输配电网络规划的优化方法

输配电网络规划的优化方法

发表时间：2017-01-17T13:56:20.383Z 来源：《电力设备》2016年第24期作者：马春璞

[导读] 能够满足社会公众及美观、环保的要求。在满足上述要求的前提下，还可以使电力企业获得最大的社会效益和经济效益。

(巴彦县供电有限责任公司黑龙江哈尔滨 151800)

摘要：现阶段，随着我国经济的迅猛发展，人们对电力的需求较之以往有了大幅度增长。由于种种客观因素的存在，使得很多地方的电网较为薄弱，这一情况严重影响了电能的合理分配，从而造成电力紧张的局面日益加剧。作为电力系统中较为重要的组成部分之一的输配电网络，其不仅是整个系统中最主要的负荷中心，而且也是城市建设的关键性基础设施之一。为了确保电网运行的经济性、安全性和可靠性，对输配电网络进行规划显得尤为重要。基于此点，本文首先对输配电网络规划进行概述，并在此基础上提出输配电网络规划优化的具体方法。

关键词：输配电网络；规划；优化方法

一、输配电网络规划概述

（一）输配电网络规划的目的

输配电网络规划主要是指通过科学、合理的方法来确定规划区在何种条件下进行电力设施改扩建或是新建，其最终目的为了有效地确保输配电网络在未来能够满足如下需求：其一，各类电网技术以及负荷发展的要求，借此来为电力用户提供安全可靠的电能；其二，能够满足城市规划的要求；其三，能够满足社会公众及美观、环保的要求。在满足上述要求的前提下，还可以使电力企业获得最大的社会效益和经济效益。

（二）输配电网络规划的重要意义

对输配电网络进行规划具有以下几个方面的意义：其一，通过对输配电网络进行规划，能够有效地降低电力系统中的网络损耗，这样有助于提高电网未来的运行效益；其二，利用科学合理的网络规划，可以准确地确定出变电站的具体位置、容量及其相应的供电范围，这样能够有效地减少系统跨区域的交叉供电，从而有利于提高系统的运行管理效率；其三，通过对输配电网络结构进行规划，能够极大程度地提高系统的供电安全性和可靠想。由于配网结构的合理性对配电自动化设施的投资效益有着直接影响，所以对配网进行规划既是配电自动化实施的基础，也是提高系统投资效益的最佳途径。

（三）输配电网络规划的特点

就输配电网络规划而言，因配网的特殊性，导致整个规划过程变得非常复杂，其特点主要有以下几个方面：其一，多目标性。输配电网络规划不但要求投资成本少，而且还要求占地面积小、安全性及可靠性高、环境污染低，基于如此之多的要求，造成规划中存在多目标综合衡量的好坏问题；其二，多阶段性。在整个规划过程中，为了尽可能避免盲目性和短视行为等情况的发生，必须从长远的角度上来对电网的整体布局加以考虑，这就要求在当前的规划中应合理计算出各条待选线路对未来各个阶段的实质性影响；其三，非线性。输配电线路的投资费用以及可靠性等指标都属于非线性；其四，不确定性。由于电网中未来的负荷情况、发电量以及线路投资等都有可能受到各种外在因素的制约及影响，从而导致这些关键值都无法用一个确定值来进行处理。

二、输配电网络规划优化的具体方法

近些年来，我国在输配电网络规划优化方法上的研究也取得了巨大的进展，并且国外一些效果较好的优化方法也在网络规划中得到了充分应用。下面介绍几种当前比较常见的输配电网络规划优化方法：

（一）启发式优化法

启发式优化方法主要是指以最为直观的分析作为计算依据的一种算法。通常情况下，该方法是基于系统中某一个性能指标对可行路径上一些线路的灵敏度，并按照特定的原则，逐步迭代直至得出符合具体要求的方案。这种优化方法的特点是计算时间较短、灵活、直观，并且方便认为参与及决策，还可以给出满足实际工程要求的最优解；其缺点是很难选择出不但便于计算且又能反映出实质性规划问题的性能指标，同时在配网规模较大时，由该方法得出的所有方案具体差别都不是很大，所以很难选择出最优方案。

（二）专家系统

该系统主要是由规则库及推理机这两部分组成，其中规则库里面储存着大量规划专家在实际工程中的实践经验和建议，而推理机的主要作用是负责推理，即可以按照规则库中的相关信息进行分析、判断，并由此推导出结论。专家系统最大的特点之一是具有逻辑推理、符号表达以及渐进式搜索等能力。该系统目前已经被广泛应用于实际规划当中，其优越性也随之得以彰显。但是由于专家系统所获取的数据信息不完全，从而导致可靠性不高。

（三）数学优化法

该方法主要是指利用数学模型来对输配电网络规划中相关问题进行描述，并以一定的算法求解，进而获得满足实际系统要求的最优规划方案。由于该方法充分考虑了电网决策变量与运行变量之间的关系，并将实际规划中的问题以优化的方法求解，所以从理论的角度上讲其更加严格，也有效地确保了方案的最优性。

（四）智能优化算法

智能优化算法是一种基于随机化技术的网络规划优化方法，目前已经获得较为广泛的应用，根据大量的实践表明，智能优化算法较之传统优化算法具有更好的全局优化能力。较为常用的主要有以下几种：

1、遗传算法。该方法是模拟生物进化过程的一种方法，因其具有独特的优越性，故此在电力系统中的各个领域都获得了较为广泛的应用。它通过列出或是随机产生一组待选择的规划方案当做祖先，经过编码之后便可以生成多个数据信息，再通过交叉、变异后便可以产生出更多的结果，最后系统会在这些结果中选出最优的一个结果作为最佳方案。

2、进化规划算法。这种方法最大的特是无需对变量进行编码和解码，比遗传算法更适合对问题进行连续优化。在应用该方法进行输配电网络规划时，只需要考虑电网中列出的待选线路，并计算出合理的潮流分布，然后再去除掉潮流中小于特定阀值的支路后，便可以获得最优的方案。

3、模拟退火算法。这是一种基于金属退火机理而建立起的全局优化方法，适用于大型组合优化问题，其主要是利用随机搜索技术从某

一特定概率中找出目标函数的全局最优解。该算法的核心在于模仿热力学中液体结晶的退货过程。该计算方法在输配电网络规划中常被应用于变电站型号及位置的优化当中。

4、禁忌搜索算法。这是一种基于禁忌技术的启发式搜索算法，其主要是利用一个禁忌表记录曾达到过的局部最优点，并在下一次的搜索中不再对这些最优点进行搜索，以此来避免落入局部最优解。该方法在输配电网络规划的实际应用中，效果比较良好。

5、蚁群优化算法。这是一种新型的组合优化算法，主要受蚂蚁觅食启发演变而来的，它具有正反馈及分布式计算等特点，目前已在输配电网络规划中获得初步应用。

6、人工神经网络。虽然该方法具有并行处理的优势，但由于训练的过程较为耗时，而且很容易局限于局部最优解，故此在输配电网络规划中应用的较少。