考虑输电线运行可靠性的输电网规划研究

程 帅

（国网淮安供电公司，淮安 223002）

输电网规划是一个系统优化的问题，其基本要求是在考虑供电可靠性及确保输电容量满足负荷需求的基础上，将其各部分进行优化，以达到输电经济性最高、运行效率最高，并且对于电网的发展和长期规划是适应的。

1 考虑输电线运行可靠性的输电网规划的意义

同塔架设多条回路存在着经济性和可靠性的矛盾问题，之所以这样说是因为同塔架设多条回路可以减少占地面积，这是经济性的优势；而同塔架设多条回路，使得塔的高度变高，增加了杆塔承受的张力，加剧了绝缘难度，增大了同时停运率，而且同杆架设很容易发生误操作的现象，这是可靠性的劣势。基于这样的矛盾，本文从电网经济性和可靠性出发，对如何进行合理规划，使输电网的可靠性和经济性在整体上达到最优，使电能传输能够达到安全、可靠、经济的目的，而且能够不断适应电力系统不断变化的运行方式，促进电网结构的不断发展。

2 考虑同塔多回输电线路的输电网规划

2.1 考虑同塔多回路的输电网规划方法和步骤

2.1.1 同塔多回路的输电网计算方法

遗传算法是电网规划采用的一种智能优化方法，整数型变化的优化问题更适合遗传算法。

遗传算法的优点是：一是利用的线性规划方法灵敏度相对较高、操作比较简单、执行方便，通过交叉和变异就可以完成进化，二是遗传算法不会对大型电网规划问题进行分解处理，避免了因分解造成的误差；二是因为遗传算法不受单目标、空间、线性等条件的约束，可以说遗传法对于电网规划遇到的多目标、多约束、非线性、混合整数优化等问题能够完美的解决。此外遗传法弥补了数学优化只能求得单解的不足，遗传法是可以得到最优解和次优解。

遗传算法的基本原理是：

第一，将实际优化问题的解编译成一串数字，也称为染色体，每个染色体代表优化问题的一个解，多条染色体构成遗传过程中的一代，相应的编码位置与生物体的基因相似。第二，将实际问题的目标函数转化为染色体的适应度函数，适应度函数值是衡量染色体性能的指标，染色体的适应度函数值越大，其染色体对应的解越好。第三，随机产生染色体群体，计算各染色体的适应度函数值，根据各染色体适应度函数值进行繁殖、交叉和变异等遗传操作，产生下一代染色体群体。在遗传操作过程中，每个染色体的适应性函数值决定了染色体繁殖的概率。适应度函数值越大的个体，繁殖后代的机会就越多，从而可以继承和保留种群的优良特性，从而体现出适者生存的原则。交叉和变异操作可以通过染色体间随机结构的信息交换来产生更好的染色体。这样，经过世代遗传，就会产生一些具有高适应度功能值的染色体。第四，通过对这些染色体的解码和还原，得到了原问题的最优解。当染色体种群足够大，遗传代数足够大时，遗传算法在理论上可以找到原问题的最优解。

2.1.2 同塔多回路的输电网规划步骤

对考虑电网本体造价和可靠性的同塔多回路输电网络进行规划，具体步骤可以归纳如下：

第一步，参数的收集。收集的参数包括线路参数（线路长度、线路型号、线路阻抗、最大承载能力、停运时间）、发电机参数（发电机容量、停运时间及失效前平均时间）、负荷参数（有功功率、无功功率）。

第二步，在数据文本的基础上，对网络可靠性指标进行计算，计算并记录网络电量不足的期望值。

第三步，设定初始参数，为建立遗传算法基因库做准备。包括染色体长度、群体大小、最大迭代次数、交叉率和变异率。

第四步，建立遗传算法基因库。

第五步，通过遗传算法进行计算。

第六步，收敛判断。根据步骤4中记录的“最优值”，确定“最优值”是否收敛，如果它收敛，则采取下一步，如果不收敛，则返回第五步，直到“最优值”收敛为止。

第七步，记录第6步输出的最优值，相应的最优解被找到后，对最优解进行染色体解码分析，得到了相应的实际变量，相应的规划方案是最优方案。输出最优规划方案。

第八步，结束算法。

2.2 同塔多回输电线路的输电网规划应注意的事项

2.2.1 路径的规划

第一，曲折系数小、转角小、特殊跨越少；第二，避开湖泊、沼泽、高山、塌方区域、矿区、强烈地震区、重冰区、冲刷区、重雷区、滑坡区、居民区；第三，便于后续施工、运行与维护工作。在优化输电网时，必须要正确考虑到各个因素之间的关系，制定出最为经济、合理的方案。

2.2.2 铁塔和基础的规划

铁塔和基础的规划要考虑同塔多回线路外部承载力、塔身风压等因素的影响，因为与单线路相比，同塔多回线路外部承载力、塔身风压等因素的影响，双倍或者多倍增加了铁塔的自重及基础作用力。因此对于铁塔和基础的规划要考虑如何降低铁塔的自重及作用力。例如对于500kV 或220kV 大截面导线的同塔多回路来说，采用钢管桁架结构、高强度钢材等方法来降低外部承载力和塔身风压。又例如是四回线路，在高压架空铁塔的设计中，在选用钢管桁架构造的同时，还要对接地导线以思考。通常在装置的时分会发生铁塔最大负荷

铁塔和基础的规划除了考虑同塔多回线路外部承载力、塔身风压等因素的影响，还需要考虑同塔双回线是否安全坚固可靠。选择结构清晰、简单的铁塔型式，对于基础规划而言，也要选择可靠性高、经验丰富的型式，特别是对于地质条件差的地方要进行灌注桩的基础准备工作。

2.2.3 导、地线安全系数的规划

导、低线安全系数是线路安全运行最重要的考虑因素，对于导、地线安全系数的规划除了考虑耐张杆塔荷载的大小以外，还必须与实际工程中同塔多回线路杆塔使用情况相结合，这样做既可以满足导、地线的安全系数规划，还可以减少工程成本。

2.2.4 绝缘配置的规划

绝缘配置的规划，要做到同塔多回线路在雷电过电压、工频电压、操作过电压等恶略情况下安全可靠运行。因此对于绝缘配置的规划第一规划要满足相关规程，第二要考虑塔多回线路中杆塔和档距中所有可能的放电途径，第三适当增加回路导线间的水平距离以适应不同的导线形式。

2.2.5 对地距离的规划

对地距离的规划，对于不同电压等级的同塔多回线路考虑的方面略有不同。例如对于220kV 及以下的同塔多回线路，对地距离主要考虑绝缘方面；对于500kV 的同塔多回线路，对地距离除了考虑绝缘方面，还需要考虑线路的电磁环境影响。

2.2.6 耐雷水平的规划

同塔多回路线路防雷规划中应考虑的因素有：降低绕击率的措施是减小地线保护角；布置塔头时尽量减少横担层数和塔高；减少线路总跳闸次数的措施采用平衡高绝缘；综合防雷的措施有采取挂接地线或增加地线根数、降低接地电阻等。

3 结束语

综上所述，采用同塔多回线路架设方式节约了土地占用面积、缓解了紧张的输电廊道问题，可以说同塔多回线路架设方式具有极高的经济价值和实用价值。在考虑同塔多回线路架设的规划过程中，我们要结合实际的同塔多回线路架设工程来考虑，利用实际经验，采用合适的规划方法，制定出详细的、可靠的规划方案，已解决同塔多回线路架设经济性和可靠性之间的矛盾问题。