郭薇
国家电网西安供电公司 陕西 西安 710000
摘要：配电网直接连接用户，是电网与用户间的桥梁。配电网的供电可靠性直接关乎国民经济与社会民生。发展智能配电网技术有利于促进清洁和可再生能源的发展，提高供电服务质量，是化解能源与环境危机和调整能源结构的必然选择。
关键词：城市配电网网架；完善；模型
引言
随着电力体制改革的不断深入，目前我国配电网建设改造投入力度不断加大，给农村地区配电网规划带来全新的机遇。“十三五”期间，我国电网基础设施投资总额将达到2万亿元。规划农村配电网时，要充分考虑电能质量、负荷强度、电能损耗以及可靠性、安全性等各项指标，需要考虑的外部条件包括电力与能源政策、当地经济发展规划、环境资源要求、电力供应的需求、现有基础设施条件等方面。
1配电网可靠性
1.1配电网可靠性统计方法
由于不同国家和地区的地域差异、配电网技术发展水平及供电可靠性的关注点不同，供电可靠性的统计口径、停电获取信息渠道及停电事故定义有所不同。
国内专家就同一地区相同条件下，对两种不同统计口径下可靠率指标进行研究，设比例系数K:K=低压统计总用户数/中压统计总用户数对于单次停电事件，当停电用户数(低压)/停电用户数(中压)=K时，两种统计口径可靠率相等;当停电用户数(低压)/停电用户数(中压)＞K时，低压统计口径用户平均停电时间长，可靠率低;当停电用户数(低压)/停电用户数(中压)＜K时，低压统计口径用户平均停电时间短，可靠率高。对于一个地区的专变用户，在单次停电事件中，中、低压两种统计口径统计时都作为1户，经计算，采用低压口径统计时，专变用户的供电可靠率指标提高了。
因停电事件较复杂，应具体问题具体分析，不能盲目地认为哪种统计方法好，方法的选取都是随着条件的变化而变化。由于我国配电网自动化、通信水平还处于发展阶段，无法准确快速地获取更多有效的用户数据，因此对于用户分布和用电信息不十分确切的地区，中压配电变压器的统计方式更适合于我国。但随着配电自动化、通信装置的进一步建设和完善，我国供电可靠性的统计方式也应根据不同发展阶段即时完善修正。
1.2配电网可靠性指标
国内外通用的可靠性指标为用户平均停电持续时间(SAIDI)、系统平均停电频率(SAIFI)、用户平均停电频率(CAIFI)、用户总平均停电持续时间(CTAIDI)。因各国和地区实际情况各不相同，配电网供电可靠性指标详略程度各不相同，且统计的口径也不相同，但实际可靠率数据还是能说明各国配电网发展的程度。根据国家能源局电力可靠性管理中心等机构发布的数据，显示杭州供电可靠性指标与国内外其他城市相比，2013年供电可靠率不及日本东京2009年、美国纽约与中国台湾2011年的可靠率，比韩国2013年可靠率低0．0092%。
2配电网网架综合规划的基本内容
配电网是电力系统重要的组成部分，影响着整个电网的经济性与安全性。配电网靠近负荷中心，具有用电压等级低、负荷密度较高、用电量大与对电能质量要求高等特点。另外配电网也属于城市建设的重点之一，为城市的快速发展提供了有力的保障。配电网规划是指根据规划期间（短期、中期或长期）负荷预测的结果与现有网络的基本情况，确定最优的规划方案，使得配电网建设与运维费用最小。配电网规划方案的优劣直接影响电网运行的经济性以及系统的可靠性等，受到供电部门的高度重视。传统的配电网规划内容包括：
1）调研规划区域的经济发展状况以及当地生活水平，详细阅读政府部门公布的土地规划，了解规划区域的电力系统现状，包括负荷分布、增长情况，供电可靠性等电网性能指标。
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2）采用多种负荷预测方法进行负荷预测，同时制定高、中低不同增长率下的负荷预测方案。
3）确定规划区域内的规划年限、目标及其原则。
4）首先规划区域内的高中压变电站，包括变电站的选址定容，供电半径的确定，变电站接线模式的确定等。
5）然后基于辐射状运行的原则对区域内的网架进行规划，包括各电压等级网架结构的确定，线路半径的选择，馈线的布置等。
（6）最后对区域内开展无功电源规划、配电自动化规划以及电力通信规划等。
从上面的内容可以看出，配电网规划是个非常重要且复杂的工作，具有动态、非线性及不确定性的特点。动态性表现为它是分阶段建设的，而每个阶段情况又是不同的；非线性表现为网架规划模型及变电站选址定容模型是非线性的，往往需要采用智能算法求解；不确定性表现为整个规划过程中负荷是不断变化的这造成了负荷预测的不确定性，另外配电网中发展迅速的DG也呈现一定的随机性。
3配电网网架综合规划模型完善措施
近几年配电网规划发展非常迅速，特别是DG接入使得配电网变为有源网络后，涌现出了不少不确定规划内容。分析发现，网架规划模型可以分为以下几种：单指标模型与多指标模型；单阶段静态规划模型与多阶段动态规划模型；确定性网架规划模型与不确定性网架规划模型，现概括如下：
在配电网网架规划的的文献中，为了实现电网的安全可靠及经济运行，目标函数主要分为两大类，一类是以经济性为目标，一类是以可靠性为目标。经济性目标一般包含了网架的一次投资、网络的运行费用和维护费用，若考虑了DG接入则需要增加DG的运维费用以及DG的政府补贴等。可靠性目标反映的是则网络拓扑结构的可靠性，即配电网抵御外界破坏的能力。早期的配电网网架规划模型中一般从经济性的角度出发建立模型，这一种称为单一指标规划模型。如以网络年费用最小为优化目标建立配电网网架规划的数学模型，年费用包括了新建线路的投资和运维费用，而已有线路仅计及运维费用，同时还将线路的电量年损耗加入函数中。
从规划的时间跨度来看，可以将配电网网架规划模型划分为单一阶段的静态和多阶段的动态两种模型。将0-1混合整数规划加入配电网网架规划中，同时将投资总成本分段线性化处理，但严格意义上还不算多阶段规划模型。另外一种属于多阶段的动态两种模型，也也属于动态规划模型范畴，动态调整各个阶段的网架个数，分阶段求解，最后综合各场景总费用最小。可以看出，多阶段动态规划模型更加符合生产实际，同时不可避免的增加了模型的求解难度。
从是否考虑不确定性因素的的角度可分为确定性规划模型与不确定性规划模型。确定性规划模型考虑的都是确定性因素，而电网是一个典型的大型动态系统，诸如负荷是实时变动的，发电厂也存在调节时差导致出力存在不确定性，分布式电源与气候变化相关联存在随机性。确定性规划考虑到建模与求解难度将不确定性因素转化为确定性，这样得到的规划方案虽然也能够满足工程需要但并不是最优解。不确定性规划模型很好的处理了负荷、发电机出力以及运行方式改变带来的不确定性。
结语
综上所述，配电网网架综合规划是一项非常复杂但又十分重要的工作，它直接影响着电网的各项关键运行指标如网损率、供电可靠率及电压合格率等。本文详细的概括了配电网网架规划的各类模型，需要根据现场实际情况选择合适的模型求解，进而获得最优化网架结果。
参考文献
[1]曾建.农电高压配电网网架结构规划及其应用的研究[D].四川大学，2015（4）.
[2]孔涛，等.配电网规划研究综述[J].电网技术，2009，33（19）.
[3]马龙，等.中压配电网接线模式的N-1准则评估分析[J].电力科学与工程，2013（2）.
论文作者:郭薇
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/10
标签：网架论文; 配电网论文; 模型论文; 可靠性论文; 负荷论文; 不确定性论文; 用户数论文; 《防护工程》2018年第21期论文;