摘要：中压配电网作为我国电力能源面向使用用户发送、输入的重要环节，因其配电网架的整体规划科学性，会直接影响区域配电效率，已经受到了越来越多设计者的重视。随着现代社会人们生产生活水平的不断提高，对于电力资源的消耗量和需求量也在不断上升。此外，大型工厂企业自身产业结构的升级和调整，也对电力资源的供应提出了新的要求。
关键词：中压配电； 负荷域； 路径矩阵
中压配电电网架网络结构规划涉及到许多变量，因为需要面临的区域电量供给种类较多，整体情况较为复杂，在实际规划设计中，通常均均适应性和经济性作为重要的配电目标。相比较其他电网，中压配电网有着极其鲜明的自身特点。首先中压配电线线路的R值和X值均较大，传统电网所用的潮流计算公式和电气分解算法不能应用。其次，中压配电网三相不平衡，所以在对其网络网架规划时，必须着重考虑平衡问题。再次，中压配电网络需要特设闭环和开环设计，这就为网架整体规划增添了难度，最后在实际规划中，需要充分借鉴传统网络规划模型和网络，这样才能保证配电网规划的整体价值性。
1中压配电网架辐射状网络优化
通过上述求取的网架最优解，可以对配电辐射网络进行结构优化。优化前，需要首先确定配电路径数，对不同路径进行遗传编码，在同一分配各路径上的配电网网架所需承受的负荷。通过对配电网架辐射状网络结构进行拓扑分析和潮流计算，可以获取分配函数并进行排序。由于配电网柔性约束规划模型已经引入乘法因子，所以目标函数会自动套带不满足柔性约束规划的配电网架，根据模型求取的最优解，查找网架最优结构。
设计将每个变电站直接引出的一条电路馈线，其首端以及对应供电区定义为一条网架传输路径如图1所示。
图1 电力路径示意图
为了提高整体电力配送效率，不同设计区域的电力路径数需要根据实际情况进行计算。首先需要测算出配电网网架供电区域内的变电所与各供电单元的距离，其中最大供电距离、最小供电距离根据以上两个参数量，可以测算配电网供电路径数的实际应用范围：
Nmin=[n/（R/Lmin）]+1（5）
Nmax=[n/（R/Lmax）]+1（6）
在公式（5）和公式（6）中，[]里面的部分需要取正整数；Nmin为配电网辐射最小路径；Nmax为配电网辐射最大路径；n为配电网网架负荷量；R为配电网辐射区域半径；R/Rmax的物理意义在于每条路径上，可以承受的最大中压电荷；R/Rmin的物理意义在于每条路径上，可以承受的最小中压电荷量。为了实际测算，可以取最大和最小值的平均数作为配电网实际路径数。如公式（7）所示。
Novg=[n/（Nmin+Nmix）/Lovg]+1（7）
其中Novg和Lovg分别为平均路径数和负荷平均距离。测算出相应路径书后，需要赋予每个配电负荷路径一个基础变量，再将每个变电站分配给下属的不同路径，如图2所示。
图2 路径数网架图
对各条路径负荷进行随机编码，获取到的编码串为，分解成不同的路径区，对每个已经确定的编码根据不同路径进行配电网网架的架设，如图中虚线标注。完成配电网架网络结构的构建后，对其进行结构拓扑分析，根据配电网架的特点，采用分布结构，构建配电网架拓扑结构如图3所示。
图3 地区配电网网架拓扑结构示意图
在该分布式结构中，各区域地区信息整体记录的相应地区编号、电网名称，并通过相应供电范围结构序数组进行范围供电信息收集。此外供电范围结构可以记录该供电区各电网网架和配电网变电站的编号，每个变电站的拓扑层数，和外围拓扑结构构成拓扑数组。每个拓扑层的相应拓扑层号需要实时记录，该拓扑层的点号和中点号可以对应供电线路的相应编号。如图2所表示的配电网架网络结构可以利用供电范围结构进行集中表示。设该网络结构中每个变电站的编号为1，拓扑层数为三层机构，第一层的节点为1、6、10，其对应的线路编号即为L1、L6、L10；且一层的各节点均为各线路的末端节点。第二层共有4个节点，其编号为9、4、12、11。其对应线路为L9、L4、L12、L11；第三层有3个节点，分别为5、2、3，对应线路为L5、L2、L3。当出现多个供电区域时，根据不同供电区域的电网范围交叉，即可确定相应配电网网架分布结构。
2 中压配电网网架自动规划的实现
上述过程完成了低压配电网网架辐射状排列，想要实现网架自动规划，需要在新构建的辐射网络基础上，重新设计对应电气联络线结构。设计以n-1可靠性原则为核心，进行联络线结构构建。构建的核心考虑原则为：如果低压配电网中的某条配电线路出现运行退出，需要将其所要承担的电力负荷转移到周围正在运行的配电线路上，此时该线路的负荷不能超过其最短间允许的负荷载容量。此原则即为满足配电线路的n-1可靠性原则。此外当配电网的某个配电站出现事故时，该配电站所需承受的大部分配电载荷需要完全转移到周围配电站中，此原则为满足配电站的n-1可靠性原则。
进行联络线结构重建首先需要构建配电电网馈线树路径矩阵，路径矩阵可以表述联络线的架设整体费用。然后根据联络线结构优化并利用潮流检验各电网架联络线馈线树的电压状况，如果证明不能符合区域电压的要求，就需要重新规划联络线线路。初始的配电网联络线路径矩阵需要通过计算所有路径之间的路径矩，图4为截取后的部分路径。
图4 配电网网络截取路径示意图
在图4中，供电网络A和网络B分别有A1、A2、A3和B1、B2、B3、B4等共7条路径，由此可以设立路径矩阵如公式8所示。
在矩阵中，每个元素均需要对应相应的A路径或B路径，其中每条路径的对角元素均可以设置为一个最大值，通过具体值域区间可以看出，该路径矩阵为平行对称矩阵，在实际计算中可以获取三角阵。在实际排列中，设计采用链式结构进行路径存储，这样在选择联络线时可以将无效的路径进行剔除。
建立联络线矩阵以后，需要根据矩阵实际情况选择联络线，联络线选择原则如下所示：
优先选择路径矩阵中不同供电区内路径最小的正整数联络线，保证不同供电区域之间的联络畅通。点选中对应元素和，需要在选中元素位置上进行相反数取整。
如果发现供电区域无实际联络路径，需要对对应元素进行绝对值最小取整，即选择该路径上的最小联络路径。
根据以上两个原则即可完成区域配电网电网架之间的联络线选择，并保证路径最小的联络线具有供电优先权。
以公式（9）为例，该对应路径应该为：
将构建出的联络线结构直接应用于之前优化后的配电网架辐射状网络，即可保证各配电网网架协调运行，实现中压配电网网架自动规划，避免传统网架排列容易出现的区域供电负荷域过低的问题。
结束语
中压配电网电网架的合理规划，可以提高供电区域整体电力协调性，进而提高用电效率。考虑柔性约束的中压配电网网架自动规划算法首先通过柔性规划模型，建立最优解。并对其辐射网络进行优化，最后通过路径结构重建完成中压配电网的自动规划。实验证明可以明显提高配电网区域负荷域，具有实际应用价值。
参考文献：
[1]赵婷，刘涤尘，赵洁，等 .考虑不同负荷水平下DG定容选址的配电网协调规划研究[J].电工电能新技术，2017，5（8）：15-22.
论文作者:谢小龙
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/14
标签：网架论文; 路径论文; 配电网论文; 结构论文; 拓扑论文; 矩阵论文; 中压论文; 《基层建设》2019年第21期论文;