基于模糊粒子群的高壓配網目標網架自適應規劃方法

陳 旭，馬維康，呂夢雪

（國網巴楚縣供電公司，新疆 喀什 843800）

0 引 言

在對輸電網進行規劃的過程中，主要包括2 部分內容，分別是對輸電網網架結構的規劃設計和對輸電線路容量的規劃設計[1]。分析輸電網規劃的根本目的，其主要是確保輸電網的性能能夠達到相應時期輸電能力要求，確保供電的安全性、穩定性[2]。除此之外，最大限度兼顧可靠性運行要求以及輸電網運行階段的經濟性要求，也是電力系統規劃過程中需要重點考慮的因素之一[3]。在此基礎上，為保障電力系統實現健康發展，對于配網目標網架規劃的相關研究加大了力度[4]。

在此基礎上，本文充分考慮了電力系統網架的靈活性和適應性需求，對配電網網架規劃方法進行研究，提出了一種基于模糊粒子群的高壓配網目標網架自適應規劃方法，并通過對比測試的方式，分析驗證了設計方法的應用效果。

1 高壓配網目標網架自適應規劃方法設計

1.1 配電網網架規劃模型構建

配電網網架進行規劃的核心目標是在滿足配網運行環境對應特定約束條件的前提下，使得規劃方案的目標函數為最優解[5]。在此基礎上，本文構建了配電網網架規劃模型，具體可以表示為

式中：f(x)表示配電網目標網架x對應的規劃模型；a表示目標網架規劃的投資回收率參數；b表示目標網架中節點的負荷參數；k表示目標網架規劃的運行維護率參數；l表示配電網目標網架的覆蓋范圍；c0表示目標網架對應區域的電價參數；c1表示目標網架規劃結果中支路過電流的懲罰系數；c2表示當目標網架負荷節點電壓越過額定值時，對應的懲罰系數；τmax表示配電系統最大負荷損耗參數；p表示目標網架規劃運行階段的電能損耗參數；I表示目標網架規劃運行階段的電流參數；U表示目標網架規劃運行階段的電壓參數。

按照式（1），實現對配電網網架規劃模型的構建，為后續的網架自適應規劃提供執行基礎。但是需要注意的是，無論是受可再生能源并網的影響，還是受用電負荷曲線的客觀規律影響，對于配電網網架的規劃都會受到潮流的約束[6]。因此，在后續的規劃過程中，需要充分考慮部分因素。

1.2 基于模糊粒子群的目標網架自適應規劃

在對高壓配網目標網架進行規劃的過程中，考慮設計的節點一般數量較多，對應的負荷參數也不同，因此可以將高壓配網目標網架的規劃理解為是對多個節點的尋優問題[7]。在此基礎上，本文引入了模糊粒子群算法，在具體的計算過程中，將目標網架中的節點作為粒子。模糊粒子群算法的核心是基于分工思想執行的。在具體的規劃過程中，將粒子分為2 類，分別為搜索粒子和跟蹤粒子，并為粒子引入了模糊分組機制。在利用算法對目標網架進行自適應規劃的前期，搜索粒子的數量多，跟蹤粒子數量少。通過這樣的方式，最大限度保證解空間的多樣性，避免出現局部最優問題。在利用算法對目標網架進行自適應規劃的后期，搜索粒子減少，跟蹤粒子增多，通過這樣的方式實現加快算法導向型收斂的速率。模糊粒子群算法對目標網架節點的全局更新方式可以表示為

式中：xij表示第t次迭代跟蹤粒子在配網節點i與節點j之間釋放的信息素；λ表示信息素揮發因子。按照這樣的方式，當第t+1 次迭代跟蹤粒子的信息素與第t次迭代跟蹤粒子信息素在式（1）構建的配電網網架規劃模型中的輸出結果不再發生變化后，則將此時的結果作為配電網網架規劃結果。

通過這樣的方式，實現對高壓配網目標網架的自適應規劃。

2 應用測試

2.1 測試環境設置

在對本文設計的基于模糊粒子群的高壓配網目標網架自適應規劃方法的實際應用效果進行分析階段，本文以某實際的高壓配網網架為基礎開展了對比測試。其中，對照組分別為文獻[5]提出的以低壓側直供潛力為基礎的網架規劃方法和文獻[6]提出的以兼顧經濟性和多階段抗災性能為基礎的網架規劃方法。在此基礎上，對測試高壓配網環境的節點分布情況進行分析，具體如圖1 所示。

圖1 測試高壓配網環境節點分布示意

如圖1 所示，在測試的高壓配網環境中，共包含22 個節點，對節點的具體負荷參數進行統計，得到的數據結果如表1 所示。

結合表1 所示，在測試的高壓配網環境中，節點負荷最大值為1 000 kVA，其中1 號節點為變電站。在此基礎上，采用3 種不同的方法實施對其的規劃設計，并對規劃后的運行性能進行分析。

2.2 測試結果

在對3 種不同網架規劃方法的應用效果進行分析的過程中，本文分別從可靠性、安全性以及供電質量3 個角度展開分析，具體的測試結果如表2 所示。

表2 不同方法測試結果統計表

結合表2 所示的測試結果可以看出，在3 種不同網架規劃方法的測試結果中，對應的可靠性、安全性以及供電質量均表現出了較為明顯的差異。其中，在文獻[6]方法的測試結果中，年戶均停電次數得到了有效控制，由原來的2.12 次/戶下降至1.06 次/戶，其他評價指標雖然與原始值相比均實現了不同程度的提升，但是與現階段的供電需求相比，仍存在較為明顯的不足。在文獻[7]方法的測試結果中，對于年戶均停電次數的控制效果并不理想，具體的數值為1.77 次/戶，與原始值相比僅下降了0.35 次/戶，對其與評價指標參數的具體情況進行比較，雖然部分參數的提升空間與文獻[6]方法相比表現出了一定的優勢，但是中壓線路負載率平均值為53.02%，處于較高水平，表明此時的網架運行負擔較大，這對于安全供電管理要求十分不利。在此基礎上，分析本文設計網架規劃方法的測試結果，其中，年戶均停電次數僅為1.02 次/戶，分別低于文獻[6]方法和文獻[7]方法0.04 次/戶和0.75 次/戶，不僅如此，中壓線路負載率平均值僅為42.35%，分別低于文獻[6]方法和文獻[7]方法7.98 個百分點和10.67 個百分點緩解了供電階段的傳輸壓力。對其余指標的狀態進行分析，也均穩定在90.0%以上，具有明顯優勢。結合上述測試結果可以看出，本文設計的基于模糊粒子群的高壓配網目標網架自適應規劃方法可以實現對目標網架的合理規劃，在提高網架可靠性、安全性以及供電質量方面具有良好的實際應用效果。

3 結 論

在對高壓配網目標網架進行規劃的過程中，不僅要考慮電網柔性不確定因素對于輸電網狀態的影響，也需要從靈活性和適應性角度對其進行綜合研究。為了更好地對規劃方案進行優化調整，本文提出基于模糊粒子群的高壓配網目標網架自適應規劃方法研究，利用模糊粒子群實現對高壓配網目標網架規劃階段的多目標尋優，對應的規劃結果在極大程度上提高了網架的可靠性、安全性以及供電質量，對于實際的供電網絡配置具有良好的實際應用價值。借助本文對高壓配網目標網架規劃方法的設計與研究，希望能夠為最大限度提高配網供電效果提供幫助。