計及線路路徑優化的空間電網規劃

摘 要：我國電力系統的快速發展，使得電力系統的規模也在逐漸擴大，傳統的線路網架結構已經不能滿足實際的工作需求，不能及時對電力資源進行合理配置，不僅影響了我國經濟的發展，而且還阻礙了我國電力企業的發展。文章主要針對計及線路路徑優化的空間電網規劃進行研究分析，依據設計情況提出了一些意見，希望能夠對線路路徑進行優化。

關鍵詞：電網規劃；線路路徑優化；動態規劃法

在我國電力企業發展過程中，傳統電網規劃方式不能計及復雜路徑和環境成本，從而影響了電網規劃工作的開展，文章主要通過對路徑優化以及變電站選址進行分析，構建了相應的空間模型，對電網規劃上層問題以及電網規劃的線路問題進行研究分析，從而實現了對電網的優化。

1 空間電網規劃模型的構建

通常來說，在空間電網規劃模型構建過程中主要包括了兩個方面的內容，即上層問題以及下層問題。

1.1 上層問題

（1）目標函數

在電網空間規劃工作開展過程中，上層問題屬于傳統電網規劃工作中存在的問題，上層問題的主要目的是為了對變電站的位置以及電網架設的線路進行綜合分析確定，并且還要保證在滿足變電站建設的需求狀況下保證資金的投入最少。

上層問題投入最少的計算方式如下：

在上述公式中，ê表示歷年的電費均價；Tmax表示最大負荷持續的時間，t表示歷年的引索；NT表示變電站的投資回報年數；ψ表示變電站的年收益，；Ploss表示電網的有功損耗；NW表示新建變電站的數量；w表示新變電站的索引。（iw，jw）表示新變電站建設在Ciw，jw點上，F2表示變電站線路的投資總成本。

（2）相應的約束條件分析

各個節點功率平衡等式表示為：

在上述公式中n和m表示各個節點的索引，PnQn表示節點n中存在點的有功以及無功功率的注入狀況；Gnm 和 Bnm 表示節點導納陣中的電導和電納；θnm 為節點之間的相角差。

（3）節點電壓的約束

Un，min≤Un≤Un，max

在上述等式中，Un、Un，min 和 Un，max 都表示節點n上存在的電壓、電壓下限以及電壓上限。

1.2 下層問題

（1）目標函數

相應的計算過程中，所謂下層問題主要指的是電網規劃線路的優化問題，其本質是將每一條線路的成本降到最小。具體的計算方式為：

ΩI={（i，j，d）l 如果線路I在C 上選擇方向 d }

在上述公式中，表示ΩI線路I所選擇的柵格和柵格上面存在的集合群，Di，j，d表示線路在柵格 Ci，j 方向d上面的具體長度。

（2）約束條件分析

在上述公式中，Rl，0和 Xl，0分別表示線路I在某段長度內電阻以及電抗值；Gl，0和 Bl，0表示線路I在某段長度內電阻對地電導電納值；sl表示線路l的具體長度。

上層問題以及下層問題通過相應的研究分析，具體的內容為上層問題主要解決的是該線路是否進行投資建設，同時，還能決定變電站的建設位置。下層問題所研究的內容主要是在上層基礎上對相應的電網線路進行優化，從而對線路的各項參數進行確定。

2 模型求解方法

2.1 遺傳算法

在電網規劃中，整體規劃的各種數據非線性規劃問題，工作人員在計算中，可以采用遺傳算法對相應公式進行求解。遺傳算法在應用過程中的主要特征為：二進制編碼、兩兩競爭選擇、均勻交叉、均勻變異、最優個體保存等。

2.2 動態規劃法

在電網規劃發展過程中，人們已經逐漸采用柵格在地圖上將變電站的電網優化路徑標出，從而實現對電網進行動態規劃。具體的計算流程為：工作人員通過對線路的整體成本進行分析，將每個柵格進行移動，從而能夠對線路的成本進行計算。

3 算例分析

在研究過程中，文章選擇一個算例進行計算，該算例在計算過程中，以某電網為例進行分析，該電網在建設應用過程已經包含了425個節點，510條支線路。在計算過程中，采用220×220 柵格地圖對相應的電網規劃進行計算。通過計算，需要增加4個變電站，以及350條新線路。在改造工作中，一共耗費了4000s，由于電網規劃是離線分析，所以，相應的計算能夠滿足實際的需求。

4 總結

綜上所述，積極對計及線路路徑優化的空間電網規劃進行研究分析能夠保證電網規劃的合理性，推動電力事業的發展，同時，還能保證良好的經濟效益，促進我國電力企業的發展。

參考文獻

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（作者單位：國網四川省電力公司瀘州市納溪供電分公司）