配電網(wǎng)重構(gòu)的背景和意義

摘要；本文簡單闡述了在當(dāng)前經(jīng)濟發(fā)展形勢下配電網(wǎng)絡(luò)的重要地位以及目前所存在的問題，簡述了實現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的方法以及優(yōu)缺點，通過網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)對配電網(wǎng)實時規(guī)劃、調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使其更經(jīng)濟，具有更優(yōu)的電能品質(zhì)，兩者都具有極其重要的意義。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)重構(gòu)；環(huán)網(wǎng)設(shè)計；配電管理系統(tǒng)

近年來，隨著我國國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，電力負荷逐年增加，配電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜，造成配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)損耗逐年增大。隨著國民經(jīng)濟持續(xù)、健康的發(fā)展和人民物資文化生活水平的不斷提高，對電能的需求勢頭見漲。可是，近幾年全國各種能源的發(fā)電量遠不能滿足人們的需求，全國各地相繼出現(xiàn)了拉閘限電的現(xiàn)象，供需矛盾日益加劇，嚴重影響了經(jīng)濟發(fā)展和人民生活。在電力系統(tǒng)中配電系統(tǒng)對于輸電系統(tǒng)和電力用戶之間起著樞紐作用，相對于發(fā)達國家我國配電系統(tǒng)的發(fā)展仍然比較落后，網(wǎng)絡(luò)損耗較高，降低網(wǎng)損可以降低電網(wǎng)運行的成本、提高經(jīng)濟效益，因此降低配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)損耗是—項重要的任務(wù)。通過對配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化可以實現(xiàn)降低網(wǎng)絡(luò)損耗，其中配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化最基本的方法，也是降低配電網(wǎng)網(wǎng)損的有效手段。

1、配電網(wǎng)重構(gòu)的背景

優(yōu)化配電系統(tǒng)運行可以通過配電網(wǎng)重構(gòu)實現(xiàn)，配電網(wǎng)重構(gòu)是根據(jù)負荷變化來改變配電網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)達到系統(tǒng)最優(yōu)運行狀態(tài)。配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)是配電管理系統(tǒng)的—項重要功能，通過調(diào)整網(wǎng)絡(luò)中的開關(guān)的閉合，以達到優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)運行結(jié)構(gòu)、平衡負荷，降低網(wǎng)絡(luò)損耗、提高電壓質(zhì)量等目的。而配電網(wǎng)絡(luò)是指經(jīng)過配電變壓器低壓側(cè)直接或者降壓后向電力用戶提供電能的網(wǎng)絡(luò)，一般為環(huán)網(wǎng)設(shè)計、開環(huán)運行。配電網(wǎng)絡(luò)中的開關(guān)分為分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)，分段開關(guān)正常運行時處于閉合狀態(tài)通常安裝在各個饋線上；聯(lián)絡(luò)開關(guān)正常運行時處于開斷狀態(tài)通常安裝在饋線間來滿足配電網(wǎng)絡(luò)輻射狀運行。在滿足配電網(wǎng)絡(luò)潮流方程、支路容量、節(jié)點電壓、網(wǎng)絡(luò)呈輻射狀等約束條件下，配電網(wǎng)重構(gòu)通過改變網(wǎng)絡(luò)中分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)的分合狀態(tài)來達到降低網(wǎng)損、提高電壓質(zhì)量、負荷轉(zhuǎn)移等目的。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)，配電網(wǎng)重構(gòu)可分為正常運行時的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和故障恢復(fù)后的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。配電網(wǎng)重構(gòu)是提高電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性、供電可靠性和安全性的重要手段。

一些發(fā)達國家早期主要對城區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)進行配電網(wǎng)重構(gòu)，一般情況下環(huán)網(wǎng)設(shè)計輻射狀運行，大量的地下電纜用于構(gòu)造城市的配電網(wǎng)絡(luò)；而農(nóng)村配電網(wǎng)中大量使用架空線，配電網(wǎng)絡(luò)是按照輻射狀設(shè)計的，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，后期由于考慮提高電壓質(zhì)量才不斷裝設(shè)大量的分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)，這時就需要合理的配電網(wǎng)重構(gòu)。配電網(wǎng)重構(gòu)是配電管理系統(tǒng)（Distribution Management system，簡稱DMS）高級應(yīng)用軟件的一部分，要使配電網(wǎng)處于良好的運行狀態(tài)僅僅利用如網(wǎng)損計算、無功補償優(yōu)化配置是遠遠不夠的，還要充分利用配電網(wǎng)重構(gòu)這一有效手段。

2、配電網(wǎng)重構(gòu)的意義

2.1 降低配電網(wǎng)線損，提高系統(tǒng)經(jīng)濟性

不斷降低電力系統(tǒng)的能耗和線損，提高電力系統(tǒng)運行經(jīng)濟效益，是電力系統(tǒng)面臨的—項長期課題。西方主要工業(yè)國家的線損率大致在5%～8%，我國為9%左右，與發(fā)達國家相比尚有差距。35～110kV配網(wǎng)線損是地區(qū)線損的重要組成部分，2005年全國城網(wǎng)110kV以下配網(wǎng)線損占總線損的58%，可見降低配電網(wǎng)線損是降損工作的關(guān)鍵問題之一。在正常運行時，通過網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)改善電網(wǎng)運行方式從而達到降低配網(wǎng)網(wǎng)損的目的。

2.2 均衡負荷，消除過載，提高供電電壓質(zhì)量

在配電網(wǎng)中，每條饋線均有不同類型的負荷，如：商業(yè)類、民用類和工業(yè)類。由于不同類負荷的日負荷曲線是不同的，在變電所的變壓器及每條饋線上峰值負荷出現(xiàn)的時間是不同的，通過網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，可以將負荷從重負載或是過負載饋線（或變壓器）轉(zhuǎn)移到輕負載饋線（或變壓器）上，這種轉(zhuǎn)移不僅調(diào)節(jié)了運行饋線的負荷水平，消除饋線過載，還能改善電壓質(zhì)量，同時也可以有效地減小整個系統(tǒng)的網(wǎng)損。

2.3 提高供電可靠性

在配電系統(tǒng)發(fā)生故障時，可以打開配電系統(tǒng)中的某些分段開關(guān)隔離故障，同時合上某些聯(lián)絡(luò)開關(guān)把故障線路上的部分或全部負荷轉(zhuǎn)移到其他線路上去，從而起到快速隔離故障和恢復(fù)供電的目的。

配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的研究興起于80年代后期，因其在降低配電網(wǎng)網(wǎng)損和改善系統(tǒng)的安全方面的重要作用而受到不少學(xué)者的關(guān)注。早期的配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)主要是研究通過怎樣的供電路徑給新用戶供電可以使總的費用最小，即研究配網(wǎng)規(guī)劃階段的配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)問題。隨著對配電網(wǎng)重構(gòu)是否可行，研究結(jié)果表明配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)不僅在經(jīng)濟和技術(shù)上可行，而且可以極大地優(yōu)化配電系統(tǒng)的運行。目前，國內(nèi)外學(xué)者所做的配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)研究大都集中于降低線損、負荷均衡化及最佳恢復(fù)受故障影響的健全區(qū)域供電等方面。

傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)規(guī)劃要求一年或一個季度進行—次網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。然而，—方面由于負荷的的動態(tài)特性，另—方面為了充分利用配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的功能，實時配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)勢在必行，配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的建立和不斷完善使實時配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)成為可能。