关于配电网规划优化思路

黄凡

（国网福建晋江市供电有限公司）

关于配电网规划优化思路

黄凡

（国网福建晋江市供电有限公司）

本文详细介绍和分析了当前国内外配电网的发展和动态，对关于配电网的优化方法进行了总结。目前，配电网的优化方法分为两大类，一类是数学优化方法，另一类是启发式方法。其中，数学类优化方法又分为确定性方法和不确定性方法；启发式方法分为传统启发式方法、专家启发式方法和现代启发式方法。本文分别介绍了各种优化方法的优点和缺点，以及配电网优化规划中的新课题。

配电网规划；优化思路；数学优化法；启发式方法

引言

配电网的优化规划任务是指在已经确定好的配电网中，对供电站或变电站的布点、范围、产值等一系列的参数进行提升的过程，使能够满足未来用户对电力的需求和所供电的质量，针对这种情况下，通过对线路进行优化从而达到目的，进而得到一种能够使投资、运行、检修以及可靠性的费用累计值和最小的配电网规划方案。一个优化非常好的配电网规划不仅能够给点力企业带来很大的经济上的效益，还能给用户或投资者带来很好的服务。那么在竞争激烈的电力市场经济下，电力公司对配电网规划进行优化相当的迫切。

传统的电网的优化方案都是非常简单的，没有什么技术含量，一般情况下都是从给出的多项方案中选出一套相对来说经济成本较低的方案即可，很少有去追求技术上的问题的。通常情况下这些方案都是相关的工作人员提出来的，并不一定是最优的方案。因此采用这种方案具有一定的局限性和主观因素在内。最近几年来，随着计算机功能的不断发展，各个领域几乎都能涉及到，对配电网的优化也有很大的促进作用。采用计算机技术后，配电网的优化方案更加的精确，同时也减轻了工作人员的工作负担，提高了工作的效率。本文就将对电力系统配电网规划的优化问题进行详细的探讨。

1 配电网经典的数学优化方案

所谓的数学优化就是使电网的规划问题采用数学模型的方法，然后通过一定的数学计算，从而获得满足条件的最优的方案，在配电网的规划中经典的数学优化方法可分为确定性方法和不确定性方法，二者相对来说，确定性方法所应用的时间比较久，问题的解决方法相对来说更加的完美，但是它所存在的不足之处就是它不能解决不确定性的问题。对于不确定性方法来说，它出现的比较晚，但是能够解决一些随机性因素的问题。

1.1 确定性方法

1.1.1 线形规划法

线形规划法早在很久之前就有人提出并且给出了求解的方法，在后期经过人们的改进。线形规划就是将原来的实际问题转化为简单的线形问题，可以采用理论的分析方法来解决实际的问题。线形规划法的优点是：由于使用的时间就很远，这种方法比较成熟，计算也相对简单；可以采用与计算机的结合，这样可以使用计算机来进行求解，提高了计算效率和精确度。但是他也存在着一定的缺点：一般我们都知道，数学的函数表达式一般都是只能解决连续性函数的问题，对于一些离散型的问题，数学的线形规划法不能解决；一般情况下，当我们把实际问题在转化为数学问题的过程中，有很多时候都必须采用近似的方法，这样给计算的结果带来了很大的误差。为了解决这样的问题，有些学者们就将线形规划法和一些分解的技术作了相结合，这样可以有效地缩小了误差的存在。

1.1.2 动态规划法

动态规划法是指将一个大的整体的问题进行分解，对每个阶段进行单独考虑。动态规划的模型中，自变量在各个阶段是相互影响、相互制约的，自变量在不同的范围内变化将会有不同的函数值与之对应。这些值域即为方案优化的最优解。动态规划的优点：能够解决上述中数学线形规划法所不能解决的问题，它可以解决非连续的问题，只需要采取分段即可；这种方法有效地避免的应近似而导致的误差问题。不足之处：需要长时间的计算、如果遇到了大规模的问题时，变量较多、变量的范围复杂这些都将导致计算相当的困难等问题。

1.2 不确定性方案

配电网的规划还需要考虑到许多各种不确定因素的影响，这样的方案才能够更好地适应未来国家配电网的要求，在整体上达到最优。不确定因素分为两类：①多场景分析方法；②基于不确定性信息数学建模的电网规划方法。

1.2.1 多场景分析方法

多场景分析方法是对未来可能出现的各种不确定性的因素进行了分析，通过总结和分析，得到一系列的有可能的取值，这种不确定因素是完全的对未来的场景包括环境进行模拟。对于不同的环境都会有不同的相对应的数值。那么通过一系列的计算，模拟环境等不同的因素，找出一个具有最好适应性和灵活性的优化规划方案。那么这种方案就是最优方案。多场景分析方法在很大程度上降低了不确定性建模以及计算求解的麻烦。那么这种方法也有它自己的难点，其难点主要存在于怎样才能做到真正的合理的分析、如何能够模拟出各种各样的场景来、以及如何来判断自己的方法就是最优的方案。当然它也存在着不足之处，这样方法的结果缺乏理论上的合理性，也有可能对于变量或者多场景的情况下造成求解上的困难。

1.2.2 不确定信息数学建模规划方法

采用数学建模的方法具有理论严密和对不确定因素处理很精确的有点，目前已经成为了一种重要的研究方法，并且取得了相应的成果。

（1）随机规划法

随机规划法是对电力系统中不确定因素的考虑和处理的方法之一，采用概率论来大致的计算出这些不确定因素所发生的概率。有一个词语叫做概率潮流，它是采用概率统计的知识能够计算出线路中过载的概率、系统出现问题的概率、节点电压超限的概率等，他为随机规划提供了重要的数据参数。这些方法都是需要进行很多次的实验进行验证才能够得出随机分布的规律的，当然有很多的不确定因素也不符合随机性的特征，这些种种的因素都限制了电网灵活规划中的广泛应用。

（2）灰色规划法

灰色规划法是以灰色动态建模为核心。其原理是将随时将变化的一组数据直接转化为微分方程来表示，建立成一个能够随时间变化的动态模型，对未来的数据进行预测具有很大的意义。

（3）模糊规划法

模糊规划法是处理一些主观因素较重的数据、资料不完整的、包含有不确定因素的数据的重要方法之一，模糊规划法目前已经成为配电网中用于处理一些不确定因素的有力工具。

2 配电网启发式优化方法

启发式方法是以实际的数据为依据，通常根据某一个性能指标来进行线路上一些参数的测定，根据相关的公式，逐步的调整，知道满足要求为止。与经典数学优化相比较启发式优化方法更加的灵活、计算的速度的精确度都要比经典数学优化方法还，算法也相对的直观，除此之外，更重要的是它既能考虑到规划的效率又能考虑到规划的效果这两项重要的指标。目前，在实践中，采用现代启发式方法常常会给我们带来令人满意的答案。

2.1 传统启发式方法

传统启发式方法的基本思想是建立某种方案与相对应的指标之间的关系，在实际的实验过程中不断地通过调试的方法删除或者是增加一些相关的数据，然后确定一条最优的方案，组成电力网络。传统启发式算法主要由逐步扩展法和逐步倒退法组成，但是随着电力市场的不断发展，又提出了信息化的启发式电网规划方案。

2.2 专家启发式系统

专家启发式方法是在规划的过程中掺入了有丰富经验的相关的专家的意见，最后把这些所有的方案集中在一个知识库中，通过相关的数据会自动的匹配出一些方案，但是最后的选择还是要经过规划人员进行筛选。这种方案的优点在于它可以解决一些难以用数学方式所表达的约束条件，比如政治和一些相关的技术等问题。但是通过专家的经验结合启发式方法可以有效地简化问题，降低计算量，同时还可以提高工作效率，有助于规划人员进行决策。但是他也存在着一些不足之处：比如难以收集到大量的信息进行集中；专家系统不能解决大量的定性信息。

3 配电网规划面对的新课题

目前，配电网所面临着三大新课题：①目前的配电网的接线模式种类很多，常见的有树枝状接线模式、手拉环式接线模式、T线接线模式等多种复杂的模式。而配电网接线模式的选择以及形成是一个动态变化的过程。比如从一种接线模式转变为另一种接线模式时，怎样才能够准确的确定边界的条件，如何应对各种动态的变换的步骤，这些问题都是一个值得去研究和解决的问题。②随着人们对电力的足球不断地增长，一些常见的10kV配电网所提供的电压已经不能够满足人们对电力的需求，那么该如何提高10kV配电网的配电问题，这也是一个需要考虑的问题。③随着电力市场的不断发展，对于传统的配电网配电模式也应该作出相应的转变。

4 结束语

就以上所讨论到的一些方案来说，首先数学方法在理论上的确要比启发式方法要求的更加严格，但是由于在电网的规划过程中所涉及的变量较多、约束条件相当的繁琐，这使得在使用数学方法在建立模型的过程中必须做大量的简化过程。除此之外，由于多因素的影响，即使采用了数学模型的方法所得出的方案也未必就是最有方案，因此为了提高实用性，应将数学模型方法和启发式方法结合起来充分发挥各自的优势。只有这样，才能充分的规划出与当今社会发展相适应的配电网配电系统，才能更好的促进电力企业的发展。

[1]陈更绝，周 磊.基于配电网优化方法的研究[J].电网技术，2011（3）.

[2]康清平，王 东.配电网规划的改进研究[J].电网技术，2012（6）.

[3]王 浩.实用的配电优化规划方案研究[J].湖北电力，2010（17）.

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1004-7344（2016）23-0092-02

2016-8-1