配電網(wǎng)分析及其運(yùn)行方式優(yōu)化方法研究

黃 蔚

（中國礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院，江蘇 徐州 221005）

配電網(wǎng)擔(dān)負(fù)著電力系統(tǒng)與用戶聯(lián)系、向用戶供應(yīng)電能和分配電的重要功能，是電力系統(tǒng)中二次降壓變電站低壓側(cè)直接或降壓后向用戶供電的網(wǎng)絡(luò)，在電力系統(tǒng)及電力系統(tǒng)自動(dòng)化管理中占有非常重要的地位。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃模型已無法滿足配電網(wǎng)要求的可靠性、投資回報(bào)、環(huán)保、美觀、占地線路走廊等多種屬性。配電自動(dòng)化是利用現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將配電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)、離線數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和地理圖形進(jìn)行信息集成，構(gòu)成完整的自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)正常運(yùn)行及事故狀態(tài)下的監(jiān)測、保護(hù)、控制以及用電和配電管理的現(xiàn)代化。

1 配電網(wǎng)分析

1.1 配電網(wǎng)絡(luò)模型及其分析

配電系統(tǒng)的物理特性的數(shù)學(xué)描述稱為數(shù)學(xué)模型，只有將配電系統(tǒng)化為數(shù)學(xué)模型才能用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析計(jì)算，因此，建立和維護(hù)好配電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是用好高級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)的前提條件。配電網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型包括：線路、變壓器、電容器、負(fù)荷和發(fā)電機(jī)組等，它們按變電站電壓等級(jí)排列，其中前兩項(xiàng)為串聯(lián)元件（稱為雙端元件），后三項(xiàng)為并聯(lián)元件（稱為單端元件）。還有網(wǎng)絡(luò)保護(hù)、熔斷器、斷路器和開關(guān)等邏輯元件，不反映在計(jì)算中，卻反映在控制功能上，即網(wǎng)絡(luò)接線分析。網(wǎng)絡(luò)接線分析將網(wǎng)絡(luò)的物理模型（結(jié)點(diǎn)模型）轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型（母線模型）。網(wǎng)絡(luò)接線分析一般分為母線分析和電氣島分析兩個(gè)步驟來完成。母線分析是將由閉合開關(guān)連接在一起的結(jié)點(diǎn)集合為一條母線；電氣島分析是通過線路和變壓器將母線連接為電氣島。

1.2 配電網(wǎng)狀態(tài)分析

配電網(wǎng)的運(yùn)行指組成配電網(wǎng)系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié)都處于執(zhí)行其功能的狀態(tài)。系統(tǒng)運(yùn)行分為正常運(yùn)行狀態(tài)、檢修狀態(tài)和故障運(yùn)行狀態(tài)。配電網(wǎng)運(yùn)行包括了所有這些狀態(tài)及其相互間的轉(zhuǎn)移。各種運(yùn)行狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移需通過不同控制手段來實(shí)現(xiàn)。在配電網(wǎng)中，配電網(wǎng)的規(guī)劃比較關(guān)注中長期的網(wǎng)架及設(shè)備狀態(tài)，而調(diào)度的運(yùn)行方式比較關(guān)注在線的配電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，配電網(wǎng)運(yùn)行方式的優(yōu)化可以說是介于兩者之間的一個(gè)狀態(tài)，它要求準(zhǔn)實(shí)時(shí)，在較短的時(shí)間內(nèi)，可以給出運(yùn)行方式優(yōu)化的建議，給調(diào)度員提供操作參考，但是配電網(wǎng)運(yùn)行方式的優(yōu)化離不開配電網(wǎng)網(wǎng)架狀態(tài)的制約；對(duì)各種電力設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，改變配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行，稱為配電網(wǎng)運(yùn)行方式的優(yōu)化。

2 配電網(wǎng)運(yùn)行方式優(yōu)化意義及方法

2.1 運(yùn)行方式優(yōu)化意義

配電網(wǎng)運(yùn)行方式優(yōu)化可以提高配電網(wǎng)絡(luò)的供電能力和可靠性，降低配電網(wǎng)絡(luò)損耗，另一方面也可以節(jié)約國家基礎(chǔ)建設(shè)投資，使有限的投資發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。具體來說，應(yīng)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①配電網(wǎng)運(yùn)行方式優(yōu)化是電力企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃的重要組成部分；②科學(xué)的配電網(wǎng)運(yùn)行方式優(yōu)化是提高系統(tǒng)投資效益的最有效途徑；③科學(xué)的配電網(wǎng)運(yùn)行方式優(yōu)化有利于系統(tǒng)的運(yùn)行管理，提高系統(tǒng)管理和運(yùn)行效率；④配電網(wǎng)運(yùn)行方式優(yōu)化水平的高低，是配電自動(dòng)化水平的綜合體現(xiàn)，配電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化運(yùn)行是配電自動(dòng)化的重要內(nèi)容；⑤科學(xué)的配電網(wǎng)運(yùn)行方式優(yōu)化是配電自動(dòng)化規(guī)劃和實(shí)施的基礎(chǔ)；⑥科學(xué)的配電網(wǎng)運(yùn)行方式優(yōu)化，可以降低系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗，提高系統(tǒng)的供電可靠性，極大提高電網(wǎng)的運(yùn)行效益，最終實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的良性發(fā)展。

2.2 配電網(wǎng)運(yùn)行方式優(yōu)化方法

2.2.1 方案權(quán)重判斷法

運(yùn)用方案權(quán)重判斷法，可以根據(jù)樹葉屬性共建立7個(gè)方案判斷矩陣，這一過程的實(shí)質(zhì)是數(shù)據(jù)的標(biāo)量化。方案屬性決策表中數(shù)據(jù)存在以下問題：①定性數(shù)據(jù)也需通過標(biāo)量化手段轉(zhuǎn)換為規(guī)范化的定量數(shù)據(jù)；②表中的定量屬性雖已量化，但其量綱和數(shù)量級(jí)不統(tǒng)一，無法直接比較，需規(guī)范化處理。要綜合這些屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行定量評(píng)判，就必須將其標(biāo)量化。采用AHP的相對(duì)標(biāo)量法，形成7個(gè)方案權(quán)重判斷矩陣，每個(gè)矩陣代表了一個(gè)對(duì)應(yīng)于某個(gè)指標(biāo)的方案權(quán)重判斷矩陣，如矩陣 A1代表跟配變之間負(fù)載率不平衡度指標(biāo)相關(guān)的方案權(quán)重判斷矩陣，這樣可以對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化。

2.2.2 權(quán)重判斷矩陣法

運(yùn)用權(quán)重判斷矩陣法，首先要將整個(gè)AHP計(jì)算過程圍繞層次結(jié)構(gòu)圖展開，其最終目的是求出各方案對(duì)總目標(biāo)的相對(duì)重要性評(píng)分，稱為綜合權(quán)重，綜合權(quán)重的大小即代表了該方案的相對(duì)優(yōu)劣。而求綜合權(quán)重前，必須求解層次結(jié)構(gòu)中的局部權(quán)重。局部權(quán)重分為兩類：①各方案就某屬性而言的相對(duì)優(yōu)越性，稱為方案權(quán)重，要求得A、B、C的方案權(quán)重，又分別需要計(jì)算其下一級(jí)子屬性的方案權(quán)重和屬性權(quán)重；②同層屬性對(duì)于上一層父屬性的相對(duì)重要性，稱為屬性權(quán)重，如要求得各方案就總目標(biāo)G的綜合權(quán)重，就需要先求得方案對(duì)G的子屬性A、B、C的方案權(quán)重以及A、B、C對(duì)G的屬性權(quán)重。按這種方法，最終需要獲得方案關(guān)于最底層樹葉屬性的權(quán)重，一層一層向上，計(jì)算出方案的綜合權(quán)重，作為該方案的配網(wǎng)綜合評(píng)價(jià)評(píng)分。

3 結(jié)束語

配電網(wǎng)自動(dòng)化是配電系統(tǒng)發(fā)展的必由之路，它是電力企業(yè)適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展、人民生活水平不斷提高和提高社會(huì)效益及企業(yè)自身經(jīng)濟(jì)效益的具體體現(xiàn)。

1 邢益健.探討配網(wǎng)自動(dòng)化的重要性及其相關(guān)技術(shù)[J].科技資訊，2009（29）

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3 王興剛.從智能微網(wǎng)到智能配電網(wǎng)的分析[J].云南電力技術(shù)，2009（4）