探究自愈功能的配電網多階段規劃方法

敖云飛

摘要：針對配電網供電問題，注重配電網規劃方案探究，同時討論自愈控制技術應用問題。涉及到故障檢測、定位與恢復，提出科學化規劃方案。通過遺傳算法，處理混合數問題，僅供參考。

關鍵詞：自愈功能;配電網;多階段;規劃方法

在發生故障前，配電網注重診斷預警，實施定位隔離，加強配電網自愈力，提升運行效益。在規劃配電網時，可以遵循以下方案要求：選擇線路、明確配電網位置，拆除加固工作。由于配電網建設周期長，必須合理劃分規劃方案，基于壽命周期成本，分析資金時間價值。聯合折現系數，對不同階段成本進行計算。深入分析和研究相關成果，討論相互作用機理，確保其滿足負荷增長需求。

1、配電網自愈控制

配電網自愈，確保監控實時化，消除不良故障影響。通過繼電保護方式，切斷故障段，優化電能質量。配電網運行狀態，包含運行狀態、警戒狀態、恢復狀態、故障狀態等。

自愈控制，主要針對配電網分析，涉及到模擬技術、仿真建模、廣域測控技術。注重分析配電網，優化運行狀態。此外，配電網自愈功能，涉及到電壓無功網絡重構，定位和隔離故障問題。

自愈控制系統，涉及到數據接口、自愈控制功能、系統平臺，終端設備包含變壓器監測終端、開閉所監控終端、饋線開關監控終端、智能電能表。聯合智能硬件設備、軟件系統，能夠確保配電網快速自愈。在自愈控制下，不僅要考慮負荷需求，設置自愈控制設備。

對于自愈功能，注重分析局部信息、保護原理，實行故障隔離技術。通過全局信息、智能控制措施，盡快隔離故障，同時探究網絡重構技術。面臨緊急事件，注重環網解列技術、網絡再組合技術分析。

2、基于自愈控制的配電網規劃模型

遵循負荷預測、空間環境，掌握變電站選址、容量，同時規劃路線路徑，明確分段開關、電容器位置。對于規劃方案，建設變電站之后，不能隨意改擴建、饋線形成網絡拓撲，拆除網絡結構，將饋線段，合理安裝饋線開關、聯絡開關。

2.1邏輯變量

規劃方案，通常包含時間維度與空間維度;邏輯變量，涉及到預設饋線、變電站編號、時間等。以i表示變電站，xi，k為第k階段，第i預設元素動作。當xi，k=1時，表示添加1臺變壓器;當xi，k=0時，則表示無變化。以i表示饋線，則當xi，k=1時，表示架設i號變壓器;當xi，k=0時，則表示無變化。則當xi，k=-1時，表示饋線移除。

2.2約束條件

第一，連通性：網絡負荷點，利用饋線連接入網，無孤點，網絡處于連通狀態;第二，敷設狀：為了確保配電網絡運行可靠性，確保網絡輻射開環運行，充要條件為線路數=負荷點數-1。

3、算法流程

3.1約束與控制策略

注重函數結果優化，合理約束電壓、潮流與容量，同時增設懲罰因子。針對不達標種群，必須篩選剔除，加強邏輯約束力。利用隨機選擇法，明確遺傳控制參數：交叉率0.5，變異率0.05，種群規模30。通過24節點，在遺產算法中，染色體群中，涉及到120個變量。為了避免局部收斂，合理控制變異概率，約為0.05，且迭代次數高達2000次。評價適應函數，即利潤最大目標函數。

3.3算法流程

針對新種群，通過邏輯約束，將不可行解排除掉，同時做好適應性評價。種群不達標時，再次選擇與交叉處理，產生下一代。

4、算例分析

在本文研究中，使用24節點算例，驗證算法有效性與可行性。配電網包含24節點，構成20kV測試網絡。涉及到38條支路，21號節點為20-MVA，22節點為63-kV/20kV。

現有線路、規劃線路與節點自動保護裝置。自動保護裝置安裝如下：斷路器：8，11，18;重合器：25，28;熔斷開關：3，4，6，15，20，29，33，37。自動保護裝置安裝節點：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：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。合理設定電費價格，為0.7元/kWh。針對負荷節點，則損耗時間為2400h，折現率0.05。規劃方案，確保周期成本最低，總利潤率最高，明確優化目標。

4.1不考慮自愈功能的規劃方案

算例1中，不考慮自愈功能。在表3數據中，為線路、變電站增減規劃。注重規劃方案分析，基于原始網絡，第一年，在23號接入變電站（20MVA）;第二年，在24號接入變電站（20MVA）。對于拓撲結構，為了加強輻射效果，在第二年移除3號線路。K=1時，架設線路為（1，32，35），變電站為（23）20MVA;K=2時，架設線路為（11，19，26），拆除線路為（3）;K=3時，架設線路為（12，21，24），變電站為（24）20MVA;K=4時，架設線路為（14，25）;當K=5時，架設線路為（17，38）。

4.2考慮自愈功能的規劃方案

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

分析規劃結果可知，算例1、算例2，于第一年，在23節點接入變電站（20MVA），第三年，在24號接入變電站（20MVA），部分饋線在布局位置、時間存在差異。第3饋線應當在第二年拆除，第4饋線在第四年拆除。在此種方案中，通過隔離開關，斷開線路與負荷節點，確保網絡拓撲輻射效果。

按照算例1、算例2，計算成本、全周期成本總收入、利潤，同時進行比較，如表5所示。算例1：初期投資成本為572.7萬元，運行成本為51.5萬元，維護成本為39.5萬元，停電成本為91.1萬元，廢置處理費用為-17.1萬元;算例2：初期投資成本為667.3萬元，運行成本為57.4萬元，維護成本為42.7萬元，停電成本為74.1萬元，廢置處理費用為-15.2萬元;

比較兩種規劃路線方案，自愈功能網絡規劃，初期投資成本高出94.6萬元，兩種方案運行維護費用相差無幾。自愈功能網絡規劃，停電成本小，售電收入優勢顯著。通過進一步分析可知，盡管自愈功能規劃方案的前期投入大，然而基于長遠發展可知，利潤可觀性強，能夠降低配網運行風險。

5、結束語

綜上所述，規劃配電網時，必須加強愈功能。選擇全壽命周期指標，將其作為目標函數，提升利潤空間，確保電網具備自愈功能，同時建設功能模型，利用遺傳算法，獲得規劃最優方案。借助算例方式，可以確保配電網運行穩定性，降低風險系數，同時減少停電損失，利潤價值比較高，同時可以制定配電網規劃方案。通過本文研究與分析，希望能夠為配電網規劃提供參考。

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