網(wǎng)格化規(guī)劃系統(tǒng)中電氣計算核心算法的實現(xiàn)

遲福建，孫闊，張章，張媛，吳倩*

（1.國網(wǎng)天津市電力公司，天津市 河北區(qū) 300010；2.天地電研(北京)科技有限公司，北京市 昌平區(qū) 102206）

0 引言

配電網(wǎng)規(guī)劃、網(wǎng)損計算、經(jīng)濟調(diào)度等都離不開現(xiàn)狀電網(wǎng)和規(guī)劃電網(wǎng)的各種電氣計算，包括潮流計算、短路計算、可靠性及N-1校驗等[1]。負荷預測是各類電氣計算的基礎(chǔ)；現(xiàn)狀電網(wǎng)的可靠性評估與規(guī)劃電網(wǎng)的可靠性預測是電氣計算的目的，也是實現(xiàn)配電網(wǎng)規(guī)劃精準投資、精益化管理的要求，需要給出定量的計算結(jié)果。

負荷預測方法很多，目前常用的方法大致分為2類[2]：第1類是根據(jù)歷史用電負荷進行預測；第2類是根據(jù)空間負荷密度法直接預測[3]。但目前這2類方法屬于空間負荷預測，其結(jié)果不能直接用于配電網(wǎng)潮流計算，這是因為配電網(wǎng)潮流和短路計算僅能對有明確數(shù)值的電網(wǎng)進行計算，對于負荷集中在地塊上的規(guī)劃電網(wǎng)，算法往往對輸入?yún)?shù)要求過高(數(shù)量多或者精度高)[4]。目前，能直接用于規(guī)劃電網(wǎng)電氣計算、以饋線為顆粒度的電氣負荷預測方法鮮見報道。

關(guān)于配電網(wǎng)的N-1校驗，目前主流算法是采用深度優(yōu)先和廣度優(yōu)先的局部拓撲窮舉法。這種算法需多次計算，應(yīng)用起來不夠方便?？煽啃杂嬎銓τ诂F(xiàn)狀電網(wǎng)有體系化的成熟公式，但使用時需要較多的輸入?yún)?shù)，且數(shù)據(jù)的獲取往往需要估算，不便于工程應(yīng)用。

針對上述問題，本文提出了網(wǎng)格化規(guī)劃系統(tǒng)中電氣計算的核心算法，并結(jié)合德州晶華網(wǎng)格規(guī)劃項目，將核心算法運用在配電網(wǎng)規(guī)劃軟件中，其計算結(jié)果與電力系統(tǒng)潮流計算軟件BPA計算結(jié)果的誤差在8%以內(nèi)，證明核心算法有效、準確。

1 負荷預測及負荷分配

1.1 負荷預測

1.1.1 近中期負荷預測

近中期負荷預測方法將負荷劃分為自然負荷和大用戶負荷，全口徑最大負荷為自然負荷與大用戶負荷之和。

大用戶所組成的點負荷是構(gòu)成電力負荷的重要組成部分，適用于S型曲線。本文對近中期負荷預測進行如下改進：若某些配變的負荷未知，只有容量已知，則配變的負荷大小由式(1)進行估算。

式中：Pblock代表地塊負荷；ppbi代表該地塊上未知負荷的第i臺配變?nèi)萘?；ηz代表該配變所在線路的綜合負載率。

各地塊的自然增長率按其所屬網(wǎng)格最近3年用電的平均增長率來估算今后用電的年增長率，以此來推算規(guī)劃期的用電負荷。若缺失相關(guān)數(shù)據(jù)，則用戶可自行設(shè)定缺省值。

1.1.2 遠景年負荷預測

采用空間負荷密度法[4]進行遠景年負荷預測。對預測區(qū)域在空間上進行分區(qū)，分為網(wǎng)格、單元、地塊3個層級[5]。分區(qū)劃分存在著包含關(guān)系，即供電網(wǎng)格包含供電單元，供電單元包含地塊。

應(yīng)用空間負荷預測法進行預測時，首先結(jié)合市政資料確定規(guī)劃區(qū)內(nèi)每一地塊的用地性質(zhì)及占地面積，再根據(jù)確定的各項用地性質(zhì)負荷指標，計算每一地塊飽和負荷[6]。各地塊飽和負荷考慮同時率，逐步得到單元、網(wǎng)格總負荷。

當市政資料只有總體性規(guī)劃時，負荷=地塊占地面積×占地面積負荷密度指標；當市政資料有控制性詳細規(guī)劃時，負荷=地塊建筑面積×建筑面積負荷密度指標×需用系數(shù)。

各類負荷指標的選取應(yīng)參考各網(wǎng)省公司給出的配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃中負荷密度指標的選取原則，并結(jié)合實際數(shù)據(jù)進行類比選取。

1.2 負荷分配

本文所提出的空間負荷分配方法將未來新增地塊的負荷轉(zhuǎn)變成線路或變壓器的電氣負荷。為了體現(xiàn)經(jīng)濟性，避免因解決重載而增加投資成本，本文基于配電變壓器經(jīng)濟運行[7]，提出以均衡負荷為目標的配電網(wǎng)規(guī)劃負荷分配算法，包含地塊原有負荷的分配和尚未明確的未來負荷的分配2種情況。均衡負荷是指經(jīng)優(yōu)化分配后，各主變、線路負載率相差不多，不會出現(xiàn)明顯輕載和重載的情況。

1.2.1 地塊原有負荷的分配方法

地塊負荷的空間分配如圖1所示。地塊1的原有負荷1、2、3經(jīng)開關(guān)站KG由饋線1供電，規(guī)劃年新增負荷1、2計劃由饋線1經(jīng)開關(guān)站KG供電，但地塊1上未來負荷1、2、3的供電方式未確定。

圖1 地塊負荷的空間分配Fig.1 Spatial distribution of land load

對于原負荷1、2、3，按照給定的自然增長率(如3%)預測規(guī)劃年的負荷。對于新增的配電設(shè)施——接入新負荷1、2的2臺配電變壓器，新負荷1、2的負荷取為其所接入配電變壓器的容量與配變最優(yōu)平均負載率(一般取40%~50%)[8]的乘積。

某條饋線規(guī)劃年已分配負荷計算公式為

式中：Plinei為該饋線的第i個原有負荷；r%為負荷年自然增長率；Slinej為新增配變j的容量。

1.2.2 地塊未來負荷的分配方法

結(jié)合圖1，假定地塊1、2上分別有n條饋線經(jīng)過，因此這2個地塊上的未來負荷可以平均分配在這n條饋線上。實現(xiàn)步驟如下：

1）統(tǒng)計伸入某個地塊所有饋線的已分配負荷。對于伸入此地塊的每條線段，利用拓撲關(guān)系計算其下游接入的所有配變，根據(jù)配變經(jīng)濟負載率將配變?nèi)萘哭D(zhuǎn)化為配變負荷，作為該線路的已分配負荷，這樣就可以得到每條饋線的已分配負荷，如式(2)所示。

2）計算某地塊所有已分配負荷。所有伸入某地塊線路的已分配負荷之和記為該地塊的已分配負荷，表示為

式中：Pyblock為該地塊的已分配負荷；Pylineh為饋線h的已分配負荷；r為線路的總條數(shù)。

3）計算某地塊的未分配負荷。某地塊的未分配負荷計算公式為

4）為伸入某地塊的每條饋線分配地塊的未分配負荷。將地塊的未分配負荷分配到伸入該地塊的各條線路中，得到每條饋線的未分配負荷，計算公式為

式中：Pulineh為饋線h的未分配負荷；η為所有已分配負荷線路的負載率之和。

現(xiàn)以圖1所示地塊1中未來負荷1的分配為例對式(5)進行說明。假設(shè)一共有r條饋線伸入地塊1中，饋線1至饋線m的已分配負荷分別為l1,l2,…,lm，其余r?m條饋線的已分配負荷均為零(為新建饋線)，地塊1的總負荷為l0，則地塊1的全部已分配負荷為l1+l2+…+lm，則地塊1的未分配負荷在饋線1中的分配為

同理，地塊1的未分配負荷在饋線m中的分配為

地塊1的未分配負荷在新建饋線m+1到r中的分配為

也就是說，將地塊1的未分配負荷平均分配到每條新建饋線上；而已分配負荷的饋線則在每條新建饋線分配負荷的基礎(chǔ)上，再在各條已分配負荷的線路之間按照自身剩余容量的比例再次進行分配。

這種分配方式考慮了各條饋線之間負荷的均衡性，但也可能會對已有線路造成過載，后續(xù)可通過潮流計算、可靠性校驗對過載線路進行負荷的二次調(diào)整。對線路負荷進行二次調(diào)整，就是將重過載線路的某些分支負荷改切到與其相連的聯(lián)絡(luò)線路上。假定線路i重過載，線路j,k,…,n與線路i通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)形成聯(lián)絡(luò)，線路i有m個分支，即i1,i2,…,im，最優(yōu)負荷轉(zhuǎn)移步驟如下：

1）首先判斷線路j,k,…,n的負載率，按照負載率從小到大的順序排序，選取負載率最小的線路j為轉(zhuǎn)供線路，將線路i的分支i1,i2,…,im改切至線路j，且保證改切后線路i和線路j均不過載。

2）若線路i的分支i1,i2,…,im改切至線路j后造成線路j重過載，則選取負載率最小的聯(lián)絡(luò)線路j和次小的聯(lián)絡(luò)線路k共同作為轉(zhuǎn)供線路，按照負荷均衡的原則將線路i的分支i1,i2,…,im均衡改切至線路j和線路k，且保證改切后線路i,j,k均不過載，以此類推。

3）若線路i存在一條超級大分支i1，將i1改切至任意一聯(lián)絡(luò)線路上均會導致該聯(lián)絡(luò)線重過載，這種情況下可以將超級大分支i1分散為二級分支i11,i12,…,i1p，以二級分支為單位對超級大分支i1進行改切和轉(zhuǎn)供。

4）若線路i經(jīng)合理轉(zhuǎn)供后線路本身的負載率在合理范圍內(nèi)，但局部分支仍存在重過載時，則考慮線路i是否存在“卡脖子”現(xiàn)象。若有，則將截面小的分支替換為大截面分支；若無，則判定該分支為超級大分支，需要按照步驟3）進一步進行負荷改切，這時可以考慮將該超級大分支的二級分支改切至本線路上，也可改切至其他滿足條件的聯(lián)絡(luò)線路上。

2 電氣一體化算法

2.1 潮流短路合并算法

配電網(wǎng)系統(tǒng)可以用拓撲和潮流完整地表示。拓撲圖是對配電網(wǎng)中各條饋線及其電路元件、設(shè)備連接關(guān)系的數(shù)字化描述；潮流是配網(wǎng)中各元件和設(shè)備對系統(tǒng)的響應(yīng)。正常情況下的潮流情況(潮流計算)和故障情況下的潮流情況(短路計算)除需要使用拓撲圖外，還需要系統(tǒng)數(shù)據(jù)、負荷數(shù)據(jù)以及對各類設(shè)備參數(shù)的描述數(shù)據(jù)[9]。因此，需要數(shù)據(jù)庫提供細節(jié)支撐數(shù)據(jù)，如系統(tǒng)電壓、有功功率、功率因數(shù)，各類設(shè)備(架空線、電纜、變壓器、電容器)的基本參數(shù)，以及各類設(shè)備對系統(tǒng)電壓、電流、功率的響應(yīng)方式(對電壓、電流、功率因數(shù)、負荷、時間或其他因數(shù)的響應(yīng)函數(shù))。

配電網(wǎng)由饋線組成，每條饋線呈樹狀，饋線間除在根節(jié)點處通過高壓輸電網(wǎng)相連以外，沒有其他電氣聯(lián)系，根節(jié)點處的電壓主要由輸電網(wǎng)決定。每條饋線的潮流分布由其本身的負荷及根節(jié)點處的電壓決定，與其他饋線無關(guān)。因此，配電網(wǎng)潮流、短路電流計算可以饋線為單位，多條饋線并行計算。本文采用前推回代法進行潮流和短路電流計算。

為了配合短路電流計算和避免復雜的網(wǎng)絡(luò)編號，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)建立了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以便利用節(jié)點之間的關(guān)系快速進行電氣計算。節(jié)點表包括本節(jié)點ID、本節(jié)點有功、本節(jié)點無功、前一節(jié)點ID和后一節(jié)點ID。線路表包括本線段ID、本線段首端節(jié)點號、本線段末端節(jié)點號、本線段電阻和本線段電抗。以圖2所示的8節(jié)點模型為例進行配電網(wǎng)潮流計算的說明。

圖2 潮流計算的8節(jié)點算例Fig.2 Power flow calculation example of 8-node

潮流短路合并計算的具體實現(xiàn)過程如下：

1）在饋線表中設(shè)置潮流拓撲和可靠性拓撲2個字段，從潮流拓撲字段中讀取拓撲信息，生成臨時節(jié)點表和臨時邊表，分別如表1、2所示；再通過合并線段對照表和合并配電設(shè)施對照表，提取潮流計算所需參數(shù)。

表1 潮流臨時節(jié)點Tab.1 Power flow temporary nodes

2）對節(jié)點電壓賦初值，Ui(0)=1，其中i=1,2,…,8。需要注意的是，表1的拓撲結(jié)構(gòu)是經(jīng)過了一次深度優(yōu)先搜索，形成的層次關(guān)系確定了前推后代潮流算法的節(jié)點計算順序。

3）從最末一級負荷節(jié)點j(在圖2中，j為節(jié)點6、7、8)開始，根據(jù)節(jié)點j有功功率Pj和無功功率Qj，計算流入該節(jié)點的支路電流：

式中：Sj為節(jié)點j負荷的視在功率；U*j(0)為節(jié)點j初始電壓的共軛。

4）逐層計算非末梢節(jié)點(如節(jié)點4、5)的注入電流，根據(jù)基爾霍夫電流定律，應(yīng)等于式(9)中計算的電流與流出的電流之和：

式中：q為非末梢節(jié)點號；m為節(jié)點i的子節(jié)點個數(shù)，如對于節(jié)點3，父節(jié)點i=2，子節(jié)點數(shù)m=2，子節(jié)點g為5,6。

根據(jù)式(9)、(10)對網(wǎng)絡(luò)進行前向遍歷，從末節(jié)點出發(fā)，利用已知的負荷功率逐一計算，即可求得根節(jié)點處的電流。

步驟3）、4）在具體實施時，通過降序排序表1，從表尾到表頭查詢某節(jié)點的所有連接邊以及對側(cè)節(jié)點，累加對側(cè)節(jié)點的電流有功分量和電流無功分量作為該節(jié)點的電流，同時將所有連接邊的下游電流設(shè)置為對側(cè)節(jié)點的視在電流，進行前推計算。

5）由步驟2）、3）可求出所有支路的電流，利用已知的根節(jié)點電壓，從根節(jié)點向后可順次求得各個負荷節(jié)點的電壓：

式中：Zip為父節(jié)點i、子節(jié)點p所組成支路的阻抗；Ui(1)為第1次迭代計算的i節(jié)點電壓值；Iip(0)為父節(jié)點i、子節(jié)點p之間的支路電流初始值。

6）計算各個負荷節(jié)點的電壓幅值修正量：

7）計算節(jié)點電壓幅值修正量的最大值，即max[ΔUp(t)]，其中t為迭代次數(shù)。

8）判別收斂條件：

若最大電壓幅值修正量小于閾值ε，則跳出循環(huán)，輸出電壓計算結(jié)果；否則，重復步驟2）—8），直到滿足式(13)的條件為止。

9）在得到各個節(jié)點的電壓、電流后，就可以計算線路潮流和網(wǎng)損，分別表示為：

式中：Uj為節(jié)點j的電壓；Iij為支路i-j的電流；Zij為支路i-j的阻抗。

10）將表2中計算得到的電壓降、損耗匯總，可得到本條饋線的總電壓降、總損耗。計算過程中，需將表1中計算得到的電壓值、最大電壓降、短路電阻和電抗等寫入相應(yīng)表格的對應(yīng)字段中。

表2 潮流臨時邊Tab.2 Power flow temporary edges

綜上，式(9)、(10)是從末節(jié)點出發(fā)進行前向遍歷，計算各分支電流，式(11)—(15)是從根節(jié)點出發(fā)進行后向遍歷，計算各節(jié)點電壓，這樣就完成一次前推后代的計算。配電網(wǎng)規(guī)劃中，只需一次前推和后代過程，結(jié)果即可滿足規(guī)劃精度要求。

步驟4）—8）在具體實施時，將電源點的短路電阻和短路電抗設(shè)置為變電站的短路電抗，將電源點的電壓設(shè)置為饋線的額定電壓。通過升序排序表1，從表頭到表尾查詢某節(jié)點的所有連接邊以及對側(cè)節(jié)點，將對側(cè)節(jié)點電壓設(shè)置為該節(jié)點的電壓減去其所連接邊的電壓降。

同時，為了計算短路電流，將對側(cè)節(jié)點短路電阻、電抗設(shè)置為該節(jié)點的短路電阻、電抗及其所連接邊的電阻、電抗之和。需要注意的是，將光伏發(fā)電等新能源電源看作是負荷為負值的節(jié)點[10-11]。通過后代計算即可得到表2中的電壓降，最后在步驟9）計算線路潮流和網(wǎng)損。

2.2 可靠性計算

配電網(wǎng)可靠性最常用的參數(shù)是預安排停電時間和故障停電持續(xù)時間，其計算過程與潮流計算過程類似，所不同的是，潮流分析中計算的參數(shù)是系統(tǒng)各節(jié)點的電壓和電流。

可靠性評估可以利用潮流計算模型，基于配網(wǎng)系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)，將實際配電網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化成一個基于設(shè)備串并聯(lián)的可靠性計算網(wǎng)絡(luò)。串聯(lián)設(shè)備故障率是各設(shè)備故障率的累加，任何一臺設(shè)備故障都會導致整個鏈條停運；并聯(lián)設(shè)備則存在冗余(根據(jù)容量確定)，可以應(yīng)對其他并聯(lián)路徑的停運。一般而言，并聯(lián)設(shè)備是線路中設(shè)置的聯(lián)絡(luò)開關(guān)。

本文提出的可靠性計算利用潮流計算的表1、2，通過累加線路故障平均停電時間、線路預安排平均停電時間而得到，計算簡便，在應(yīng)用時，只需將式(10)中的電流換成平均停電時間即可，不再贅述。

2.3 N-1校驗

N-1校驗基于潮流計算結(jié)果，用以判斷某條饋線或某些配變故障時能否實現(xiàn)負荷的轉(zhuǎn)供[12-15]。根據(jù)饋線第1段的下游轉(zhuǎn)供模式能否實現(xiàn)，來判斷饋線是否滿足N-1校驗。具體來說，假定饋線出口的第1段發(fā)生故障，則后續(xù)所有負荷都需要轉(zhuǎn)供；找出所有聯(lián)絡(luò)開關(guān)，形成轉(zhuǎn)供后的網(wǎng)絡(luò)拓撲；通過對轉(zhuǎn)供后網(wǎng)絡(luò)進行潮流計算，得到該饋線出口第1段的電流。判斷該電流值是否超過饋線的額定電流，若超過，則判斷不滿足N-1校驗；否則判斷為滿足校驗。最后，把N-1校驗結(jié)果寫入饋線表對應(yīng)字段中。

各種電氣計算結(jié)束后，將各類計算的結(jié)果用Excel表格的形式輸出。計算結(jié)果可分供電單元、供電網(wǎng)格小計，也可全網(wǎng)合計，還可標注重過載線路和低電壓線路。

2.4 中壓饋線可靠性計算

2.4.1 現(xiàn)狀電網(wǎng)中壓饋線可靠性估算

本文采用的可靠性指標是年平均故障停電時間和年平均預安排停電時間。假定每戶用電平均負荷為1 kW，且忽略雙電源的因素，考慮配電自動化安裝情況，配電自動化排查故障時間為零，則可得到每條饋線年平均故障停電時間：

式中：Lal為饋線總長度，km；flf為每年每百千米饋線內(nèi)所有開關(guān)、配變等設(shè)備的綜合故障次數(shù)；kp%為配變自動化安裝率；1-kp%定義為故障排查系數(shù)；tc為故障人工平均排查時間，h；tR為故障平均修復時間，h；Alf定義為故障修復系數(shù)，計算公式為

式中：Pi,j為第i條饋線第j段故障情況下本段及下游不可轉(zhuǎn)供負荷之和；Pi為饋線i的總負荷；fi,j為第i條饋線第j段的故障率。

該饋線i的年平均預安排停電時間表示為

式中：flp為該饋線的故障率；Blp為該饋線的年平均預安排停電轉(zhuǎn)供系數(shù)，不考慮開關(guān)操作是自動操作還是人工操作時，Blp應(yīng)與Alf在數(shù)值上相等；tpR為預安排故障修復時間。

現(xiàn)狀電網(wǎng)的Alf和Blp主要與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)有關(guān)，可以通過可靠性拓撲計算得到。

2.4.2 規(guī)劃電網(wǎng)中壓饋線可靠性預測可靠性預測具體流程如下：

1）根據(jù)現(xiàn)狀電網(wǎng)的可靠性網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，求得現(xiàn)狀電網(wǎng)的故障修復系數(shù)Alf或預安排停電轉(zhuǎn)供系數(shù)Blp。

2）將現(xiàn)狀電網(wǎng)饋線的實際年平均預安排停電時間Tlp0(下標0代表現(xiàn)狀年，下同)、實際饋線平均長度Lal0、實際饋線平均故障率flf0和Blp0代入式(18)，可計算得到現(xiàn)狀年預安排停電修復時間tpR0。由于各年預安排停電修復時間變化不大，可將tpR0作為未來規(guī)劃電網(wǎng)的年預安排停電修復時間tpR。

3）根據(jù)規(guī)劃年電網(wǎng)的可靠性網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，計算得到規(guī)劃年電網(wǎng)的預安排停電轉(zhuǎn)供系數(shù)Blp，代入式(18)，可計算出規(guī)劃年預安排平均停電時間Tlp。

4）根據(jù)現(xiàn)狀電網(wǎng)的可靠性網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，求得現(xiàn)狀年故障平均停電轉(zhuǎn)供系數(shù)Alf0；假定故障修復時間tR與預安排故障修復時間tpR相等，將現(xiàn)狀電網(wǎng)的實際年平均故障停電時間Tlf0、實際饋線平均長度Lal0、實際饋線平均故障率flf0、第(2)步中求得的年平均故障修復時間tR、配電自動化安裝率kp%代入式(16)，可計算得到現(xiàn)狀年故障排查實際時間tc0。由于各年平均故障排查時間變化不大，可將現(xiàn)狀年平均故障排查時間tc0作為未來規(guī)劃年平均故障排查時間tc。

5）根據(jù)tR、tc，按照式(16)和(18)計算規(guī)劃年各年單條線路的年平均故障停電時間和年平均預安排停電時間，即可得到中壓配電系統(tǒng)可靠性指標。

綜上，可靠性指標的計算只需要已知架空線路和電纜線路的預安排停電次數(shù)(概率)、故障停電次數(shù)(概率)，再結(jié)合網(wǎng)架結(jié)構(gòu)就可以進行可靠性評估與預測。需要注意的是，開關(guān)和配變的預安排停電概率和故障停電概率已經(jīng)折算到其所在的線路上。

架空和電纜線路故障停電次數(shù)(概率)的確定原則如下：對于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)提升類項目，其可靠性的提升體現(xiàn)在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的改善上，意味著可靠性拓撲計算中Alf值的降低，可根據(jù)規(guī)劃電網(wǎng)可靠性拓撲圖求得；對于設(shè)備改造類項目，其可靠性的提升體現(xiàn)在設(shè)備故障率的降低上，意味著可靠性拓撲計算中flf值的降低。高故障率設(shè)備的改造項目在計算改造后的可靠性指標時，應(yīng)適當調(diào)低設(shè)備的故障概率。

架空和電纜線路預安排停電次數(shù)(概率)的確定原則如下：預安排停電概率的預測應(yīng)該根據(jù)綜合停電管理、不停電作業(yè)計劃和規(guī)程進行綜合確定。

3 算例分析

以德州晶華網(wǎng)格為例，選取2020年網(wǎng)格內(nèi)所有10 kV中壓線路進行潮流、可靠性計算，并進行N-1校驗，計算結(jié)果如圖3所示。各條線路的計算結(jié)果如表3所示。

表3 線路計算結(jié)果Tab.3 Line calculation results

圖3 晶華網(wǎng)格10 kV饋線電氣一體化計算結(jié)果Fig.3 Electrical integration calculation results of 10 kV lines of JingHua network

對國網(wǎng)德州供電公司城市電網(wǎng)規(guī)劃河東區(qū)晶華網(wǎng)格2020年10 kV規(guī)劃電網(wǎng)進行電氣計算，整個網(wǎng)格包含23條饋線(其中3條為區(qū)外線路)，計算用時僅1.8 s。將本文的電氣計算結(jié)果與電力系統(tǒng)潮流計算軟件BPA計算結(jié)果進行對比，二者誤差在8%以內(nèi)，符合工程要求，這表明本文提出的算法具有準確性、快速性和合理性。

4 結(jié)論

針對配電網(wǎng)規(guī)劃電氣計算中無法確切得到基于饋線負荷的問題，提出將未來新增地塊的負荷轉(zhuǎn)變?yōu)殡姎怵伨€負荷的空間負荷分配方法，并提出了集潮流、短路、可靠性、N-1校驗于一體的電氣計算方法。最后，結(jié)合德州晶華網(wǎng)格化規(guī)劃項目，驗證了電氣一體化算法的正確性、快速性和適用性。

多能互補和智慧能源是電力行業(yè)未來的發(fā)展方向，下一步擬考慮將能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃的內(nèi)容集成在配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃軟件中，基于電力物聯(lián)網(wǎng)中將家電可控負荷轉(zhuǎn)化成智能負荷的思路，進行電力物聯(lián)網(wǎng)綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃的建模，研究多能互補分布式綜合供能系統(tǒng)及典型方案的應(yīng)用。