浅谈中压配电网网架结构优化

浅谈中压配电网网架结构优化

摘要：配电网网架优化是指在满足对用户供电和网络运行约束的前提下，寻求一组最优决策变量使目标函数最小；是一个多目标、多阶段、离散的、非线性、受约束的混合整数规划问题。配电网网架结构优化是配电网研究的重要内容，也是一种新的缓解能源危机的方式，特别是近年来因供电问题导致我国城镇区域常常出现电力供应紧张，陈旧、没有规划的配电网结构越来越不能满足我国当下经济发展的要求。主要结合中压配电网的形成和特点以及遇到的问题，对优化中压配电网网架结构的具体措施进行了分析。

关键词：中压；配电网；网架；结构优化

近年来，随着我国经济的发展，人们对用电的需求量不断增加，电力的正常供应成为人们首要关注的问题。而如何优化配电网的结构，满足我国经济发展的需求，是我们探讨的重点。中压配电网的结构优化是电网现代化建设的重要部分，也是提高线路和设备使用率的重要手段之一，同时也是电力发展的必然趋势。

一、中压配电网架结构规划的必要性

在电力市场的影响下，配电网的建设、改造和运行管理，都要适应电力市场的变化，因此中国投入巨额资金来进行城乡电网改造。在这种形势下，选择一种符合中国电力行业的实际情况、既有较好经济性又有较高可靠性的配电方式是摆在大家面前的一项迫切任务。

中压配电网按高压变电所的布局划分成若干相对独立的分区配电网，各分区网有明确的供电范围，习惯做法是不交叉供电。因此，中压配电网应有一定的冗余度，当负荷转移时不致使配电网中的元件过负荷。为避免浪费投资，新建的主干线、开闭所和配电所的兴建均应按发展规划的规模一次建成，在相当长时间内不需要更换，不再扩建。因此，在建设或改造中压配电网前，对其进行规划就显得极其重要和迫切。

在城市电网中，对于负荷密集区，大多建有配电所，再从配电所直接向用户供电。对配电网进行规划时，通常都是把配电所的布局和网络接线分开来进行。一般是根据预测的负荷分布进行优化计算，确定供电区内最佳的配电所数及其规模，然后在此基础上进行网络规划计算，确定在给定目标条件下的最佳网络结构。

通过中压配电网架结构规划，不仅可以节约大量投资、降低网损、减少停电范围和时间，而且能够提高电能质量等，是配电网络规划中至关重要的一个环节。但是由于配电网络十分复杂且具有诸多不确定性，采用传统的优化方法不能获得满意的优化结果。而且随着电力市场的深入发展和电力行业的机制改革，竞争越演越烈，传统方法已经远远不能满足现代电力系统的要求。以计算机为工具，采用新技术、新方法对中压配电网进行优化规划已在电力界达成共识，其中遗传算法就是其中应用较为广泛的一种。

二、中压配电网的形成及特点

配电网由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿电容以及一些附属设施等组成，它在电力网中起着重要的分配电能作用。它的种类很多，如按常用的电压等级分，可分为高、中、低压三个等级的配电网。高压配电网是指电压在35-110kV之间的配电网，中压是指6-10kV之间的配电网，低压是指220-380V之间的配电网。而按照配电网所提供电流的区域可分为城镇配电网、农村郊区配电网、工厂配电网。城镇配电网是指集中给城镇等中心、人口密集地区供电的电网；农村郊区配电网是指相对人流较稀少的区域的电网；工厂配电网是指负荷度大、用电量多的工业区域的网络设施。城镇是居民众多，经济发展水平快，且用电量大、高负荷密度的电力系统的主要区域。由于配电网网架存在问题，特别是中压配电电网的落后，导致常常出现有电送不出、时常停电等情况，这样既违背了对配电网的可靠、安全、质量等要求，也给城镇居民用户带来了不便。[1]如何优化中压配电网网架结构是当前配电网急切需要解决的问题与难点。

中压配电网络主要是向一些电力网小的地区供电，它属于电力系统的最后步骤，有序合理把电流分配给用电方，即直接受益人是用户，所以直接影响着居民的电力情况，也间接反映出供电电网的质量与经济效益。它的目的就是将电能安全、可靠、高效、合理地分配到相应的场所。20世纪90年代以来，我们已经对电力系统中配电网事业给予重视，并开展了相关方面的工作，如通过通信渠道联系，在配电网调度中心建立主站系统，从而达到监控的功能；建设各种类型的自动化反馈线，这种反馈自动设备管理可以及时反馈出由短路故障引发的停电时间，在最短的时间内恢复供电。这些方法都可以提高供电的可靠性与有效性。

针对中压配电网络的情况，特总结出了如下几个特点：中压配电网处于城镇中心或是电力集中使用的区域，能够敏捷反馈出所有接线的用户的使用情况，且质量好坏反馈快速；有时供电实际情况会与用电用户所想要得到的结果不同且具有差异性；配电网络的使用情况是灵活的，但如果通过人员的计算来管理则是不妥当的，具有很大的滞后性；配电电网一般是针对满足高峰期、高负荷确定的，由于用户差异性，使不同的配电线路的负荷与功率都不同，很难实现高效的控制和及时有效判断问题产生的原因。

结合以上的特点，如在第一时间内出现输电线路故障时，就可以通过配电网网架优化来改变这种情况。如改变负荷的电压，由高负荷转为低负荷线路。或是通过自动化的优化，便于基于网络快速进行调节；或加强配电线路与相关设备的质量，延长使用寿命。

三、中压配电网的现状及问题

随着各种用电危机的出现与事故的发生，电网建设的力度不断增强，各学术研究人员针对配电网的特点，也提出了很多有用的规划与计划来完善各种模型，进行配电网的分析研究，并取得了可观的成果，[2]使得配电网的建设有了质的飞跃，也走向了正规、合理化。但我国对中压配电网的重视度相比国外还是不够

的，再加上我国的地理形势复杂，电能输送规模巨大，在中压配电网方面还存在一些问题。

（1）因为前期对中压配电网的重视度不高，所以少了很多的勘测与考察、规划等，又因为各区域没有一个统一的领导与标准，如哪里需要用电就牵线过去，并未考虑实际情况，所以导致我国配电网的设置分布不合理，供电线路较长，损坏较严重，有的地方电源充足，有的地方电源不足，甚至还会出现无电使用的情况。