導(dǎo)語：農(nóng)網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)管理論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：相對于城區(qū)電網(wǎng)來說，農(nóng)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要簡單、清晰，但由于負(fù)荷對電能可靠性要求等其他原因，一般都會有小型發(fā)電廠，且通常均為小容量機(jī)組，即系統(tǒng)除了通過若干220kV、110kV變電所接受區(qū)域大電網(wǎng)電力以外，往往包括多個(gè)110kV及以下并網(wǎng)發(fā)電的若干電源點(diǎn)，從而使得電網(wǎng)不是單純的放射型單方向模型，需要通過建立數(shù)學(xué)模型來確立電源點(diǎn)的建設(shè)和系統(tǒng)接線方式。

關(guān)鍵詞：農(nóng)網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化

1農(nóng)網(wǎng)高壓配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

相對于城區(qū)電網(wǎng)來說，農(nóng)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要簡單、清晰，但由于負(fù)荷對電能可靠性要求等其他原因，一般都會有小型發(fā)電廠，且通常均為小容量機(jī)組，即系統(tǒng)除了通過若干220kV、110kV變電所接受區(qū)域大電網(wǎng)電力以外，往往包括多個(gè)110kV及以下并網(wǎng)發(fā)電的若干電源點(diǎn)，從而使得電網(wǎng)不是單純的放射型單方向模型，需要通過建立數(shù)學(xué)模型來確立電源點(diǎn)的建設(shè)和系統(tǒng)接線方式。

2農(nóng)網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的選擇

2.1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化的一般方法

負(fù)荷預(yù)測是電力系統(tǒng)規(guī)劃工作的基礎(chǔ)，在負(fù)荷預(yù)測的基礎(chǔ)上一般應(yīng)結(jié)合區(qū)域規(guī)劃進(jìn)行負(fù)荷分布分析，進(jìn)而確定負(fù)荷平衡結(jié)果，即確定變電所的分布和容量規(guī)劃，在負(fù)荷預(yù)測和變電所布點(diǎn)確定的基礎(chǔ)上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化規(guī)劃。一般來說，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的目標(biāo)是滿足系統(tǒng)有功負(fù)荷的最優(yōu)網(wǎng)架設(shè)計(jì)，有靜態(tài)規(guī)劃和動態(tài)規(guī)劃之分。靜態(tài)規(guī)劃考慮的是針對某一負(fù)荷水平進(jìn)行網(wǎng)架規(guī)劃，一般從基準(zhǔn)年開始按年度進(jìn)行，需考慮現(xiàn)有的網(wǎng)架，同時(shí)后一年的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)規(guī)劃需將前一年的網(wǎng)架設(shè)定為已有網(wǎng)架，因此，每規(guī)劃目標(biāo)年的網(wǎng)架規(guī)劃既要瞻前也要顧后，做到從時(shí)間序列上的前后協(xié)調(diào)相互呼應(yīng)，從而節(jié)約建設(shè)投資。但規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的評價(jià)指標(biāo)一般考慮整個(gè)規(guī)劃期的總的性能指標(biāo)最優(yōu)來評價(jià)方案，而且往往加入投資分析，甚至列入資金的時(shí)間價(jià)值，因而稱為動態(tài)規(guī)劃。網(wǎng)架規(guī)劃優(yōu)化方法常用的有兩類，即啟發(fā)式方法和數(shù)學(xué)優(yōu)化方法。數(shù)學(xué)最優(yōu)方法是通過將電網(wǎng)規(guī)劃問題用數(shù)學(xué)化模型進(jìn)行描述，然后采用一定的算法求解，從而獲得滿足系統(tǒng)要求的最優(yōu)規(guī)劃方案。該類方法從理論上將可以保障方案的最優(yōu)性，但一般要求得最優(yōu)解需要很大的計(jì)算量。啟發(fā)式方法則是通過定義方案運(yùn)行性能以及投資需求等綜合指標(biāo)，根據(jù)一定規(guī)則對線路進(jìn)行逐步迭代選擇直至得到滿意的最優(yōu)解。該類方法難以保證方法的最優(yōu)性，但計(jì)算量較數(shù)學(xué)優(yōu)化方法要小，計(jì)算較為方便且便于與規(guī)劃設(shè)計(jì)人員的檢驗(yàn)相結(jié)合，因而是一種更為經(jīng)濟(jì)而實(shí)用的方法。

2.1.1啟發(fā)式網(wǎng)架優(yōu)化方法

根據(jù)所確定的衡量安全性指標(biāo)的不同，啟發(fā)式方法分為基于支路性能的啟發(fā)式方法和基于系統(tǒng)性能指標(biāo)的啟發(fā)式方法?；谥沸阅苤笜?biāo)的啟發(fā)式分析方法中，線路的選擇是根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)線路功率傳輸情況來實(shí)現(xiàn)的，常選用的有線路是否能滿足負(fù)荷要求或者線路過負(fù)荷程度等指標(biāo)；而基于系統(tǒng)性能指標(biāo)的啟發(fā)式方法中，線路的選擇是根據(jù)線路對系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)特定運(yùn)行性能指標(biāo)的影響程度來實(shí)現(xiàn)的，常選用的指標(biāo)有系統(tǒng)缺負(fù)荷大小指標(biāo)等對線路的逐步選擇。

基于線路指標(biāo)的啟發(fā)式網(wǎng)架規(guī)劃方法分為逐步倒退法和逐步擴(kuò)展法兩種。逐步倒退法是根據(jù)目標(biāo)年數(shù)據(jù)構(gòu)成一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)除了已有線路以外，包括所有待選的線路，這樣，構(gòu)成的就是一個(gè)冗余度很高但不經(jīng)濟(jì)的網(wǎng)絡(luò)，然后采用潮流模型對該網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，比較各待選線路在系統(tǒng)中的作用和有效性，逐步去掉有效性低的線路，直到網(wǎng)絡(luò)沒有冗余線路為止。而采用逐步擴(kuò)展法是根據(jù)各待選線路對過負(fù)荷線路的過負(fù)荷量的消除的有效度，選擇適當(dāng)?shù)木€路到現(xiàn)狀網(wǎng)絡(luò)上，直至網(wǎng)絡(luò)無過負(fù)荷為止。為計(jì)算各待選線路的有效度，需要進(jìn)行變結(jié)構(gòu)時(shí)的潮流計(jì)算。

基于支路性能指標(biāo)的啟發(fā)式方法有計(jì)算簡單靈活等優(yōu)點(diǎn)，但由于通常是獨(dú)立地考慮各待選線路的作用，無法直接體現(xiàn)系統(tǒng)充裕的大小等性能指標(biāo)，而基于系統(tǒng)性能指標(biāo)的啟發(fā)式方法則能體現(xiàn)系統(tǒng)性能指標(biāo)，從而可以從整體上識別薄弱環(huán)節(jié)并充分考慮各待選線路對系統(tǒng)的整體影響來選擇最佳擴(kuò)建線路。

2.1.2網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)優(yōu)化方法

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的數(shù)學(xué)化方法可以分為確定性和不確定性兩種優(yōu)化方法。傳統(tǒng)上采用的常常是確定的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法，即將規(guī)劃問題表達(dá)成確定性的優(yōu)化問題來進(jìn)行求解。但隨著規(guī)劃的環(huán)境以及相關(guān)要求日益復(fù)雜，且負(fù)荷、設(shè)備費(fèi)用、線路路徑等因素均具有不確定性，這些不確定性對電網(wǎng)規(guī)劃有較為顯著的影響，因而在規(guī)劃中考慮不確定性因素是必要的。按照考慮不確定性因素特征的不同，不確定網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化有分為隨機(jī)優(yōu)化法和模糊優(yōu)化法。隨機(jī)優(yōu)化法常常用于事件是否發(fā)生以及發(fā)生的時(shí)刻存在不確定性的情形，而模糊優(yōu)化法則常常用來處理有關(guān)事情表達(dá)不清晰的這種不確定性的情況。在通常情況下，在滿足對保障負(fù)荷電能供應(yīng)的前提下，可能有多種架線方法和導(dǎo)線截面的選擇，要對多個(gè)方案進(jìn)行比較選擇，則需要選擇目標(biāo)函數(shù)，在電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中常用到的目標(biāo)函數(shù)有網(wǎng)架建設(shè)總投資、電能損失、維修運(yùn)行費(fèi)用為目標(biāo)函數(shù)。由于電能的特殊性，需要考慮各種約束條件，如電壓范圍、線路的長期極限傳輸容量限制等。因此，網(wǎng)架優(yōu)化過程實(shí)際上是目標(biāo)函數(shù)與約束條件、狀態(tài)參數(shù)之間的協(xié)調(diào)處理過程。

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃法是針對網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮匦运岢鰜淼囊环N數(shù)學(xué)規(guī)劃方法，也是在線形規(guī)劃中專門處理網(wǎng)絡(luò)問題的一種特殊算法。數(shù)學(xué)上把圖看作節(jié)點(diǎn)和弧的集合，弧是連接在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的有向線段。在電力系統(tǒng)中，節(jié)點(diǎn)就是接受電力或者發(fā)送功率的發(fā)電廠、變電所或者負(fù)荷點(diǎn)，弧就是線路。這種優(yōu)化網(wǎng)架方法在電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中常用的數(shù)學(xué)模型有最少費(fèi)用法、最短路徑法、費(fèi)用最小最大流法等方法。

2.2農(nóng)網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的選擇

結(jié)合農(nóng)網(wǎng)高壓配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選用支路交換法來進(jìn)行這種輻射式結(jié)構(gòu)的高壓配電網(wǎng)的優(yōu)化計(jì)算較為適用。采用該方法是從一個(gè)既定的輻射式電網(wǎng)開始，增加一條閉合聯(lián)絡(luò)支路后使輻射型網(wǎng)絡(luò)變成一個(gè)閉合回路，然后將某一條支路斷開，恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的輻射型結(jié)構(gòu)，并按照給定的目標(biāo)函數(shù)對新構(gòu)成的輻射型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行計(jì)算。重復(fù)上述計(jì)算過程，直到目標(biāo)函數(shù)值最好為止，對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)即為所選用網(wǎng)絡(luò)接線。采用這種方法簡單實(shí)用，但只能達(dá)到局部最優(yōu)解，對于農(nóng)網(wǎng)來說，一般規(guī)劃年需要新建的高壓（110kV及以上）線路是局部的，因而采用支路交換法可以滿足其要求。一般地對于既定的系統(tǒng)接線，考慮到節(jié)約投資，其改建項(xiàng)目的實(shí)施相對于系統(tǒng)網(wǎng)損等指標(biāo)來說往往是不經(jīng)濟(jì)的，且由于受電壓、可靠性等電網(wǎng)分析計(jì)算的約束性條件的影響。在工程實(shí)際中，其高壓配電網(wǎng)往往是通過對新增支路，以及由于負(fù)荷的增長需要改建的線路的多個(gè)建設(shè)方案的比較，來確定規(guī)劃年內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案。在分析中，我認(rèn)為需引入動態(tài)經(jīng)濟(jì)比較的概念，而對于網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案來說，結(jié)合個(gè)人設(shè)計(jì)方案比較的經(jīng)驗(yàn)來看，最適用的經(jīng)濟(jì)方案比較以年費(fèi)用比較法較為適合。

3計(jì)算框圖設(shè)計(jì)

計(jì)算步驟一：目標(biāo)函數(shù)的確定。

當(dāng)新建或者改建線路對支路潮流僅是局部影響時(shí)，只需對所需考察的支路進(jìn)行網(wǎng)損最小分析。采用最小網(wǎng)損作為目標(biāo)函數(shù)，即函數(shù)為：

計(jì)算步驟二：先計(jì)算電網(wǎng)的潮流分布，再找出與本次計(jì)算相關(guān)的支路，即列出目標(biāo)支路集合，交換支路前輻射型網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)損計(jì)算。

計(jì)算步驟三：第一次支路交換后，重新進(jìn)行潮流計(jì)算后，在潮流計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行支路交換后的輻射型網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)損計(jì)算。

重復(fù)以上支路交換計(jì)算，直至得出最優(yōu)結(jié)論為止。

4經(jīng)濟(jì)比較方法引入網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用中，單純采用以上支路交換法優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)接線是不夠的，應(yīng)該結(jié)合經(jīng)濟(jì)比較，即在對方案進(jìn)行投資分析計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行比較，從而得出經(jīng)濟(jì)的方案。常用的方案比較方法有最小費(fèi)用法、凈現(xiàn)值法、內(nèi)部收益率法、折返年限法，每種方法又可以演化成不同的表達(dá)式。最小費(fèi)用法是電力系統(tǒng)規(guī)劃中較為普遍的方法，適用于比較效益相同或者效益基本相同，但難以具體估算的方案。最小費(fèi)用法通常有以下三種不同的方案：費(fèi)用現(xiàn)值比較法、計(jì)算期不同的現(xiàn)值費(fèi)用比較法和年費(fèi)用比較法。費(fèi)用現(xiàn)值比較法是將各個(gè)方案基本建設(shè)期和生產(chǎn)運(yùn)行期的全部支出費(fèi)用均折算到計(jì)算期的第一年，現(xiàn)值低的方案是可取方案。對于不同建設(shè)期的方案則一般按照方案中計(jì)算期最短的進(jìn)行計(jì)算，及計(jì)算期不同的現(xiàn)值費(fèi)用比較法。

年費(fèi)用比較法是將參加比較的諸方案計(jì)算期的全部支出折算成年費(fèi)用后進(jìn)行比較，費(fèi)用低的方案為經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)越方案。其表達(dá)式為：

在比較方案部分費(fèi)用相同的情況下，可以采用只考慮有差別的費(fèi)用的年費(fèi)用比較法，即只考慮差別部分的費(fèi)用的比較，這種方法將初始投資差額以及末期殘值差額折合為年費(fèi)用或者年值，再綜合運(yùn)行維護(hù)、改造等運(yùn)行年需要投入的差別費(fèi)用，比較即可以得出經(jīng)濟(jì)最優(yōu)方案。對于農(nóng)網(wǎng)電力建設(shè)項(xiàng)目，筆者推薦使用這種簡化了的年費(fèi)用比較法。

5總結(jié)

結(jié)合農(nóng)網(wǎng)作為輻射型受端電網(wǎng)的特點(diǎn)，用支路交換法來進(jìn)行這種輻射式結(jié)構(gòu)的高壓配電網(wǎng)的優(yōu)化計(jì)算，雖只能達(dá)到局部最優(yōu)解。對于農(nóng)網(wǎng)來說，一般規(guī)劃年需要新建的高壓線路是局部的，因而采用支路交換法可以滿足其要求。在工程實(shí)際中，其高壓配電網(wǎng)往往是通過對新增支路，以及由于負(fù)荷的增長需要改建的線路的多個(gè)建設(shè)方案的比較，來確定規(guī)劃年內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案。在分析中，文中引入了動態(tài)經(jīng)濟(jì)比較，并提出對于農(nóng)網(wǎng)采用有差別的年費(fèi)用比較法最為適用。

參考文獻(xiàn)：

[12]張焰.陳章潮.不確定性的電網(wǎng)規(guī)劃研究.電網(wǎng)技術(shù),1999.3.

[13]李林川.夏道止等.電力系統(tǒng)電壓和網(wǎng)損優(yōu)化計(jì)算.電力系統(tǒng)及其自動化,1995.7.

[5]中電聯(lián)供電分會技術(shù)管理專委會.城市配電網(wǎng)優(yōu)化的指導(dǎo)意見.2003年.

[6]楊捷.城區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃的研究和應(yīng)用[碩士學(xué)位論文].西安：西安交通大學(xué),2003.

[7]范文濤.齊齊哈爾.考慮網(wǎng)損和可靠性的電網(wǎng)改造經(jīng)濟(jì)分析方法.中國城市供電學(xué)術(shù)年會暨全國供電聯(lián)絡(luò)年會論文集,2003.