探究自愈功能的配電網(wǎng)多階段規(guī)劃方法

敖云飛

摘要：針對(duì)配電網(wǎng)供電問題，注重配電網(wǎng)規(guī)劃方案探究，同時(shí)討論自愈控制技術(shù)應(yīng)用問題。涉及到故障檢測(cè)、定位與恢復(fù)，提出科學(xué)化規(guī)劃方案。通過遺傳算法，處理混合數(shù)問題，僅供參考。

關(guān)鍵詞：自愈功能;配電網(wǎng);多階段;規(guī)劃方法

在發(fā)生故障前，配電網(wǎng)注重診斷預(yù)警，實(shí)施定位隔離，加強(qiáng)配電網(wǎng)自愈力，提升運(yùn)行效益。在規(guī)劃配電網(wǎng)時(shí)，可以遵循以下方案要求：選擇線路、明確配電網(wǎng)位置，拆除加固工作。由于配電網(wǎng)建設(shè)周期長，必須合理劃分規(guī)劃方案，基于壽命周期成本，分析資金時(shí)間價(jià)值。聯(lián)合折現(xiàn)系數(shù)，對(duì)不同階段成本進(jìn)行計(jì)算。深入分析和研究相關(guān)成果，討論相互作用機(jī)理，確保其滿足負(fù)荷增長需求。

1、配電網(wǎng)自愈控制

配電網(wǎng)自愈，確保監(jiān)控實(shí)時(shí)化，消除不良故障影響。通過繼電保護(hù)方式，切斷故障段，優(yōu)化電能質(zhì)量。配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，包含運(yùn)行狀態(tài)、警戒狀態(tài)、恢復(fù)狀態(tài)、故障狀態(tài)等。

自愈控制，主要針對(duì)配電網(wǎng)分析，涉及到模擬技術(shù)、仿真建模、廣域測(cè)控技術(shù)。注重分析配電網(wǎng)，優(yōu)化運(yùn)行狀態(tài)。此外，配電網(wǎng)自愈功能，涉及到電壓無功網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，定位和隔離故障問題。

自愈控制系統(tǒng)，涉及到數(shù)據(jù)接口、自愈控制功能、系統(tǒng)平臺(tái)，終端設(shè)備包含變壓器監(jiān)測(cè)終端、開閉所監(jiān)控終端、饋線開關(guān)監(jiān)控終端、智能電能表。聯(lián)合智能硬件設(shè)備、軟件系統(tǒng)，能夠確保配電網(wǎng)快速自愈。在自愈控制下，不僅要考慮負(fù)荷需求，設(shè)置自愈控制設(shè)備。

對(duì)于自愈功能，注重分析局部信息、保護(hù)原理，實(shí)行故障隔離技術(shù)。通過全局信息、智能控制措施，盡快隔離故障，同時(shí)探究網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)技術(shù)。面臨緊急事件，注重環(huán)網(wǎng)解列技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)再組合技術(shù)分析。

2、基于自愈控制的配電網(wǎng)規(guī)劃模型

遵循負(fù)荷預(yù)測(cè)、空間環(huán)境，掌握變電站選址、容量，同時(shí)規(guī)劃路線路徑，明確分段開關(guān)、電容器位置。對(duì)于規(guī)劃方案，建設(shè)變電站之后，不能隨意改擴(kuò)建、饋線形成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，拆除網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將饋線段，合理安裝饋線開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)。

2.1邏輯變量

規(guī)劃方案，通常包含時(shí)間維度與空間維度;邏輯變量，涉及到預(yù)設(shè)饋線、變電站編號(hào)、時(shí)間等。以i表示變電站，xi，k為第k階段，第i預(yù)設(shè)元素動(dòng)作。當(dāng)xi，k=1時(shí)，表示添加1臺(tái)變壓器;當(dāng)xi，k=0時(shí)，則表示無變化。以i表示饋線，則當(dāng)xi，k=1時(shí)，表示架設(shè)i號(hào)變壓器;當(dāng)xi，k=0時(shí)，則表示無變化。則當(dāng)xi，k=-1時(shí)，表示饋線移除。

2.2約束條件

第一，連通性：網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷點(diǎn)，利用饋線連接入網(wǎng)，無孤點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)處于連通狀態(tài);第二，敷設(shè)狀：為了確保配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行可靠性，確保網(wǎng)絡(luò)輻射開環(huán)運(yùn)行，充要條件為線路數(shù)=負(fù)荷點(diǎn)數(shù)-1。

3、算法流程

3.1約束與控制策略

注重函數(shù)結(jié)果優(yōu)化，合理約束電壓、潮流與容量，同時(shí)增設(shè)懲罰因子。針對(duì)不達(dá)標(biāo)種群，必須篩選剔除，加強(qiáng)邏輯約束力。利用隨機(jī)選擇法，明確遺傳控制參數(shù)：交叉率0.5，變異率0.05，種群規(guī)模30。通過24節(jié)點(diǎn)，在遺產(chǎn)算法中，染色體群中，涉及到120個(gè)變量。為了避免局部收斂，合理控制變異概率，約為0.05，且迭代次數(shù)高達(dá)2000次。評(píng)價(jià)適應(yīng)函數(shù)，即利潤最大目標(biāo)函數(shù)。

3.3算法流程

針對(duì)新種群，通過邏輯約束，將不可行解排除掉，同時(shí)做好適應(yīng)性評(píng)價(jià)。種群不達(dá)標(biāo)時(shí)，再次選擇與交叉處理，產(chǎn)生下一代。

4、算例分析

在本文研究中，使用24節(jié)點(diǎn)算例，驗(yàn)證算法有效性與可行性。配電網(wǎng)包含24節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成20kV測(cè)試網(wǎng)絡(luò)。涉及到38條支路，21號(hào)節(jié)點(diǎn)為20-MVA，22節(jié)點(diǎn)為63-kV/20kV。

現(xiàn)有線路、規(guī)劃線路與節(jié)點(diǎn)自動(dòng)保護(hù)裝置。自動(dòng)保護(hù)裝置安裝如下：斷路器：8，11，18;重合器：25，28;熔斷開關(guān)：3，4，6，15，20，29，33，37。自動(dòng)保護(hù)裝置安裝節(jié)點(diǎn)：斷路器：1，3，7，10，11，14，16，18，20;重合閘：1，2，6，8，9，11，14，16，17，18，19，20;熔斷開關(guān)：1，4，5，7，17。

線路電阻值，為每千米0.372Ω，電抗值，為每千米0.304Ω。合理設(shè)定電費(fèi)價(jià)格，為0.7元/kWh。針對(duì)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，則損耗時(shí)間為2400h，折現(xiàn)率0.05。規(guī)劃方案，確保周期成本最低，總利潤率最高，明確優(yōu)化目標(biāo)。

4.1不考慮自愈功能的規(guī)劃方案

算例1中，不考慮自愈功能。在表3數(shù)據(jù)中，為線路、變電站增減規(guī)劃。注重規(guī)劃方案分析，基于原始網(wǎng)絡(luò)，第一年，在23號(hào)接入變電站（20MVA）;第二年，在24號(hào)接入變電站（20MVA）。對(duì)于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，為了加強(qiáng)輻射效果，在第二年移除3號(hào)線路。K=1時(shí)，架設(shè)線路為（1，32，35），變電站為（23）20MVA;K=2時(shí)，架設(shè)線路為（11，19，26），拆除線路為（3）;K=3時(shí)，架設(shè)線路為（12，21，24），變電站為（24）20MVA;K=4時(shí)，架設(shè)線路為（14，25）;當(dāng)K=5時(shí)，架設(shè)線路為（17，38）。

4.2考慮自愈功能的規(guī)劃方案

算例2中，加入自愈控制裝置，配電網(wǎng)絡(luò)具備電壓、無功控制，故障定位隔離，多饋線網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。每年線路、變電站增減情況。K=1時(shí)，架設(shè)線路為（32，35），變電站為（23）20MVA;K=2時(shí)，架設(shè)線路為（11，19，26）;K=3時(shí)，架設(shè)線路為（12，21，24），變電站為（24）20MVA;K=4時(shí)，架設(shè)線路為（14，16，25）;當(dāng)K=5時(shí)，架設(shè)線路為（17，37）。

分析規(guī)劃結(jié)果可知，算例1、算例2，于第一年，在23節(jié)點(diǎn)接入變電站（20MVA），第三年，在24號(hào)接入變電站（20MVA），部分饋線在布局位置、時(shí)間存在差異。第3饋線應(yīng)當(dāng)在第二年拆除，第4饋線在第四年拆除。在此種方案中，通過隔離開關(guān)，斷開線路與負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，確保網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漭椛湫Ч?/p>

按照算例1、算例2，計(jì)算成本、全周期成本總收入、利潤，同時(shí)進(jìn)行比較，如表5所示。算例1：初期投資成本為572.7萬元，運(yùn)行成本為51.5萬元，維護(hù)成本為39.5萬元，停電成本為91.1萬元，廢置處理費(fèi)用為-17.1萬元;算例2：初期投資成本為667.3萬元，運(yùn)行成本為57.4萬元，維護(hù)成本為42.7萬元，停電成本為74.1萬元，廢置處理費(fèi)用為-15.2萬元;

比較兩種規(guī)劃路線方案，自愈功能網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，初期投資成本高出94.6萬元，兩種方案運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用相差無幾。自愈功能網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，停電成本小，售電收入優(yōu)勢(shì)顯著。通過進(jìn)一步分析可知，盡管自愈功能規(guī)劃方案的前期投入大，然而基于長遠(yuǎn)發(fā)展可知，利潤可觀性強(qiáng)，能夠降低配網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

5、結(jié)束語

綜上所述，規(guī)劃配電網(wǎng)時(shí)，必須加強(qiáng)愈功能。選擇全壽命周期指標(biāo)，將其作為目標(biāo)函數(shù)，提升利潤空間，確保電網(wǎng)具備自愈功能，同時(shí)建設(shè)功能模型，利用遺傳算法，獲得規(guī)劃最優(yōu)方案。借助算例方式，可以確保配電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性，降低風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，同時(shí)減少停電損失，利潤價(jià)值比較高，同時(shí)可以制定配電網(wǎng)規(guī)劃方案。通過本文研究與分析，希望能夠?yàn)榕潆娋W(wǎng)規(guī)劃提供參考。

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