供电范围调整的城市配电网扩展规划探讨

摘要：随着城市社会经济的发展，以往的供电网络已经很难满足实际的需要，所以对城市配电网进行改造和扩展变成了当务之急。在进行配电网扩展的时候，充分考虑到供电范围是非常有必要的。文章根据实际需要，提出了一种在考虑到供电范围基础上进行城市配电网扩展规划的方法。使用这种方法进行规划时运行费用加权和以及扩展建设费用最低作为目标函数，将遗传算法运用进去，而得出的最优规划结果。

关键词：电力系统；城市配电网；遗传算法；供电范围调整；扩展规划

中图分类号：TM715 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）34-0117-02

在城市建设中，城市电网是非常重要的一个组成部分，在进行城市建设发展的过程中，城市电网也必须随之进行规划和发展，而在城市电网中，低压配电网是非常重要的部分，特别是近几年来，人们为了满足用电的需要，不断对城市中压配电网规划进行研究，并取得了不错的效果，但是还是存在大量的问题。本文主要根据需要在考虑到供电范围调整基础上提出了城市配电网扩展规划的方法，很好地解决了那些问题，为城市配电网规划发展做出了一定的贡献，希望能够帮助城市配电网更好地规划和发展。

1 配电网供电分区调整和网架的扩展规划原理

1.1 基本概念

随着经济社会的发展，无论是工业生产还是人们生活，对电力的需求都在不断上升，现在的配电网架以及供电范围划分已经无法很好地满足人们用电的需要，给人们的用电质量提高造成了很大的不便。比如说，不同供电分区之间的负荷呈现出明显的不均衡；有些地区的导线截面过于细，很难满足供电的需要；电网运行的时候，线损比较严重，运行的费用也比较高；甚至在有的地区进行电网规划的时候，没有进行供电途径的增加。所以，必须根据实际的需要来对配电网架以及供电范围进行调整，甚至需要进行扩展或者重新规划。

在进行城市配电网建设的时候，一般都是根据街道来进行布线，并根据道路的实际分布情况来建设网架。为了在管理的时候更加方便，一般情况下，都是将街道组成的小的街区作为供电单位来供电，最好不要再进一步地进行分割。在这个街区内，所有的用户负荷值便构成了街区的总负荷值，而在供电分区范围内，所有街区负荷值总和便构成了分区的实际负荷值。

若是对规划区域进行划分，将其分成N个小的供电区域，那么便可以进行N个街区的选择，并将这些街区作为这些分区的核心街区。将核心街区作为一个核心，并将其周围的一些区域合并，最终做好配电网分区工作。

在进行配电网扩展规划以及供电范围调整的时候，我们可以将遗传算法使用进去，从而保证规划本身的合理性。

1.2 目标函数和其约束条件

若是将Wi来进行排行第i的供电分区扩展规划费用表示，那么，其中这个公式中pi以及fi指的便是这个分区中的运行费用和建设费用，指的是加权系数，在这个公式中，若的值越大，那么便越重视运行费用，若的数值越小，那么便越重视建设费用。

在对整个配电网络进行供电分区调整以及网架扩展规划的时候，其，适应度函数为。在函数中，H是一个大数，给其造成约束的条件则是，其他约束条件则是。在函数中，N指的便是规划区域实际供电分区的个数，则是对这些分区进行扩建和规划的时候需要使用的实际建设费用，则是对各个不同分区进行规划扩建过程中，需要的总运行费用，W是进行分区扩建规划的时候使用的总体费用；Fmax是这个项目进行预算投资时候，制定的总体上限；Dmin以及Dmax分别是负荷最小分区的实际负荷以及负荷最大供电分区的实际负荷；是满意负荷均衡度指标的下限。

此外，在进行计算的时候，实际的约束条件还有电

压质量约束、电气设备极限约束以及供电半径约束等。

1.3 染色体编码

为了能将供电分区划分本身的多样性更好地反映出来，可以以随机的方式进行N个街区的选择，将其作为核心街区，并将其编号作为基因来进行染色体的构成。

1.4 进行优化的整个过程

使用遗传算法进行配电网供电范围调整以及进行配电网架扩展规划的步骤主要包含了下面七步：（1）进行原始数据和所需要的参数的输入；（2）初始种群的形成；（3）根据不同的个体，利用启发式方法来做好分区工作，从而得到供电分区划分的结果，并找到其中相同的结果，将相同的结果合并在一起；（4）进行Dmax或者是Dmin的计算，把不满足的淘汰掉；（5）对于那些不同的分区方案，在其分区中来分别对配电网架扩展进行规划，并对运行费用以及建设费用进行划分；（6）若是计算出来的结果满足K>Kmax，那么便结束优化，若是不满足条件，那么k=k+1.；（7）做好交叉、选择以及变异方面的操作，然后返回到第三步中去，根据需要进行最优保存策略的选择，在进行交叉操作的时候，可以使用单点交叉的方式：不同的个体在经过了随机选择交叉点之后，进行交叉点后核心信息的交换；在进行变异操作的时候，应该根据需要选择单点变异的方式，随机地进行变异点的选择，并根据变异点对核心街区的信息进行随机的改变。

2 进行供电区域划分时的一些启发式方法

在进行供电区域划分的时候，应该将等负荷原则使用进去，来对供电区域进行一定的划分，目标函数应该尽量大，这对电气设备容量的实际利用率提高是非常有利的。这种算法本身是由相邻供电分区的调整以及相邻街区合并两个重要部分构成的。

2.1 进行相邻区域的合并

在进行相邻区域合并的时候，核心是给定核心区域，并以给定核心街区作为核心，来进行周围其他街区的合并。首先，应该进行分区集合的开辟，并将这N个核心街区放在一个分区集合中去，这样不同分区集合负荷值便能够将所有街区的负荷值很好地反映出来；其次，应该找到和βmin街区相邻并且还没有进行合并的街区，并找到其中负荷最大的一个街区，将其负荷值加入到βmin中去，这样这个分区集合负荷值便会成为原来计算出来的负荷值以及新加入的负荷值的总和；最后，对街区的实际合并情况进行一定的判断，若是真正合并完成，那么中便能够真正地包含从第一个供电分区到第N个供电分区中所包含的所有街区，若是没有真正地合并完成，那么则应该重新对进行衡量，并找到所有负荷值中，最小街区的βmin返回到第二个步骤中去。endprint

2.2 对相邻供电分区进行调整

在对相邻的街区进行合并，根据需要形成分区的初步计划之后，还应该根据实际的需要对初步计划进行一定的调整。首先应该找到供电区负荷值最小的βmin以及供电分区中，负荷值最大的βmax；其次，应该增容负荷值最小的供电分区；再次，应该对负荷值最大的分区进行减容；若是数值调整合适，那么相邻供电分区的调整便算是完成，若是数值不合适，则需要重新进行调整。

3 对联络以及馈线分段进行扩展规划

根据城市电网规划建设的相关要求，应该将馈线分成三段或者四段，在进行辐射状配电线路的联络线设计的时候，应该选择和主干线导线相同的截面，只有这样才能很好地满足城市的实际供电需要。

所以，在对馈线之间的联络线进行规划的时候，应该将其转化成为找到这两条馈线最下游分段开关之间的最短路径。在寻找的过程中，可以把实际的负荷点当成定点，将这些定点之间已经存在的线路以及可能进行架设线路的一些路径当成边，把各个边上进行线路扩容挥着线路建设的费用，包含施工费用以及材料费用，作为这些边的权，在这个条件下，可以将Warshall算法或者Dijkstral算法运用进去，从而获得使用费用最少的联络线规划的方案，并在这个联络线上进行联络开关的规划。对于那些新建的联络开关或者分段，必须对施工费用以及实际的材料费用进行考虑，而对于已经建设好的分段或者是联络开关，施工的时候仅仅需要对其位置进行移动，那么便仅仅需要对其施工费用进行考虑。

4 结语

在城市中进行配电网扩展规划的时候，必须根据需要考虑到供电范围等方面的因素，只有这样才能够保证规划出来的结果是真正满足供电需要和人们用电需要的，并且还能对其施工费用进行控制，确保规划效果能够达到最佳。

参考文献

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作者简介：涂晓东（1974-），男，四川阆中人，国网四川阆中市供电有限责任公司工程师，研究方向：规划建设管理。endprint