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摘要：配电网网架优化是配电网规划的重要组成部分，是确保电网稳定运行和安全可靠性的有效途径，所以对配电网网架进行合理的优化具有非常重要的现实意义。因此，本文基于提高供电能力的目标对配电网网架优化问题进行了深入探析。
关键词：供电能力；配电网；网架优化
供电能力概述
配电系统供电能力主要是指在一定的供电区域范围内，供电系统在馈线“N-1”校验和变电站主变“N-1”校验都满足时，对负荷能提供的最大供应能力，电网供电能力在很大程度上是由变电站供电能力和网络转移能力所决定的。其中变电站供电能力是指以变电站为分析单位，在不考虑网络负荷转移的情况下，变电站满足“N-1”准则条件的最大负荷供应能力，相当于没有任何站间联络情况下的配电系统供电能力。而网络转移能力是指在一定的供电区域范围内变电站主变与相邻变电站有联络，并能够在发生故障时，能将变电站内负荷转移到相邻变电站而不终止供电的最大能力。另外，配网供电网架主要是指在一定区域内，所有变电站之间通过中压馈线的联络形成一个整体的互联结构。通过对供电能力的具体分析，能够在一定程度上找到投资较小、设备利用率较高、联络规范的典型供电网架架构模式，从而有效提升配电网供电能力。
配电网网架规划面临的主要问题
目前许多省份，特别是西北部分地区配电网网架规划和建设中依旧面临许多的问题，主要体现在当前网架不够坚强、不牢靠，供电可靠性相对较差，线损率较高，电压质量比较差等。通常情况下，一条线路会带一大片或几个小区的供电，线路的建设未实现标准性和统一性，转接供电能力较弱，从而导致停电时间较长，严重影响供电公司社会服务的信誉和形象。传统的配电规划主要针对这些问题，一般采用最小投资、最小年运行费用、最小网损、最小停电损失等措施进行目标优化，并通过对变电站地址、中压网架布线形式的确定，得到最佳配电网网架规划方案，以此提高供电能力。
近年来，伴随着配电网建设规模的不断扩大，配电网络接线从原来的单辐射无联络向手拉手单联络，发展到了现代化的多分段多联络，呈现出联络日益增多、网架结构日渐复杂的良好趋势，尤其是城市的电缆网发展，引入开闭所、配电站和环网柜后，相互之间的联络通路或转接通道越来越多。不仅如此，在配电网建设过程中，其所涉及到的技术改革和大修项目建设存在无序开展现象，使得大片区域的配电网联络相互交错，错综复杂。更有甚者，部分地区的整个中压配电网都缠在一起，在多联络情况下，难以有效发挥联络转带的能力，而且实际的供电能力达不到设计目标。
存在以往部分配电网无序联络的不断建设，在有限增加供电能力的同时，同时会引发一些问题。主要表现在：规划角度来看，未将联络建设标准和方案进行综合提出，在考虑安全性和可靠性，以及配电网负载率水平的基础上，难以达到实现网络结构的简化和优化。而从运行角度来看，转带路径过多，会在很大程度上提高运行方式的复杂性，增加调控部门的工作压力，因此应该根据既有联络的实际情况进行区别对待，以此确定采用怎样的转带方式，去除无效联络，简化运行维护，这些都是目前配电网规划建设和运行所必需考虑的主要问题，同时还要积极采取有效措施加以解决，从而全面促进供电能力的提高。
配电网网架优化的约束条件
配电网网架优化的目标是,在满足一定的约束条件下，使目标函数最小，即综合费用最小。这里的约束条件就是对目标函数的约束条件，主要有负荷点电压约束、支路电流约束、线路容量约束、辐射型约束和连通性约束。
（一）容量约束
式（2-6）中，Ui为节点电压；Uimax为该节点电压的上界值、Uimi为Ui的该节点电压的下界值。
（四）辐射型约束
通常情况下，配电网是闭环设计、开环运行。因此，配电网具有辐射状或者接近辐射状态，使得各供电线路的供电容量差别较大。配电网网络往往拥有多条支路和多个节点，配电网必须是一个辐射型的网络，才能保证电网的正常运行。
（五）连通性约束
连通性是指必须满足对供电区域内的所有负荷点提供电力。该约束条件主要用于描述规划变量之间的逻辑关系；当新建线路存在时，则要满足该条新建线路的负荷点要求，保证线路负荷；当新建线路不存在时，则该线路的负荷点数目就会为零。
配电网网架优化的必要性和方法
（一）配电网网架优化的必要性
目前，我国部分地区配电网规划工作中，仍重点放在优先解决现状设备水平问题，并综合考虑怎样提高配网供电能力，这就进一步将问题转化成了怎样提高站内供电能力和网络转移能力，在现有变电站建设主变和接线方式标准化选择的基础上，站内供电能力已经处于固定状态，从而又将问题转移到了怎样优化设计配网供电能力。所以，配电网络联络在很大程度上影响着配网供电能力，是其中的主要影响因素，而优化联络是在不增加变电容量的条件下挖掘网络供电潜力的一种有效手段。联络对电网供电能力的贡献是非常大，不可替代的。
（二）配电网网架优化的主要方法
1、传统的配电网络规划方法工作程序主要是在确定变电站选址定容的基础上，规划网络建设方案，在原有待选线路已知或未知的条件下，将技术可行性和经济节约性为主要目标，设定辐射型运行网络，在配电网规划过程中，还要切实考虑和现有电网实现联络优化的现实情况。但是由于规划变电站建设是一个周期长、系统的工作，所以这种方法比较适合在中长期新建电网规划中应用，而且不能短时解决大规模网络情况下的联络规划问题。
2、针对配电网联络规划的方法，是以有效联络为主要前提的，并以追求路径段、可靠性高、转移负荷能力强为主要目标联络。伴随着信息化技术的快速更新和发展，许多针对联络优化的新技术和新方法被开发出来。其中基于配网供电能力的配电网规划概念被踢出，并通过实践证明了能在少增加布点和联络的情况下，消纳新增的负荷。基于供电能力，后退寻优法的出现进一步确定了最优站间联络规模，但是并没有涉及到联络建设顺序对配网供电能力的影响。近年来，还出现了许多基于启发式思想的规划方法，其中主要有遗传方法、最小生成树方法、精细化规划方法以及利用GIS系统等方法。在以后的不断完善和发展下，也会专门针对规划联络建设区域化、层次化和调度灵活化等进行深入探究，以此为有效提高供电能力奠定良好的基础。
五、基于提高供电能力的配电网网架优化规划实践
如某供电区域内只考虑110kV变电站直变10kV电压等级网架联络，在考虑架空网的情况下，由两座变电站不同主变低压侧对应母线分别出线两次，或者两座变电站各出线一次和另一座变电站不同主变低压侧对应母线分别出线两次，每条线路分为3段，每条线段在第二个分段的位置和本站或其它站出线联络，在第三个分段的末端和其它站的出线构成联络。每段线路挂接配变容量约为3000-4000kVA，每条线路的装接配变容量不超过12000kVA，主干线径考虑240mm2。以此为前提，考虑每座110kV站内每台主变平均有8回10kV出线形成站间联络，站间负荷转移能力为96-120MVA，那么变电站负载率能够有效提高20%左右。
结语
总而言之，配电网网架优化对电力系统起着非常重要的作用，因此科学合理规划并优化配电网网架，不仅能够有效提高电网的安全性，降低电网的建设成本，还能够全面提高电网的供电能力。虽然在配电网网架优化过程中依旧存在一些问题，但是相信在不断的完善和改进下，其一定会实现最优化，从而促进供电能力的提升，为人们的生产生活提供最完善的电力服务。
参考文献
[1]李芳,徐剑等.基于供电能力分析的中压配电网架精细化规划方法[J].电工电能新技术,2014,33(12).
[2]肖峻,张婷,张跃等.基于最大供电能力的配电网规则理念与方法[J].中国电机工程学报.2013,33(10).
论文作者:许叶林,付高善
论文发表刊物:《电力设备》2016年第13期
论文发表时间:2016/10/9
标签：网架论文; 能力论文; 配电网论文; 变电站论文; 负荷论文; 线路论文; 电网论文; 《电力设备》2016年第13期论文;