考慮單位供電能力費(fèi)用的主變聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

葛少云，張凱，劉洪，韓俊

（天津大學(xué)智能電網(wǎng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300072）

考慮單位供電能力費(fèi)用的主變聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

葛少云，張凱，劉洪，韓俊

（天津大學(xué)智能電網(wǎng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300072）

針對(duì)城市高速發(fā)展中存在的通道走廊不足、變電站布點(diǎn)等問題，提出了基于供電能力的配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的模型和算法。以滿足區(qū)域負(fù)荷需求、簡化聯(lián)絡(luò)通道、減少建設(shè)費(fèi)用為主要目的。首先，在明確了供電能力及配電系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)概念的基礎(chǔ)上，確定了配電系統(tǒng)最大供電能力的計(jì)算方法；其次，建立了以單位供電能力費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型，并考慮了聯(lián)絡(luò)支路長度、區(qū)域負(fù)荷需求、主變站間聯(lián)絡(luò)通道數(shù)目等具體約束；最后，采用了改進(jìn)的遺傳算法對(duì)該模型進(jìn)行優(yōu)化求解，通過實(shí)際配電網(wǎng)算例分析驗(yàn)證了該模型和算法的正確性和有效性。

配電系統(tǒng)；供電能力；聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化；遺傳算法

當(dāng)負(fù)荷隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展日益增大，原有的中壓配電網(wǎng)不能滿足負(fù)荷需求時(shí)，按照傳統(tǒng)的規(guī)劃原則可以依靠增加新的供電饋線或建設(shè)新的變電站來滿足負(fù)荷需求[1]。但目前城市用地緊張的情況使得獲得新的供電饋線通道或變電站站址十分困難。沿著傳統(tǒng)思路很難在降低建設(shè)規(guī)模、減少土地資源消耗和滿足各級(jí)各類電力用戶負(fù)荷需求之間達(dá)到很好的平衡。

解決上述問題的一個(gè)思路是在日益發(fā)展壯大的互聯(lián)配電網(wǎng)絡(luò)中充分挖掘現(xiàn)狀中壓配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線路的作用，加大變電站站間負(fù)荷轉(zhuǎn)帶能力。在這種情況下配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)就發(fā)揮了提高系統(tǒng)供電能力、增強(qiáng)供電可靠性、增加負(fù)荷轉(zhuǎn)帶路徑、提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行靈活性等重要作用[2]。另外大量建設(shè)聯(lián)絡(luò)對(duì)投資、聯(lián)絡(luò)通道走廊等方面都提出了更高要求。因而在不降低可靠性和配電網(wǎng)負(fù)載率的同時(shí)簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、節(jié)省投資、減少通道走廊的占用就成為目前配電網(wǎng)發(fā)展建設(shè)中亟需解決的問題。

文獻(xiàn)[3]提出了基于聯(lián)絡(luò)有效性的配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)簡化方法，但必須針對(duì)每條聯(lián)絡(luò)支路分別計(jì)算其有效度，并且聯(lián)絡(luò)支路增減的順序也會(huì)對(duì)最后結(jié)果造成影響，只是對(duì)已有聯(lián)絡(luò)對(duì)供電能力的影響大小給出了評(píng)價(jià)，只適合解決現(xiàn)狀配電網(wǎng)近期小規(guī)模的改造問題，并沒有從規(guī)劃的整體角度給出聯(lián)絡(luò)方案。文獻(xiàn)[4]以加權(quán)Voronoi圖結(jié)合后退尋優(yōu)法優(yōu)化站間主變聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但只是理論上給出了站間主變的聯(lián)絡(luò)關(guān)系，沒有具體的聯(lián)絡(luò)支路的數(shù)目和方案。為此，本文以提升供電能力、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為出發(fā)點(diǎn)，提出基于供電能力的配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型，并采用遺傳算法對(duì)模型進(jìn)行求解。

1 配電系統(tǒng)供電能力理論

1.1 供電能力及配電系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)基本概念

定義1電網(wǎng)供電能力是指一定供電區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)在滿足N-1準(zhǔn)則的條件下最大能滿足的用戶用電的能力，電網(wǎng)供電能力的大小取決于變電站站內(nèi)供電能力和電網(wǎng)供電轉(zhuǎn)移能力[5]。

變電站站內(nèi)供電能力是以變電站為分析單位，在不考慮網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷轉(zhuǎn)移的情況下，獨(dú)立的某一變電站在滿足N-1條件下的最大負(fù)荷供應(yīng)能力。電網(wǎng)供電轉(zhuǎn)移能力指一定供電區(qū)域內(nèi)的變電站在站內(nèi)變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，在不中斷供電的情況下，將其所供負(fù)荷切換至直接相連的臨近變電站的最大能力。提升電網(wǎng)轉(zhuǎn)移供電能力的措施主要是增加站間主變的負(fù)荷轉(zhuǎn)移通道以轉(zhuǎn)帶負(fù)荷。

定義2聯(lián)絡(luò)通道是指變電站間主變的聯(lián)絡(luò)支路的集合，是一個(gè)物理上的連接概念，不包含實(shí)際的出線數(shù)目。

本文重點(diǎn)通過優(yōu)化某一供電區(qū)域主變間的聯(lián)絡(luò)關(guān)系以及具體的聯(lián)絡(luò)支路的數(shù)目來達(dá)到配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的，不考慮分布式電源的影響。

1.2 供電能力優(yōu)化計(jì)算方法

文獻(xiàn)[6]的供電能力計(jì)算模型提出了計(jì)及主變過載和聯(lián)絡(luò)容量約束的配電系統(tǒng)供電能力計(jì)算方法，明確了站間轉(zhuǎn)移負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)供電潛力的作用，并考慮了二次轉(zhuǎn)供過程和主變負(fù)載率均衡約束?？梢詫⑵渥鳛閮?yōu)化模塊中供電能力的計(jì)算工具，以此模塊計(jì)算出來的區(qū)域供電能力即為考慮了主變N-1校驗(yàn)及過載主變負(fù)荷二次轉(zhuǎn)供過程的區(qū)域最大供電能力，方便與遺傳算法的結(jié)合調(diào)用。

2 配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型

在第1節(jié)明確了配電網(wǎng)供電能力基本概念的基礎(chǔ)上，本節(jié)將給出基于供電能力的配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型。

2.1 目標(biāo)函數(shù)

以單位供電能力費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型，具體表達(dá)式為

式中：PSC（L）為研究區(qū)域供電能力；L為表示站間主變聯(lián)絡(luò)容量約束的主對(duì)角線為0的對(duì)稱矩陣；lij表示第i號(hào)和第j號(hào)主變間的聯(lián)絡(luò)容量約束，即第i號(hào)和第j號(hào)主變間所能轉(zhuǎn)帶的最大負(fù)荷；N∑為研究區(qū)域主變總數(shù)；FStation為研究區(qū)域變電站建設(shè)總費(fèi)用；fk為第k個(gè)變電站的建設(shè)費(fèi)用；MΣ為研究區(qū)域變電站總數(shù)；FLink為建設(shè)聯(lián)絡(luò)所需費(fèi)用即饋線費(fèi)用；nij為主變間聯(lián)絡(luò)支路數(shù)目；dij為實(shí)際聯(lián)絡(luò)支路長度；rij為第i號(hào)和第j號(hào)主變間的聯(lián)絡(luò)支路所選用的電纜的單位長度造價(jià)。

式（1）為滿足單位供電能力的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用最小的目標(biāo)函數(shù)，以此求出的結(jié)果作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)；式（2）為聯(lián)絡(luò)容量約束矩陣，L決定了變電站主變間轉(zhuǎn)移負(fù)荷的能力上限；聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題本質(zhì)上就是滿足給定目標(biāo)條件下的主變聯(lián)絡(luò)容量約束矩陣的尋找過程；式（3）為變電站總體建設(shè)費(fèi)用，在本文中為一常量；式（4）為建設(shè)所有聯(lián)絡(luò)的費(fèi)用，隨著聯(lián)絡(luò)支路數(shù)量、長度及容量的變化而變化。

2.2 約束條件

配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的約束條件主要包括以下幾個(gè)方面。

（1）聯(lián)絡(luò)支路長度約束。

考慮到變電站間負(fù)荷轉(zhuǎn)供過程中線路末端電壓質(zhì)量的約束，就要對(duì)變電站聯(lián)絡(luò)支路的線路長度進(jìn)行限制，另外，過長的聯(lián)絡(luò)支路也不符合經(jīng)濟(jì)性要求。于是在此基礎(chǔ)上通過綜合考慮轉(zhuǎn)供線路長度限制和曲折程度，可以對(duì)變電站的聯(lián)絡(luò)支路長度進(jìn)行計(jì)算。電力線路的曲折系數(shù)，是指電力線路起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的實(shí)際線路總長度與起點(diǎn)到終點(diǎn)的直線距離的比值，這個(gè)系數(shù)的引入是為了解決實(shí)際的電力網(wǎng)絡(luò)線路與電力模型在線路長度上的差異而產(chǎn)生的，使電力模型更加符合電力網(wǎng)的實(shí)際情況。聯(lián)絡(luò)支路長度對(duì)聯(lián)絡(luò)容量的約束表達(dá)式為

式中：Cij為單條聯(lián)絡(luò)支路的轉(zhuǎn)供容量，與線路的載流量以及接線模式有關(guān)；dlim為變電站間允許建立聯(lián)絡(luò)通道的長度上限，受轉(zhuǎn)供長度和電壓降落約束；Dij為主變間地理距離（可由變電站地理坐標(biāo)計(jì)算得出）；qij為線路的綜合曲折系數(shù)，指電力線路起點(diǎn)和終點(diǎn)之間的實(shí)際線路總長度與起點(diǎn)到終點(diǎn)的直線距離的比值。這個(gè)系數(shù)的引入是為了解決實(shí)際的電力網(wǎng)絡(luò)線路與電力模型在線路長度上的差距而產(chǎn)生的，使電力模型更加符合電力網(wǎng)的實(shí)際情況。它與線路地區(qū)布局特點(diǎn)和聯(lián)絡(luò)支路數(shù)目nij有關(guān)，隨著聯(lián)絡(luò)支路的增多，綜合曲折系數(shù)不斷增大。

式（5）為聯(lián)絡(luò)容量約束矩陣中每個(gè)聯(lián)絡(luò)容量約束的計(jì)算方式，如果變電站間距離大于dlim，則說明兩個(gè)變電站間無法建立聯(lián)絡(luò)，故這兩座站間的聯(lián)絡(luò)容量約束即為0；如果小于dlim，則說明兩個(gè)變電站間可以建立聯(lián)絡(luò)，而最大能轉(zhuǎn)帶的容量即為聯(lián)絡(luò)通道數(shù)乘以單條線的傳輸容量。式（6）為變電站主變間聯(lián)絡(luò)支路實(shí)際長度計(jì)算公式。值得說明的是，當(dāng)dij=0時(shí)表明是站內(nèi)轉(zhuǎn)供，聯(lián)絡(luò)容量約束為一常數(shù)。

圖1即為變電站聯(lián)絡(luò)支路長度的分析計(jì)算框架。該圖詳細(xì)闡述了式（5）中的dlim以及式（6）中的線路綜合曲折系數(shù)qij的計(jì)算方法。例如，當(dāng)考慮均勻負(fù)荷分布情況，并將變電站供電區(qū)域模型采用為圓形供電區(qū)域時(shí)，供電饋線在圓形區(qū)域內(nèi)均勻分布，故供電容量同供電面積成正比，則變電站的供電半徑R同變電站容量S之間的關(guān)系為

圖1 變電站聯(lián)絡(luò)支路長度計(jì)算框架Fig.1Computing frame of substation tie-lines branch distance

由圖1可知，該框架綜合考慮了負(fù)荷分布模型、變電站供電區(qū)域模型、以及網(wǎng)絡(luò)布局模式等工程實(shí)際因素，使計(jì)算結(jié)果更加具有實(shí)際意義。

（2）區(qū)域負(fù)荷需求約束。

式中：PD為區(qū)域負(fù)荷需求；區(qū)域供電能力PSC必須滿足區(qū)域負(fù)荷需求。

式（8）為研究區(qū)域負(fù)荷需求約束，表明研究區(qū)域?qū)╇娔芰π枨蟮淖畹椭?，尋?yōu)算法必須在滿足區(qū)域最低負(fù)荷需求的條件下尋找到的聯(lián)絡(luò)優(yōu)化矩陣才是有意義的。

（3）主變站間聯(lián)絡(luò)通道總數(shù)約束。

式中，Ts為變電站間聯(lián)絡(luò)支路總數(shù)上限。因單臺(tái)變壓器和變電站出線數(shù)目不可能是無限的，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)在此把每臺(tái)主變的聯(lián)絡(luò)支路數(shù)目上限控制在15，可充分滿足每臺(tái)主變的轉(zhuǎn)供需求，而由于通道走廊限制，每個(gè)變電站出線數(shù)目都有一定上限，每個(gè)變電站的聯(lián)絡(luò)支路出線總數(shù)控制在35以下。

3 模型求解

3.1 遺傳算法

傳統(tǒng)算法用于配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化求解時(shí)常常遇到搜索方向錯(cuò)誤、迭代不收斂、逼近速度緩慢等問題，尤其當(dāng)變量和約束條件較多時(shí)，問題將會(huì)更加突出。

遺傳算法[7-8]GA（genetic algorithms）起源于對(duì)生物系統(tǒng)所進(jìn)行的計(jì)算機(jī)模擬研究，是一種借鑒生物界自然選擇和自然遺傳機(jī)制的隨機(jī)搜索算法。遺傳算法在電力系統(tǒng)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如電源規(guī)劃[9-10]、輸電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃[11-12]、電力系統(tǒng)無功優(yōu)化[13-14]、配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)[15-16]等方面都發(fā)揮了重要的作用。

3.2 基于遺傳算法的聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型求解

針對(duì)配電網(wǎng)主變聯(lián)絡(luò)優(yōu)化這個(gè)大規(guī)模優(yōu)化問題，本文采用遺傳算法進(jìn)行求解。每個(gè)個(gè)體代表一種聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，求解的主要步驟如下。

（1）染色體編碼：采用二進(jìn)制編碼，染色體上基因的數(shù)目等于需要考慮的站間聯(lián)絡(luò)通道數(shù)目，每個(gè)基因代表該聯(lián)絡(luò)通道中具體的聯(lián)絡(luò)支路數(shù)，由于一般站間主變聯(lián)絡(luò)數(shù)目控制在15以下，所以染色體上每個(gè)基因只需要用4位二進(jìn)制編碼即可完成。

（2）預(yù)選：調(diào)用PSC計(jì)算模塊，計(jì)算初始種群中每個(gè)個(gè)體作為聯(lián)絡(luò)方案時(shí)的供電能力，看是否每個(gè)個(gè)體都滿足負(fù)荷需求的約束，如不滿足，反復(fù)重新生成隨機(jī)初始種群直到滿足約束形成包含Nind個(gè)個(gè)體的合格種群。

（3）選擇：將代溝GAP設(shè)置為0.9，以不同聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)方案下的配電網(wǎng)單位供電能力的經(jīng)濟(jì)費(fèi)為目標(biāo)適應(yīng)度函數(shù)，計(jì)算每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度，將不滿足負(fù)荷要求的個(gè)體適應(yīng)度置為0，從父代中排序優(yōu)選適應(yīng)度較大的GAPNind個(gè)個(gè)體，形成子代種群。

（4）交叉重組：將子代個(gè)體以單點(diǎn)交叉方式進(jìn)行重組，交叉概率設(shè)為0.7。

（5）變異：將子代以一定概率PM進(jìn)行變異，PM隨適應(yīng)度的聚斂程度而在0.01～0.5范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)改變，當(dāng)個(gè)體的適應(yīng)度數(shù)值比較分散時(shí)，選用較小的PM以防止計(jì)算時(shí)間過長，而當(dāng)個(gè)體的適應(yīng)度數(shù)值聚集在很小的區(qū)域時(shí)，就加大PM的數(shù)值，使之遠(yuǎn)大于平時(shí)的變異概率，也就是人為制造“災(zāi)變”，防止種群過早陷入局部最優(yōu)。

（6）恢復(fù)：將子代個(gè)體重插入父代中，用子代個(gè)體取代父代個(gè)體中適應(yīng)度最小的GAPNind個(gè)個(gè)體得到包含Nind個(gè)個(gè)體的新種群。這能保證每代種群中最優(yōu)秀的個(gè)體會(huì)保留下來，使種群不斷向著更優(yōu)的方向進(jìn)化，避免了出現(xiàn)種群退化的可能。

（7）篩選：記錄并存儲(chǔ)當(dāng)前種群中適應(yīng)度最高的個(gè)體及其目標(biāo)函數(shù)值，刪除具有相同聯(lián)絡(luò)關(guān)系的個(gè)體，并補(bǔ)充進(jìn)去相同數(shù)量的新個(gè)體。

（8）反復(fù)進(jìn)行迭代尋優(yōu)，直到滿足最大遺傳代數(shù)約束。

（9）解碼：將最后一代種群的個(gè)體解碼，找出使目標(biāo)函數(shù)值最小的個(gè)體，即得到所要尋優(yōu)的聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣LOP。將聯(lián)絡(luò)關(guān)系矩陣LOP帶入PSC計(jì)算模塊，得到相應(yīng)的變電站各主變負(fù)載率和單位供電能力費(fèi)用值。

4 算例分析

4.1 算例介紹

某研究區(qū)域共有5座110 kV變電站，分別對(duì)其編號(hào)為S1～S5，各變電站間地理距離（單位km）如表1所示。各變電站配置情況和其造價(jià)如表2所示。

表1 各變電站間地理距離Tab.1Distance between substations km

表2 110kV變電站容量及造價(jià)Tab.2Capacity and construction cost of substation witha voltage level of 110 kV

4.2 變電站間聯(lián)絡(luò)通道上限和線路曲折系數(shù)計(jì)算

根據(jù)對(duì)研究區(qū)域內(nèi)選用10 kV線路的參數(shù)、電壓降落模型進(jìn)行分析，得到站間允許建立聯(lián)絡(luò)通道的長度上限dlim=6.38 km，由此可以看出，變電站S1同S2、S4之間，S2同S1、S4之間等并不能建設(shè)聯(lián)絡(luò)。變電站聯(lián)絡(luò)線路的綜合曲折系數(shù)則與兩變電站間距離和聯(lián)絡(luò)支路數(shù)目相關(guān)，變電站供電區(qū)域模型仍然采用圓形供電區(qū)域，設(shè)每個(gè)變電站的平均出線數(shù)為20條，設(shè)水平線為出線角度的零坐標(biāo)，若有一條出線的角度是0°，其余各出線均勻分布。在上述模型下該算例的綜合曲折系數(shù)就通過圖1所述的計(jì)算方法得到，如表3所示。

表3 綜合曲折系數(shù)同聯(lián)絡(luò)支路數(shù)目的關(guān)系Tab.3Relationship between the comprehensive zigzag coefficient and tie-lines branch number

4.3 算例求解及結(jié)果

由第2.2節(jié)可知，由于負(fù)荷轉(zhuǎn)供時(shí)轉(zhuǎn)供線路末端電壓質(zhì)量的約束，并不是所有變電站間都可以建設(shè)聯(lián)絡(luò)。故只對(duì)由第2.2節(jié)所得的可能存在聯(lián)絡(luò)關(guān)系的變電站間主變聯(lián)絡(luò)容量約束進(jìn)行編碼，以減少不必要的計(jì)算。將供電區(qū)域內(nèi)主變進(jìn)行編號(hào)并給出區(qū)域內(nèi)主變聯(lián)絡(luò)容量約束矩陣的一般形式，即

式中：“○”代表需要用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)選的變量，其值為聯(lián)絡(luò)支路數(shù)目，采用4位二進(jìn)制整數(shù)編碼；“×”為上三角矩陣轉(zhuǎn)置形成的，從而形成了對(duì)稱的站間主變聯(lián)絡(luò)容量約束矩陣；空白處為0，即沒有站間聯(lián)絡(luò)的情況。需要注意的是，在尋優(yōu)過程中，將矩陣L帶入PSC于計(jì)算模塊前，需將待優(yōu)化的“○”和“×”位置參數(shù)乘以單條支路傳輸容量Cap=5 MVA，Cap的值隨著線路類型及接線模式的不同而變化，在此算例中統(tǒng)一采用線路類型為JKLYJ-240，接線模式統(tǒng)一采用為單聯(lián)絡(luò)接線。

由于種群個(gè)體數(shù)目過小易導(dǎo)致陷入局部最優(yōu)提前收斂，而數(shù)目過大則在預(yù)選過程及最后尋優(yōu)過程中費(fèi)時(shí)過多，故將種群個(gè)體數(shù)目設(shè)定為2 500，最大迭代次數(shù)設(shè)定為400，負(fù)荷需求限制為320 MVA，優(yōu)化后得到的聯(lián)絡(luò)支路數(shù)目矩陣為

此時(shí)該區(qū)域的供電能力PSC=344.5 MVA，單位供電能力的費(fèi)用Z=48.41萬元/MVA達(dá)到最小。優(yōu)化后研究區(qū)域的主變負(fù)載率及供電能力水平相比于優(yōu)化前無聯(lián)絡(luò)只靠站內(nèi)轉(zhuǎn)供的提升效果如表4所示。

從表4可以看出，本算例通過優(yōu)化聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)使得該研究區(qū)域的供電能力較優(yōu)化前相比提升了約94 MVA，其直接效果相當(dāng)于增加了1座2×40 MVA的變電站。而且該方案并非一味追求最大供電能力，由PSC計(jì)算模塊可知，該區(qū)域全聯(lián)絡(luò)時(shí)的最大供電能力為361 MVA，但此時(shí)的單位供電能力的費(fèi)用高達(dá)58.66萬元/MVA，相比最優(yōu)方案中的單位供電能力費(fèi)用高出了近20%，這在已經(jīng)滿足了區(qū)域負(fù)荷需求的情況下顯然是不夠經(jīng)濟(jì)的。所以該方案在保證供電可靠性和設(shè)備均衡利用的基礎(chǔ)上全面提高了研究區(qū)域電網(wǎng)的設(shè)備利用率并取得了最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)性。

表4 區(qū)域供電能力提升效果對(duì)比Tab.4Contrastive of regional power supply capacity improvement

5 結(jié)語

本文提出了基于供電能力的配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型。本模型是在滿足區(qū)域負(fù)荷的基礎(chǔ)上，追求單位供電能力費(fèi)用最小，而不是投資最小，如果追求的是投資最小，優(yōu)化結(jié)果必然是該區(qū)域的供電能力剛好滿足區(qū)域負(fù)荷需求，而本模型則是在負(fù)荷要求以上的解空間中選取一個(gè)單位供電能力費(fèi)用最小的方案，是從單位效益最優(yōu)去考慮的。該模型從滿足N-1準(zhǔn)則的條件下充分發(fā)揮配電網(wǎng)轉(zhuǎn)移供電能力的角度出發(fā)，以計(jì)及主變過載和聯(lián)絡(luò)容量約束的配電系統(tǒng)供電能力計(jì)算方法為基礎(chǔ)，以充分挖掘區(qū)域的潛在供電能力為目的，以單位供電能力的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)，利用GA算法從全局優(yōu)化的角度找出了最優(yōu)的主變聯(lián)絡(luò)支路矩陣，不僅解答了主變間“是否應(yīng)該連”的問題，還進(jìn)一步給出了“應(yīng)該怎樣連”的方案。

通過算例分析表明，本文所提出的方法充分協(xié)調(diào)了高壓變電站與下級(jí)中壓電網(wǎng)間的聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)關(guān)系，能夠在經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的情況下達(dá)到提升區(qū)域供電能力的目的。該理論方法將為配電網(wǎng)規(guī)劃中面臨的城市電力用地緊張、通道走廊不足等日益緊迫的問題提供新的思路和理論依據(jù)。

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Optimization of Tie-lines Structure Among Main Transformer Considering Unit Power Supply Cost

GE Shao-yun，ZHANG Kai，LIU Hong，HAN Jun
（Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education，Tianjin University，Tianjin 300072，China）

In order to tackle the problems of corridor scarcity and substation layout during the rapid development of urban economy，a model and method of distribution tie-lines structure optimization was proposed based on power supply capacity.Aimed at satisfying the area load demand，simplifying tie-lines channel，reducing construction cost，initially，on the base of clearing the concepts of power supply capacity and distribution tie-lines，the calculation method of power supply capacity is established.Furthermore，a model with a target function of unit power supply cost minimum considering some specific bounds of tie-lines branch length，area load demand，the number of main transformer tielines channel is built up．Finally，the modified genetic algorithm is used to solve the model．The validity and effectiveness of the proposed model and method is verified by the analysis of an practical example．

distribution network；power supply capacity；tie-lines structure optimization；genetic algorithm

TM744

A

1003-8930（2014）08-0023-06

葛少云（1964—），男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事城市電網(wǎng)規(guī)劃和配電系統(tǒng)自動(dòng)化等方面的研究和教學(xué)工作。Email：syge@tju.edu.cn

2013-09-23；

2013-11-18

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51107085）；國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863）項(xiàng)目（2011AA05A106）

張凱（1987—），男，碩士研究生，主要從事城市電網(wǎng)規(guī)劃方面的研究工作。Email：wwwzktc@126.com

劉洪（1979—），男，博士，講師，主要從事城市電網(wǎng)規(guī)劃、評(píng)估等方面的研究和應(yīng)用工作。Email：liuhong@tju.edu.cn