城市中压配电网络规划优化方法的探讨

侯祖锋

摘 要：电能作为一项基本能源，被认为是新世纪国家的战略能源之一。电能作为一种能源动力在城市的发展中是不可或缺的。配电网的一个主要组成部分是中压配电网，所以，对中压配电网进行优化可以促进国家电力发展和城市电网的改进。本文主要探讨中压配电网的特点、形式等内容并进行规划，在此基础上剖析了中压配电网的发展趋势，对其进行优化。

关键词：中压 配电网 城市 优化

中图分类号：TM714 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（b）-0097-01

电力作为支撑城市发展的重要因素，城市用电的良好运作必须得到保证。在电力网络的配置中，城市中压配电网系统的网络面对用户，结构的优劣直接影响用电客户的体验。我们必须要对中压配电网进行优化，从而使城市的配电网络得到完善，提高电力供应水平。

1 配电网的结构特点

配电网的选址受能源分布制约影响，大规模的发电厂通常离负荷中心远。电能从发电厂发出，然后经过高压输电网络到达负荷中心，再通过低压网络分配电能给用户。配电网主要由配电线路、配电所、环网柜、台变等设备构成。中压配电网电压等级为6～20 kV，低压配电网电压等级为220～380 V。

如图1，中压配电网通常有三种结构形式：a是辐射状，b是树状，c是环状。中压配电网的特点一是设备量大，存在于城市的各个场所。二是与用户利益息息相关，施工或故障能产生巨大的经济影响。三是设备时常需要更新。城市中压配电网有复杂性和离散性、多阶段性、多目标性、非线性、运行方式多样性等特点。复杂性体现在供电过程中所使用的设备多，需要控制的环节多。离散性体现在路线按整数的回路做假设，规划决策的数值是离散的。非线性体现在线路的功率和网损等电气量与线路参数之间的关系上，他们是非线性的。多目标性是要在规划时考虑社会、经济、环境等因素。配电网络规划是一项复杂的工程，配电网络的规划模型与算法有多种多样，有支路交换法、遗传算法、进化策略、禁忌搜索算法、模拟退火算法、启发式蚁群算法等等。每种算法和模型都有其独特的方式。

2 中压配电网的优化规划模型

中压配电网的优化规划模型可分为以下：一是从时间方面进行分类，可以分为静负荷整体系统、静态负荷子系统和动态负荷子系统、动态负荷整体系统。二是从经济、可靠性方面进行分类，配电网优化规划的数学模型可以分为确定性模型与可靠性模型。三是从目标函数个数分为单目标模型与多目标模型。四是从灵活性的角度看，可以分为确定性与不确定性。

3 中压配电网的优化规划程序

中压配电网的优化规划程序一般有收集原始材料和历史数据，划分功能块，预测负荷，分供电区域，主干线路的配置，规划电缆通道，估算费用，电气计算的规划，计算可靠性，规划无功补偿，继电保护，规划通信、自动化，分析经济，估计配电可靠性，安排分年度，比较方案优化等步骤。

这样复杂的程序在具体的实施中可以稍微简化，如下程序。

（1）收集原始材料和数据。

（2）用户的用电需求、电压要求、用电可靠性要求。

（3）用电的负荷分布、变电站的地址问题、地区的环境。

（4）改造现有的配电网、输电网计划。

按如上步骤进行了优化因素考量，就可以制定新的具有可行性优化规划方案，且符合经济性特点。

4 城市中压配电网优化规划的难点

4.1 预测空间负荷的准确性不高

总量预测技术在配网规划的负荷预测中已经十分成熟，但是空间负荷预测法却有待提高，作为配网优化规划的中心，它要预测负荷的大小，同时又要预测负荷增长位置，其准确性的预测受到很多因素制约，如城市用地的类型变化、配网负荷的发展复杂等。

4.2 数据难以收集

随着电网行业的逐渐发展，电网的规模和设备都日趋见多，更新速度提升，每次优化规划都要耗费人力、物力、财力。电网优化规划所需的数据有配网设备和运行的数据、规划区域的市政规划材料、规划区域的用电量和负荷数据、规划区域的经济类指标数据等。其中，配网设备和运行的数据最为重要，它的收集分析耗费较多时间和精力。

4.3 优化配电网网架困难

网架规划要根据负荷水平和电源规划来确定目的，从而构架出最好的配网结构，不仅满足可靠性需求，而且要满足经济性需求。因此，配网的规划是具有不确定性的多目标性和线性复杂工程。

5 基于GIS而进行的配网规划

基于GIS平台的电网规划软件包的产生对中压配电网有划时代的意义，以及智能决策支持系统的问世也帮助解决这一问题。配电GIS是通过计算机、网络通信技术对配电络网进行分配，属性和实施的信息可以按照实际地理位置来查找，这样就形成了一个可查询、统计、分析与管理的系统。GIS有非常强大的数据处理能力、分析能力，适合配电网数据量大的城市电网规划。对配网进行规划试点，深度应用GIS平台，是往后电网规划的主流方式。

6 中压配电网的未来发展

在未来的中压配电网的发展中，配电装备更趋向无油化、小型化、免维修与紧凑型。新的装备开发要能够适应严格的用电环境和供电可靠性要求、还要控制成本。近些年来，配电网在试点中形成了内容比较完整、层次比较分明的技术标准，这有助于推动电业的发展，使中压配电网日趋智能化。配电管理更加倾向于需求侧方向。配电网络联系着用电用户和发电企业，是对用户服务管理的区域。需求侧管理是一种有用户参与的情况下，充分使用电力资源的工程。人工智能和专家系统在今后的电力发展中占有更多比例，以上两种工具可以更高效的解决中压配电网中的问题。

7 结语

与过去相比，我们的用电量有了大幅度的提升，对电能的良好使用依赖于输电线路。在架设输电线路时要规划全面，如设计、施工、保养维护。关注细节，使得输电线路的架设更加完善。随着时代的发展和科技的不断进步，城市对电网的需求也越来越大，要求也越来越高，因此，电网的优化是必要的，只有配电网不断良好的运行，城市才能正常的运转，人们的生产生活才能够正常进行，配电网的基础保障作用毋庸置疑。

参考文献

[1] 李惠玲，盛万兴，孟晓丽.基于改进小生境遗传算法的配电网全网无功优化[J].电网技术，2009，33（4）：34-37.

[2] 刘向军，马爽，许刚.基元接线模型构建的配电网典型接线方式[J].电网技术，2012（2）.

[3] 任洪伟，韩丛英，裴玮，等.基于多目标优化模型的分布式电源选址方案研究[J].电力系统保护与控制，2013（24）：64-69.

[4] 林瑞星，张蓓，李旻，刘柏私，徐琳.基于无功辅助服务补偿的发电厂AVC系统机组无功出力分配策略[J].电力系统保护与控制，2013（24）.endprint

摘 要：电能作为一项基本能源，被认为是新世纪国家的战略能源之一。电能作为一种能源动力在城市的发展中是不可或缺的。配电网的一个主要组成部分是中压配电网，所以，对中压配电网进行优化可以促进国家电力发展和城市电网的改进。本文主要探讨中压配电网的特点、形式等内容并进行规划，在此基础上剖析了中压配电网的发展趋势，对其进行优化。

关键词：中压 配电网 城市 优化

中图分类号：TM714 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（b）-0097-01

电力作为支撑城市发展的重要因素，城市用电的良好运作必须得到保证。在电力网络的配置中，城市中压配电网系统的网络面对用户，结构的优劣直接影响用电客户的体验。我们必须要对中压配电网进行优化，从而使城市的配电网络得到完善，提高电力供应水平。

1 配电网的结构特点

配电网的选址受能源分布制约影响，大规模的发电厂通常离负荷中心远。电能从发电厂发出，然后经过高压输电网络到达负荷中心，再通过低压网络分配电能给用户。配电网主要由配电线路、配电所、环网柜、台变等设备构成。中压配电网电压等级为6～20 kV，低压配电网电压等级为220～380 V。

如图1，中压配电网通常有三种结构形式：a是辐射状，b是树状，c是环状。中压配电网的特点一是设备量大，存在于城市的各个场所。二是与用户利益息息相关，施工或故障能产生巨大的经济影响。三是设备时常需要更新。城市中压配电网有复杂性和离散性、多阶段性、多目标性、非线性、运行方式多样性等特点。复杂性体现在供电过程中所使用的设备多，需要控制的环节多。离散性体现在路线按整数的回路做假设，规划决策的数值是离散的。非线性体现在线路的功率和网损等电气量与线路参数之间的关系上，他们是非线性的。多目标性是要在规划时考虑社会、经济、环境等因素。配电网络规划是一项复杂的工程，配电网络的规划模型与算法有多种多样，有支路交换法、遗传算法、进化策略、禁忌搜索算法、模拟退火算法、启发式蚁群算法等等。每种算法和模型都有其独特的方式。

2 中压配电网的优化规划模型

中压配电网的优化规划模型可分为以下：一是从时间方面进行分类，可以分为静负荷整体系统、静态负荷子系统和动态负荷子系统、动态负荷整体系统。二是从经济、可靠性方面进行分类，配电网优化规划的数学模型可以分为确定性模型与可靠性模型。三是从目标函数个数分为单目标模型与多目标模型。四是从灵活性的角度看，可以分为确定性与不确定性。

3 中压配电网的优化规划程序

中压配电网的优化规划程序一般有收集原始材料和历史数据，划分功能块，预测负荷，分供电区域，主干线路的配置，规划电缆通道，估算费用，电气计算的规划，计算可靠性，规划无功补偿，继电保护，规划通信、自动化，分析经济，估计配电可靠性，安排分年度，比较方案优化等步骤。

这样复杂的程序在具体的实施中可以稍微简化，如下程序。

（1）收集原始材料和数据。

（2）用户的用电需求、电压要求、用电可靠性要求。

（3）用电的负荷分布、变电站的地址问题、地区的环境。

（4）改造现有的配电网、输电网计划。

按如上步骤进行了优化因素考量，就可以制定新的具有可行性优化规划方案，且符合经济性特点。

4 城市中压配电网优化规划的难点

4.1 预测空间负荷的准确性不高

总量预测技术在配网规划的负荷预测中已经十分成熟，但是空间负荷预测法却有待提高，作为配网优化规划的中心，它要预测负荷的大小，同时又要预测负荷增长位置，其准确性的预测受到很多因素制约，如城市用地的类型变化、配网负荷的发展复杂等。

4.2 数据难以收集

随着电网行业的逐渐发展，电网的规模和设备都日趋见多，更新速度提升，每次优化规划都要耗费人力、物力、财力。电网优化规划所需的数据有配网设备和运行的数据、规划区域的市政规划材料、规划区域的用电量和负荷数据、规划区域的经济类指标数据等。其中，配网设备和运行的数据最为重要，它的收集分析耗费较多时间和精力。

4.3 优化配电网网架困难

网架规划要根据负荷水平和电源规划来确定目的，从而构架出最好的配网结构，不仅满足可靠性需求，而且要满足经济性需求。因此，配网的规划是具有不确定性的多目标性和线性复杂工程。

5 基于GIS而进行的配网规划

基于GIS平台的电网规划软件包的产生对中压配电网有划时代的意义，以及智能决策支持系统的问世也帮助解决这一问题。配电GIS是通过计算机、网络通信技术对配电络网进行分配，属性和实施的信息可以按照实际地理位置来查找，这样就形成了一个可查询、统计、分析与管理的系统。GIS有非常强大的数据处理能力、分析能力，适合配电网数据量大的城市电网规划。对配网进行规划试点，深度应用GIS平台，是往后电网规划的主流方式。

6 中压配电网的未来发展

在未来的中压配电网的发展中，配电装备更趋向无油化、小型化、免维修与紧凑型。新的装备开发要能够适应严格的用电环境和供电可靠性要求、还要控制成本。近些年来，配电网在试点中形成了内容比较完整、层次比较分明的技术标准，这有助于推动电业的发展，使中压配电网日趋智能化。配电管理更加倾向于需求侧方向。配电网络联系着用电用户和发电企业，是对用户服务管理的区域。需求侧管理是一种有用户参与的情况下，充分使用电力资源的工程。人工智能和专家系统在今后的电力发展中占有更多比例，以上两种工具可以更高效的解决中压配电网中的问题。

7 结语

与过去相比，我们的用电量有了大幅度的提升，对电能的良好使用依赖于输电线路。在架设输电线路时要规划全面，如设计、施工、保养维护。关注细节，使得输电线路的架设更加完善。随着时代的发展和科技的不断进步，城市对电网的需求也越来越大，要求也越来越高，因此，电网的优化是必要的，只有配电网不断良好的运行，城市才能正常的运转，人们的生产生活才能够正常进行，配电网的基础保障作用毋庸置疑。

参考文献

[1] 李惠玲，盛万兴，孟晓丽.基于改进小生境遗传算法的配电网全网无功优化[J].电网技术，2009，33（4）：34-37.

[2] 刘向军，马爽，许刚.基元接线模型构建的配电网典型接线方式[J].电网技术，2012（2）.

[3] 任洪伟，韩丛英，裴玮，等.基于多目标优化模型的分布式电源选址方案研究[J].电力系统保护与控制，2013（24）：64-69.

[4] 林瑞星，张蓓，李旻，刘柏私，徐琳.基于无功辅助服务补偿的发电厂AVC系统机组无功出力分配策略[J].电力系统保护与控制，2013（24）.endprint

摘 要：电能作为一项基本能源，被认为是新世纪国家的战略能源之一。电能作为一种能源动力在城市的发展中是不可或缺的。配电网的一个主要组成部分是中压配电网，所以，对中压配电网进行优化可以促进国家电力发展和城市电网的改进。本文主要探讨中压配电网的特点、形式等内容并进行规划，在此基础上剖析了中压配电网的发展趋势，对其进行优化。

关键词：中压 配电网 城市 优化

中图分类号：TM714 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（b）-0097-01

电力作为支撑城市发展的重要因素，城市用电的良好运作必须得到保证。在电力网络的配置中，城市中压配电网系统的网络面对用户，结构的优劣直接影响用电客户的体验。我们必须要对中压配电网进行优化，从而使城市的配电网络得到完善，提高电力供应水平。

1 配电网的结构特点

配电网的选址受能源分布制约影响，大规模的发电厂通常离负荷中心远。电能从发电厂发出，然后经过高压输电网络到达负荷中心，再通过低压网络分配电能给用户。配电网主要由配电线路、配电所、环网柜、台变等设备构成。中压配电网电压等级为6～20 kV，低压配电网电压等级为220～380 V。

如图1，中压配电网通常有三种结构形式：a是辐射状，b是树状，c是环状。中压配电网的特点一是设备量大，存在于城市的各个场所。二是与用户利益息息相关，施工或故障能产生巨大的经济影响。三是设备时常需要更新。城市中压配电网有复杂性和离散性、多阶段性、多目标性、非线性、运行方式多样性等特点。复杂性体现在供电过程中所使用的设备多，需要控制的环节多。离散性体现在路线按整数的回路做假设，规划决策的数值是离散的。非线性体现在线路的功率和网损等电气量与线路参数之间的关系上，他们是非线性的。多目标性是要在规划时考虑社会、经济、环境等因素。配电网络规划是一项复杂的工程，配电网络的规划模型与算法有多种多样，有支路交换法、遗传算法、进化策略、禁忌搜索算法、模拟退火算法、启发式蚁群算法等等。每种算法和模型都有其独特的方式。

2 中压配电网的优化规划模型

中压配电网的优化规划模型可分为以下：一是从时间方面进行分类，可以分为静负荷整体系统、静态负荷子系统和动态负荷子系统、动态负荷整体系统。二是从经济、可靠性方面进行分类，配电网优化规划的数学模型可以分为确定性模型与可靠性模型。三是从目标函数个数分为单目标模型与多目标模型。四是从灵活性的角度看，可以分为确定性与不确定性。

3 中压配电网的优化规划程序

中压配电网的优化规划程序一般有收集原始材料和历史数据，划分功能块，预测负荷，分供电区域，主干线路的配置，规划电缆通道，估算费用，电气计算的规划，计算可靠性，规划无功补偿，继电保护，规划通信、自动化，分析经济，估计配电可靠性，安排分年度，比较方案优化等步骤。

这样复杂的程序在具体的实施中可以稍微简化，如下程序。

（1）收集原始材料和数据。

（2）用户的用电需求、电压要求、用电可靠性要求。

（3）用电的负荷分布、变电站的地址问题、地区的环境。

（4）改造现有的配电网、输电网计划。

按如上步骤进行了优化因素考量，就可以制定新的具有可行性优化规划方案，且符合经济性特点。

4 城市中压配电网优化规划的难点

4.1 预测空间负荷的准确性不高

总量预测技术在配网规划的负荷预测中已经十分成熟，但是空间负荷预测法却有待提高，作为配网优化规划的中心，它要预测负荷的大小，同时又要预测负荷增长位置，其准确性的预测受到很多因素制约，如城市用地的类型变化、配网负荷的发展复杂等。

4.2 数据难以收集

随着电网行业的逐渐发展，电网的规模和设备都日趋见多，更新速度提升，每次优化规划都要耗费人力、物力、财力。电网优化规划所需的数据有配网设备和运行的数据、规划区域的市政规划材料、规划区域的用电量和负荷数据、规划区域的经济类指标数据等。其中，配网设备和运行的数据最为重要，它的收集分析耗费较多时间和精力。

4.3 优化配电网网架困难

网架规划要根据负荷水平和电源规划来确定目的，从而构架出最好的配网结构，不仅满足可靠性需求，而且要满足经济性需求。因此，配网的规划是具有不确定性的多目标性和线性复杂工程。

5 基于GIS而进行的配网规划

基于GIS平台的电网规划软件包的产生对中压配电网有划时代的意义，以及智能决策支持系统的问世也帮助解决这一问题。配电GIS是通过计算机、网络通信技术对配电络网进行分配，属性和实施的信息可以按照实际地理位置来查找，这样就形成了一个可查询、统计、分析与管理的系统。GIS有非常强大的数据处理能力、分析能力，适合配电网数据量大的城市电网规划。对配网进行规划试点，深度应用GIS平台，是往后电网规划的主流方式。

6 中压配电网的未来发展

在未来的中压配电网的发展中，配电装备更趋向无油化、小型化、免维修与紧凑型。新的装备开发要能够适应严格的用电环境和供电可靠性要求、还要控制成本。近些年来，配电网在试点中形成了内容比较完整、层次比较分明的技术标准，这有助于推动电业的发展，使中压配电网日趋智能化。配电管理更加倾向于需求侧方向。配电网络联系着用电用户和发电企业，是对用户服务管理的区域。需求侧管理是一种有用户参与的情况下，充分使用电力资源的工程。人工智能和专家系统在今后的电力发展中占有更多比例，以上两种工具可以更高效的解决中压配电网中的问题。

7 结语

与过去相比，我们的用电量有了大幅度的提升，对电能的良好使用依赖于输电线路。在架设输电线路时要规划全面，如设计、施工、保养维护。关注细节，使得输电线路的架设更加完善。随着时代的发展和科技的不断进步，城市对电网的需求也越来越大，要求也越来越高，因此，电网的优化是必要的，只有配电网不断良好的运行，城市才能正常的运转，人们的生产生活才能够正常进行，配电网的基础保障作用毋庸置疑。

参考文献

[1] 李惠玲，盛万兴，孟晓丽.基于改进小生境遗传算法的配电网全网无功优化[J].电网技术，2009，33（4）：34-37.

[2] 刘向军，马爽，许刚.基元接线模型构建的配电网典型接线方式[J].电网技术，2012（2）.

[3] 任洪伟，韩丛英，裴玮，等.基于多目标优化模型的分布式电源选址方案研究[J].电力系统保护与控制，2013（24）：64-69.

[4] 林瑞星，张蓓，李旻，刘柏私，徐琳.基于无功辅助服务补偿的发电厂AVC系统机组无功出力分配策略[J].电力系统保护与控制，2013（24）.endprint