摘要：随着社会的发展，人们对电力的要求也越来越大。考虑到配电网的重要性，依据国内外电网规划技术的现有成果对配电网网架综合规划技术做了综述，分析了配电网规划的具体内容，重点介绍了当下主流的配电网网架规划模型，为电网规划人员提供一定的理论依据。
关键词：高可靠性；配电网；网架规划
引言
以多目标的方式兼顾了规划网络的经济性和高可靠性要求，提出了网架规划方法，能够同时考虑联络馈线段的规划，并且弥补了运用遗传算法求解组合优化问题时产生大量不可行解的缺陷。首先，通过最短路径算法得到变电站之间的最佳备用路径；然后，通过最优生成树算法得到初始网架，并在此基础上采用改进整数编码形式的多目标遗传算法，得到关于多个目标的 Pareto 曲线及多组推荐方案。规划人员可以根据实际需要权衡经济性和高可靠性要求，灵活选择合适方案。仿真算例表明，所提方法高效可行，简化了遗传编码，能够在保障一定高可靠性的基础上实现经济最优。该方法还适用于拓展规划。
1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高可靠性等，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，供电高可靠性等电网性能指标。 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等。
2考虑高可靠性的网架规划过程
将规划区域内的电源点、负荷点、交叉点称为节点，交叉点的负荷值为0；将各个节点之间可能架设线路的路径称为边；将电网正常状态时处于常开状态，故障隔离后为失电区域提高转供路径的馈线支路称为联络支路。
2.1 规划的整体思路
对于配电网，提高网络高可靠性的方式有多种，如：①优化放射状网络结构。不同负荷点对应的用户数和负荷量均不相同；在相同元件故障率的情况下，不同网络结构的故障影响范围不一样，因此在同一规划区域不同的网络结构对应的高可靠性可能不一样。比如，树状结构和“一”字形结构对应的网络高可靠性就可能不一样。②合理地分段开关和联络线。在网络中配置分段开关，能够将馈线支路上的故障及时隔离，联络线能够为失电区域快速恢复供电提供转供路径。③在分支线上配置熔断器。当用户侧发生故障时，熔断器能将用户和系统隔离，避免系统其他用户受到影响。④配置分布式电源。在失电区域没有转供路径的情况下，故障隔离后，失电区域可以利用分布式电源孤岛运行。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆分布式电源的加入能够改善配电网的高可靠性，但由于分布式电源的容量有限，分布式电源的孤岛运行还有许多需要研究之处，因此分布式电源对整个系统高可靠性的提高是有限的。
2.2编码
变电站之间备用路径和初始联络支路集合A确定后，运用Kruskal算法得到最优生成树，以该最优生成树做为初始网架。最优生成树连通所有支路，且没有回路。添加树外的任意一条线路都能构成一个回路（连接两个变电站之间的路径也认为是一条回路）。将集合A中支路及树外其他支路称为待定支路。搜索每条待定支路对应回路上的各条支路，将搜索到的树中支路存储起来。搜索的规则如下：首先取变电站为根节点对初始网架进行分层，分别从待定支路的首、末节点开始搜索，找到以这2个节点为末节点的2条支路，依此为起点从2个方向搜索其直接上层支路，直至根节点，然后将2个方向搜索的支路中相同部分去掉，就得到该支路所对应的环上支路。A中待定支路对应的树中支路即为变电站之间备用路径上的支路。若A以外待定支路对应的回路包含变电站备用路径上的支路，则将包含的该支路剔除。
2.3选择、交叉、变异
选择算子、交叉算子和基本遗传算法一致，选择操作采用轮盘赌的策略；变异操作根据编码特点进行改进，待定支路对应的第1个整数编码的变异与二进制编码突变类似（集合A中的待定支路对应的第1位整数不参与突变），对于第2个整数编码，先随机产生一个0/1随机数，是0则将第2个整数编码减1，是1则将第2个整数编码加1。越过上下界限的，分别取为上下限。在运用遗传算法时，首先按编码的基本原则，随机产生一组初始种群。由第2.2.2节知，个体中编码中的每一位上整数的取值与2个目标函数值直接关联。利用遗传算法的并行性，遗传算子能够不断调整编码中整数的取值，优化编码组合（即改变放射状结构和联络线的布置），得到经济性和高可靠性组合更优的方案，通过进化，直到得到满意的结果为止。
2.4规划步骤
规划的具体步骤如下：步骤1 确定变电站之间的备用路径。在以待定支路构成的连通图上，以线路的长度为权，运用Dijkstra算法，确定两两变电站之间的最短路径，以此为备用路径，以中间边为初始联络支路，将这些初始联络线的集合记为A。步骤2 形成初始放射状拓扑。步骤1已经初步确定了部分支路，将这些与变电站连接的支路看成一个节点，以线路的长度为权，在此基础上应用Kruskal算法得到最优生成树，以该最优生成树作为初始网架。步骤3 应用多目标遗传算法得到Pareto最优解集。在得到的初始网架的基础上，搜索整个网络，确定哪些支路位于初始网架之外，搜索每一条待定支路所处环的其他支路，根据得到的信息进行编码，应用多目标遗传算法得到最终的Pareto最优解集。检验各规划方案，判断是否存在支路末节点是交叉节点，若是则去掉对应支路。规划人员可以根据实际情况的需要，权衡规划方案的经济性和高可靠性，选取在一定高可靠性基础上经济性最优的方案。
结语
本文提出了一种考虑高可靠性指标的配电网网架规划方法。与以往的方法相比，通过以高可靠性指标为目标函数能够有效提高规划网架的高可靠性水平。本文采用高可靠性指标和经济性指标为目标能够为规划者提供多组优化组合方案，规划者能够在网络满足一定高可靠性的基础上得到经济性最优的规划方案，因此具有较高的实用价值。同时通过改进编码策略，减少了遗传算法染色体的长度，大大减少了不可行解数量，提高了遗传算法求解的效率。仿真算例表明该规划方法是高效可行。
参考文献:
[1]徐迅.含微网的配电网规划研究[D].上海交通大学，2016.
[2]周湶， 孙才新， 张晓星，等.基于多种群免疫遗传算法的配电网网架规划[J].重庆大学学报，自然科学版，2015（4）：36-41.
论文作者:张若辉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/6
标签：支路论文; 网架论文; 高可靠性论文; 变电站论文; 算法论文; 配电网论文; 最优论文; 《电力设备》2018年第12期论文;