)現(xiàn)食物到轉(zhuǎn)移食物過程中每個螞蟻之間都會有著相互配合，分工合作的影子在其中。面對此現(xiàn)象，不少學者提出了與蟻群算法相關(guān)的諸多方法，如Stutzle等人提出了一種MMAS算法，器基本思想是對路徑上的信息素進行限制，對信息素進行局部更新，以期克服停滯問題，再如對蟻群收斂性的研究的基于吸收態(tài)Markov過程的蟻群算法數(shù)學建模。后來蟻群算法被逐漸應(yīng)用于計算機領(lǐng)域中并通常用于在復雜而龐大的數(shù)字信息中，通過每個螞蟻的信息交流尋找到特定信息而最終確定的最優(yōu)路徑[2]。

3　蟻群風險評估優(yōu)化算法

3.1計算流程

將系統(tǒng)中的各個節(jié)點和線路進行編號，記錄節(jié)點的平均電壓和平均負荷和線路的參數(shù)。

在T=1時，將約束條件設(shè)定并帶入進而求取第一條優(yōu)化路線函數(shù)F1，然后確定ΔT進行第二條優(yōu)化路線函數(shù)。

通過蟻群算法將所有優(yōu)化路線組和成分布函數(shù)。在經(jīng)過評估后確定最優(yōu)的選擇。

3.2目標函數(shù)

F為綜合優(yōu)化函數(shù)，當T=1時，根據(jù)蟻群算法中氣味標記得到第一條路徑，將其表示為綜合優(yōu)化函數(shù)

其中Fa為保持可靠性最高的重要負荷供電的最低成本，F(xiàn)b為重要線路和隔離開關(guān)的最低成本，F(xiàn)c為滿足次級負荷供電的最低成本。

其中，j節(jié)點未檢修時Hj為0，j節(jié)點維修時Hj為1。R1為每小時帶電操作檢修人員的成本，R2為每小時操作檢修的人力成本，R3為每小時運行人員的成本，L為線損電量，c為電價，H為所有檢修處擱置電量。

其中，Gs為隔離開關(guān)、刀閘等成本。

其中，Qi為次級負荷的供電線路。

3.3約束條件

T時段拓撲和潮流中，節(jié)點電壓約束為Umin≤Ux≤Umax[6]，無功和有功約束為Qmin≤Qx≤Qmax；Pmin≤Px≤Pmax。其中，Umin，Umax為滿足負荷點所設(shè)定的最大電壓及最小電壓；Pmin和Qmin為設(shè)定的最小有功和無功值；Pmax和Qmax為設(shè)定的最大有功和無功值。

為了盡量避免電氣設(shè)備之間的電氣孤島效應(yīng)，對檢修設(shè)備的先后時間和時間間隔做出了約束，Ti≥Tj+ΔT;Ti和Tj∈T。其中，Ti和Tj是第i,j設(shè)備檢修的起始時間。

3.4電網(wǎng)經(jīng)濟風險評估

其中，p是每條路線經(jīng)濟損失的百分數(shù)。

3.5事故連鎖發(fā)生評估

其中，y為該處重復故障的概率；y1為該時間段首次故障的概率；y2為該時間段二次故障的概率；y3為該時間段三次故障的概率，當再有可能發(fā)生第四次故障時則改變路線和參數(shù)設(shè)置。

4　結(jié)語

在現(xiàn)有的配電網(wǎng)檢修的模型基礎(chǔ)上搭建數(shù)學模型，通過蟻群風險評估算法對配電網(wǎng)檢修進行了優(yōu)化。經(jīng)過以上分析，該模型可以滿足對負荷密集的城市供電，使城市配電網(wǎng)的可靠性得到提高、供電范圍得到擴大、并有效地減少了線路損耗，在給企業(yè)和居民用電提供充分的保證的同時，也使得與之相配合的檢修工作更安全、經(jīng)濟的進行，故此模型具有實際的應(yīng)用價值。

參考文獻：

[1]李威武.城市10kV配電網(wǎng)規(guī)劃及建設(shè)[J].中國電力教育,2012(12):142-143.

[2]夏亞梅,程渤,陳俊亮.基于改進蟻群算法的服務(wù)組合優(yōu)化[J].計算機學報,2012(02):2270-2281.

[3]黃弦超,張粒子.配電網(wǎng)檢修計劃優(yōu)化模型[J].電力系統(tǒng)自動化,2007(01):33-37.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.244