供电可靠性下0.4千伏配电线路供电半径计算与经济成本比对探究

摘要：随着现代科学技术的发展，人们对配电线路的供电能力和供电水平提出了更高的要求。供电企业不仅只看重供电的可靠性，还寻求一个最佳配电线路供电半径计算方法，以实现单位供电面积线损率最低。为此，配电线路工作人员通过不同的算法计算配电线路的供电半径并与其和经济成本进行比对，实现配电线路供电经济成本最优化的目标。

关键词：供电可靠性；配电线路；供电半径；经济成本；供电能力；供电水平 文献标识码：A

中图分类号：TM75 文章编号：1009-2374（2015）10-0021-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0863

为实现单位面积供电费用最小，技术人员以供电成本为最终优化目标函数，以总电网的供电能力、线损率以及供电的实际情况为约束条件，并加以考虑供电可靠性的保障，进行了一系列的供电半径计算及经济成本比对，得出了最佳配电线路供电半径的计算方法即单纯形与粒子群优化相混合的算法。在不断的工程实践中，该算法逐步发展成熟，因而得到了更多的应用。

1 供电半径的定义

1.1 供电半径的概念

供电半径是线路供电配电系统的一个重要参数，所以选择恰当合适的供电半径具有重要意义。供电半径并不像一般人所想的那样是配电线路在空间上的长度，而是专业学术的物理上的距离。所以0.4千伏配电线路的供电半径是从配电变压器至配电线路负荷终端的长度距离。一般来说，为保障线路用户的正常安全用电，市区的配电线路的半径不宜超过300米，在郊区的配电线路的半径不宜超过500米。

1.2 供电半径的决定因素

电网线路的供电电压在一定程度上决定了供电半径，在一般情况下，配电线路的供电半径与变压器的供电电压的大小成正比。例如，当两种线路的负载量相同时，10千伏的供电电压线路的供电半径要大于0.4千伏下的电网配电的供电半径。

从另一方面来说，配电线路的供电半径还取决于配电线路终端用电客户的密集度，通常情况下，用户终端密度越大，为保障线路终端的用户都能够正常用电，配电线路的供电半径越小。例如，在实际的生活中，位于城市中心的电网配电线路的供电半径都比地处郊区的电网配电线路的供电半径要小。这是因为在变压器的供电电压相同的情况下，城市中心的线路终端用户较多，线路的电压下降幅度较大，所以电网配电线路的供电半径要相应较小，才能满足电网供电的正常运行。

无论是铜线供电还是铝线供电，在选定了配电线路的截面后，对于单相供电，配电线路的供电半径大约在300～400米之间，而对于三相供电配电线路的供电半径均大于500米。如若规定配电线路的供电半径不超过500米，对于单相供电可能会造成线路故障，因此，对于配电线路的供电半径不能盲目进行规定，要选择一种更贴近实际、精准的计算方法，选定最合适的配电线路供电半径，实现供电费用的最优化。

2 保障供电可靠性

供电配电线路的可靠性是整个供电系统最根本的要求，因此在选取最合适供电半径实现供电费用最小化的同时，不能忽略了供电系统可靠性的保障。

供电系统的可靠性主要取决于其线路系统主接线的可靠性，所以要实现供电系统的可靠运行，首先要保障主要供电设备可靠性。主接线的可靠性主要体现在其设备一次部分及二次组成部分的可靠性；其次主接线的可靠性主要由运行实践，实践数据分析来衡量。线路系统主接线的可靠性一旦得到了保障，即使在线路出现故障进行维修时仍然能够保障系统对大部分地区的正常

供电。

0.4千伏配电线路具有面对供电终端设备多，系统本身操作频繁复杂，终端分布很广，实际条件复杂多变的特点，为更好地实现0.4千伏配电线路供电的可靠性，技术人员选择了一个全面实现可靠性的方案，通过集成控制的方法实现配电线路的可靠性。集成系统可以实现各应用之间共享线路信息和运行投资费用，保障用户原有的投资。在线路配电线路系统中应用集成系统不仅能够提高供电系统的稳定性而且能够有效地降低电网系统的经济成本，0.4千伏配电线路大部分采用放射式与横向树干式对供电系统终端进行供电，利用这种方式能够对高负荷的电力用户与低负荷的电力用户进行分别供电，以满足不同种类用户的不同用电需求，这种区分线路用户进行分别供电的方式，不仅能够良好地实现电网供电系统的可靠运行，还能够提高电网的供电效率。

随着电网系统变得越来越复杂，电网自身结构及其构造合理性已经越来越大地影响着线路供电系统的可靠性，这其中包括供电半径，配电线路供电半径的选择也影响了供电系统的可靠性。故而在进行配电线路供电半径选取时，也要把供电系统的可靠性因素考虑进去，在供电系统可靠性的约束下计算最佳的供电半径，实现供电成本最优化。

3 利用单纯形粒子群优化算法实现工程优化

通过长时间的实践研究和数据分析计算，供电技术人员最终选定了单纯形与粒子群优化相混合的算法对最佳供电半径进行计算，降低配电线路供电成本，实现供电系统费用最小化。

3.1 多目标粒子群优化算法的优势

工程技术人员在面对工程优化问题时多采用单目标粒子群优化方法，这种单目标粒子群的优化方法在国内外的工程研究中出现的也比较多。目前这种优化方法已经发展成熟，在诸多优化问题中被工程技术人员熟练应用，解决了相应的优化问题。但是这种优化算法仅仅适用于单目标工程的优化，在实际生活中，人们面临更多的是多种目标与约束条件的优化问题，由此技术人员将这一优化算法进一步深化研究得到了多目标的粒子群的优化算法，使得该优化算法适用于更多的优化问题，在生活中能够解决更多的优化工程问题。事实证明多目标粒子群优化方法更具有优越性，实用的解决对象更广泛，更贴合实际问题，能够解决更多的实际优化

问题。

3.2 单纯形多目标粒子群优化算法

单纯形多目标粒子群优化算法主要包括机制与操作的结合，这种算法既保留了单纯形优化算法所具备的小范围搜索优势，又引入了多目标粒子优化算法在搜索上具有高效率这一优势。

3.2.1 结合的机制。单纯形多目标粒子群优化算法是基于变量随机分布而进行的一种多目标粒子优化算法，离子可以通过跟踪之前确定的两个非劣解对自己进行自我更新。通过对单目标的单纯形粒子优化方法与多目标的单纯形的粒子优化方法进行结合，能够增强粒子优化搜索的效率与准确性，得到更符合要求的非劣解。

3.2.2 引进有机结合的操作。多目标粒子群优化方法具有较高的搜索效率，能够为单纯形优化方法提供一个搜索的出发点与大致的搜索范围，使单纯形优化能够充分地发挥其小范围强大的搜索能力，所以多目标的优化方法与单纯形优化能够很好地结合在一起，实现最佳非劣解的搜索，实现工程中的优化问题。

3.3 单纯形多目标粒子群优化算法的步骤

单纯形多目标粒子群优化算法的步骤主要有：首先要确立其初始化粒子群和非劣解集，然后要按照具体公式计算粒子的速度，对粒子加上其速度，实现对粒子群的更新，再对其非劣解进行更新，对粒子群中的每一个粒子进行更新，就可以得到其最终的最优解。将未更新前粒子群中的数据所对应的经济成本与更新后粒子群所对应的最优解的经济成本进行比对，事实证明，最优解对应最低的经济成本，所以单纯形多目标粒子群优化算法具有真实的运用价值。

4 结语

线路系统供电的稳定性保障了线路终端用户的正常用电，维护了社会生活的正常秩序，在保障供电配电线路的稳定性的前提下，通过单纯形多目标粒子群优化算法可以降低电网配电线路的供电经济成本，实现供电系统供电问题的最优化，促进我国电网系统向更成熟更完善的方向发展。

参考文献

[1] 程振凯.含分布式电源配电系统供电半径计算方法

[D].广东工业大学，2014.

作者简介：王宗波（1978-），男，国网山东东阿县供电公司助理工程师，研究方向：电气工程及其自动化。

（责任编辑：周 琼）