供電可靠性下0.4千伏配電線路供電半徑計算與經(jīng)濟成本比對探究

摘要：隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，人們對配電線路的供電能力和供電水平提出了更高的要求。供電企業(yè)不僅只看重供電的可靠性，還尋求一個最佳配電線路供電半徑計算方法，以實現(xiàn)單位供電面積線損率最低。為此，配電線路工作人員通過不同的算法計算配電線路的供電半徑并與其和經(jīng)濟成本進行比對，實現(xiàn)配電線路供電經(jīng)濟成本最優(yōu)化的目標。

關鍵詞：供電可靠性；配電線路；供電半徑；經(jīng)濟成本；供電能力；供電水平 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM75 文章編號：1009-2374（2015）10-0021-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0863

為實現(xiàn)單位面積供電費用最小，技術人員以供電成本為最終優(yōu)化目標函數(shù)，以總電網(wǎng)的供電能力、線損率以及供電的實際情況為約束條件，并加以考慮供電可靠性的保障，進行了一系列的供電半徑計算及經(jīng)濟成本比對，得出了最佳配電線路供電半徑的計算方法即單純形與粒子群優(yōu)化相混合的算法。在不斷的工程實踐中，該算法逐步發(fā)展成熟，因而得到了更多的應用。

1 供電半徑的定義

1.1 供電半徑的概念

供電半徑是線路供電配電系統(tǒng)的一個重要參數(shù)，所以選擇恰當合適的供電半徑具有重要意義。供電半徑并不像一般人所想的那樣是配電線路在空間上的長度，而是專業(yè)學術的物理上的距離。所以0.4千伏配電線路的供電半徑是從配電變壓器至配電線路負荷終端的長度距離。一般來說，為保障線路用戶的正常安全用電，市區(qū)的配電線路的半徑不宜超過300米，在郊區(qū)的配電線路的半徑不宜超過500米。

1.2 供電半徑的決定因素

電網(wǎng)線路的供電電壓在一定程度上決定了供電半徑，在一般情況下，配電線路的供電半徑與變壓器的供電電壓的大小成正比。例如，當兩種線路的負載量相同時，10千伏的供電電壓線路的供電半徑要大于0.4千伏下的電網(wǎng)配電的供電半徑。

從另一方面來說，配電線路的供電半徑還取決于配電線路終端用電客戶的密集度，通常情況下，用戶終端密度越大，為保障線路終端的用戶都能夠正常用電，配電線路的供電半徑越小。例如，在實際的生活中，位于城市中心的電網(wǎng)配電線路的供電半徑都比地處郊區(qū)的電網(wǎng)配電線路的供電半徑要小。這是因為在變壓器的供電電壓相同的情況下，城市中心的線路終端用戶較多，線路的電壓下降幅度較大，所以電網(wǎng)配電線路的供電半徑要相應較小，才能滿足電網(wǎng)供電的正常運行。

無論是銅線供電還是鋁線供電，在選定了配電線路的截面后，對于單相供電，配電線路的供電半徑大約在300～400米之間，而對于三相供電配電線路的供電半徑均大于500米。如若規(guī)定配電線路的供電半徑不超過500米，對于單相供電可能會造成線路故障，因此，對于配電線路的供電半徑不能盲目進行規(guī)定，要選擇一種更貼近實際、精準的計算方法，選定最合適的配電線路供電半徑，實現(xiàn)供電費用的最優(yōu)化。

2 保障供電可靠性

供電配電線路的可靠性是整個供電系統(tǒng)最根本的要求，因此在選取最合適供電半徑實現(xiàn)供電費用最小化的同時，不能忽略了供電系統(tǒng)可靠性的保障。

供電系統(tǒng)的可靠性主要取決于其線路系統(tǒng)主接線的可靠性，所以要實現(xiàn)供電系統(tǒng)的可靠運行，首先要保障主要供電設備可靠性。主接線的可靠性主要體現(xiàn)在其設備一次部分及二次組成部分的可靠性；其次主接線的可靠性主要由運行實踐，實踐數(shù)據(jù)分析來衡量。線路系統(tǒng)主接線的可靠性一旦得到了保障，即使在線路出現(xiàn)故障進行維修時仍然能夠保障系統(tǒng)對大部分地區(qū)的正常

供電。

0.4千伏配電線路具有面對供電終端設備多，系統(tǒng)本身操作頻繁復雜，終端分布很廣，實際條件復雜多變的特點，為更好地實現(xiàn)0.4千伏配電線路供電的可靠性，技術人員選擇了一個全面實現(xiàn)可靠性的方案，通過集成控制的方法實現(xiàn)配電線路的可靠性。集成系統(tǒng)可以實現(xiàn)各應用之間共享線路信息和運行投資費用，保障用戶原有的投資。在線路配電線路系統(tǒng)中應用集成系統(tǒng)不僅能夠提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性而且能夠有效地降低電網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟成本，0.4千伏配電線路大部分采用放射式與橫向樹干式對供電系統(tǒng)終端進行供電，利用這種方式能夠?qū)Ω哓摵傻碾娏τ脩襞c低負荷的電力用戶進行分別供電，以滿足不同種類用戶的不同用電需求，這種區(qū)分線路用戶進行分別供電的方式，不僅能夠良好地實現(xiàn)電網(wǎng)供電系統(tǒng)的可靠運行，還能夠提高電網(wǎng)的供電效率。

隨著電網(wǎng)系統(tǒng)變得越來越復雜，電網(wǎng)自身結(jié)構及其構造合理性已經(jīng)越來越大地影響著線路供電系統(tǒng)的可靠性，這其中包括供電半徑，配電線路供電半徑的選擇也影響了供電系統(tǒng)的可靠性。故而在進行配電線路供電半徑選取時，也要把供電系統(tǒng)的可靠性因素考慮進去，在供電系統(tǒng)可靠性的約束下計算最佳的供電半徑，實現(xiàn)供電成本最優(yōu)化。

3 利用單純形粒子群優(yōu)化算法實現(xiàn)工程優(yōu)化

通過長時間的實踐研究和數(shù)據(jù)分析計算，供電技術人員最終選定了單純形與粒子群優(yōu)化相混合的算法對最佳供電半徑進行計算，降低配電線路供電成本，實現(xiàn)供電系統(tǒng)費用最小化。

3.1 多目標粒子群優(yōu)化算法的優(yōu)勢

工程技術人員在面對工程優(yōu)化問題時多采用單目標粒子群優(yōu)化方法，這種單目標粒子群的優(yōu)化方法在國內(nèi)外的工程研究中出現(xiàn)的也比較多。目前這種優(yōu)化方法已經(jīng)發(fā)展成熟，在諸多優(yōu)化問題中被工程技術人員熟練應用，解決了相應的優(yōu)化問題。但是這種優(yōu)化算法僅僅適用于單目標工程的優(yōu)化，在實際生活中，人們面臨更多的是多種目標與約束條件的優(yōu)化問題，由此技術人員將這一優(yōu)化算法進一步深化研究得到了多目標的粒子群的優(yōu)化算法，使得該優(yōu)化算法適用于更多的優(yōu)化問題，在生活中能夠解決更多的優(yōu)化工程問題。事實證明多目標粒子群優(yōu)化方法更具有優(yōu)越性，實用的解決對象更廣泛，更貼合實際問題，能夠解決更多的實際優(yōu)化

問題。

3.2 單純形多目標粒子群優(yōu)化算法

單純形多目標粒子群優(yōu)化算法主要包括機制與操作的結(jié)合，這種算法既保留了單純形優(yōu)化算法所具備的小范圍搜索優(yōu)勢，又引入了多目標粒子優(yōu)化算法在搜索上具有高效率這一優(yōu)勢。

3.2.1 結(jié)合的機制。單純形多目標粒子群優(yōu)化算法是基于變量隨機分布而進行的一種多目標粒子優(yōu)化算法，離子可以通過跟蹤之前確定的兩個非劣解對自己進行自我更新。通過對單目標的單純形粒子優(yōu)化方法與多目標的單純形的粒子優(yōu)化方法進行結(jié)合，能夠增強粒子優(yōu)化搜索的效率與準確性，得到更符合要求的非劣解。

3.2.2 引進有機結(jié)合的操作。多目標粒子群優(yōu)化方法具有較高的搜索效率，能夠為單純形優(yōu)化方法提供一個搜索的出發(fā)點與大致的搜索范圍，使單純形優(yōu)化能夠充分地發(fā)揮其小范圍強大的搜索能力，所以多目標的優(yōu)化方法與單純形優(yōu)化能夠很好地結(jié)合在一起，實現(xiàn)最佳非劣解的搜索，實現(xiàn)工程中的優(yōu)化問題。

3.3 單純形多目標粒子群優(yōu)化算法的步驟

單純形多目標粒子群優(yōu)化算法的步驟主要有：首先要確立其初始化粒子群和非劣解集，然后要按照具體公式計算粒子的速度，對粒子加上其速度，實現(xiàn)對粒子群的更新，再對其非劣解進行更新，對粒子群中的每一個粒子進行更新，就可以得到其最終的最優(yōu)解。將未更新前粒子群中的數(shù)據(jù)所對應的經(jīng)濟成本與更新后粒子群所對應的最優(yōu)解的經(jīng)濟成本進行比對，事實證明，最優(yōu)解對應最低的經(jīng)濟成本，所以單純形多目標粒子群優(yōu)化算法具有真實的運用價值。

4 結(jié)語

線路系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性保障了線路終端用戶的正常用電，維護了社會生活的正常秩序，在保障供電配電線路的穩(wěn)定性的前提下，通過單純形多目標粒子群優(yōu)化算法可以降低電網(wǎng)配電線路的供電經(jīng)濟成本，實現(xiàn)供電系統(tǒng)供電問題的最優(yōu)化，促進我國電網(wǎng)系統(tǒng)向更成熟更完善的方向發(fā)展。

參考文獻

[1] 程振凱.含分布式電源配電系統(tǒng)供電半徑計算方法

[D].廣東工業(yè)大學，2014.

作者簡介：王宗波（1978-），男，國網(wǎng)山東東阿縣供電公司助理工程師，研究方向：電氣工程及其自動化。

（責任編輯：周 瓊）