配电系统中负荷自动转供策略研究

长沙电力设计院有限公司 朱莎莎 云文兵 汤 博 郑 琰 佘 恬

传统的配电网中，由于缺乏智能化技术的支持，无法实现对负荷的实时监测和控制，导致了能源浪费和安全隐患等问题的存在。因此，负荷自动转供是一种有效的解决方案之一。该方案具有高效性、可靠性高、能耗低等特点，可有效地减少能源消耗和降低环境污染水平。本文旨在探讨配电系统中的负荷自动转供，以及如何利用这一技术来实现最佳的运行效果，并结合实际情况，提出一些有效的策略，以期达到最佳的运行效果。为配电网的发展提供有益参考。

1 配电系统中的负荷自动转供分析

1.1 配电系统中的负荷自动转供概述

配电系统的负荷自动转供是电力行业近年来备受关注的热点问题之一。随着能源结构的变化和智能电网的发展，传统的供电方式已经无法满足现代社会的需求，因此需要寻找一种更加高效、灵活的方式来管理电力资源，而负荷自动转供正是这种方法的一种体现。负荷自动转供是指在电力供应短缺的情况下，通过对不同用户进行自动化调整，将一部分负荷转移到其他区域或时间段，从而实现电力资源的最大化利用。

与传统供电方式相比，负荷自动转供具有以下优点：一是能够提高供电可靠性，减少因电力中断造成的损失；二是可以降低电力成本，因为负荷自动转供可在一定程度上避免了电力设施的投资；三是可以更好地适应市场变化，为电力市场的发展提供更好的支持。然而，负荷自动转供也存在一些挑战和难题。例如，如何确定最佳的转移方案以及如何保证用户的需求得到充分考虑等问题都需要进一步的研究和发展[1]。

1.2 配电系统中的负荷自动转供方式

在配电网中，负荷自动转供是一种重要的技术手段。其可通过对电力系统的实时监测和控制来实现对不同区域的电力供应进行优化配置，从而提高供电可靠性和经济效益。因此，如何选择合适的负荷自动转供方式对于配电网的发展具有重要意义[2]。目前，常用的负荷自动转供方式主要有两种：一种是基于智能网控设备的技术方案，另一种则是通过传统的配电网管理方法实现的。其中，基于智能网控设备的技术方案更加灵活且能够更好地适应现代电力市场的需求。

基于智能网控设备的技术方案需要建立一个完整的自动化监控系统，以实现对电力系统的实时监测和控制；采用先进的通信技术和数据处理算法，来实现对电力系统的高效率传输和处理；利用人工智能等先进技术手段，来实现对电力系统的智能化决策和优化配置。

1.3 配电网负荷转供流程及算法

在配电网中，负荷自动转供的过程主要包括以下几个步骤：一是确定目标电压等级和负荷转移方案；二是根据所选方案计算出所需要的发电量以及输电线路容量等因素；三是考虑实际运行情况的变化因素，如天气变化、负荷波动等，如图2所示。为了实现负荷自动转供的目的，需要采用一些具体的算法来辅助决策。

其中，常用的一种算法就是遗传算法（GAs）。GAs是一种基于进化论原理的优化方法，其基本思想是在寻找最佳解决方案时通过模拟自然选择过程进行搜索。具体而言，GAs的基本思路是从一个初始群体开始，利用一定的操作规则对个体进行修改并评估其优劣程度；然后将这些个体按优劣排名排列，选取前几名的个体作为新的种群；接着重复上述操作直至达到预定的目标或停止条件出现为止。由于GAs具有适应性强、求解速度快、可应用于多种问题等方面的优势，因此被广泛地用于电力系统的调度领域。其计算公式为：

P_i^{t+1}=f_{p}（x_i^t） imesP_i^{t}+f_{q}（x_i^t） imesQ_i^{t}

其中，P_i^{t+1}表示下一时刻的负荷值；x_i^t表示当前时间点的负荷值；P_i^{t}表示上一次的时间点的负荷值；Q_i^{t}表示上一次的时间点的功率消耗额；f_{p}(x_i^t)表示负荷值对于电源的影响系数；f_{q}(x_i^t)表示负荷值对于负载的影响系数。

2 基于负荷自动转供的配电系统优化模型

2.1 配电系统的结构

在配电网中，电力分配是通过配电设备实现的。配电设备包括配电主站、配电子站、通信系统、调度自动化系统等如图1所示，其共同构成了配电网的基础设施。其中，配电主站是最重要的组成部分之一，其主要功能是对不同区域内的用户进行分流和调节供电电压。配电主站通常由变压器、开关柜、保护装置等多种元件组成[3]。配电子站则是配电主站的重要辅助设备，负责对配电主站发出的指令进行执行。同时，还可以监测并记录各种参数数据，为后续分析提供参考依据。

图1 负荷转供流程图

此外，配电网络还需配备相应的通信系统来保证各部分之间的协调性和可靠性。配电系统还需要有调度自动化系统来实现智能化管理。总的来说，配电系统的结构是一个复杂的系统，需要各个部件之间相互配合才能达到最佳效果（如图2所示）。

图2 配电系统自动化的结构示意图

2.2 配电系统网拓扑结构

在配电网中，配电系统的网络拓扑结构是影响其运行效率和可靠性的重要因素。因此，对配电系统网拓扑结构的研究具有重要的意义。本文将介绍配电系统拓扑结构的基本概念及其特点，并分析其对配电系统负荷自动转供的影响。一是配电系统拓扑结构，是指配电系统内部各节点之间的连接方式，以及与外部电源的连接方式。

二是配电系统网拓扑结构的不同类型会对负荷自动转供方案产生不同的影响。例如，单相直流馈电式配电系统由于其网络结构较为简单，可以实现较好的负荷自动转供效果；而三相四线制配电系统则因为其复杂性，使得负荷自动转供的效果相对较差。

三是配电系统拓扑结构的变化也会影响到负荷自动转供方案的选择。例如，对于单相直流馈电式配电系统而言，可通过改变主变压器位置来调整网架长度和电压等级等因素，从而达到更好的负荷自动转供效果；而在三相四线制配电系统中，由于其复杂的网络结构和多级分接点的存在，负荷自动转供的效果难以得到显著提升，如图3所示。

图3 配电网拓扑结构

2.3 配电系统的优化模型

为提高供电可靠性和经济性，近年来出现了许多新的科学技术手段来改善配电网的运行状态。其中一种重要的方法就是通过负荷自动转供（DemandSide Management）来实现对负荷的自动化控制。负荷自动转供是指利用智能化设备，将负荷从高耗能时段转移到低耗能时段，从而达到节能减排的目的。这种方式可以有效地降低能源成本，同时减少了对环境的影响。

因此，对于配电网而言，负荷自动转供是一种重要的技术手段。在实际应用中，负荷自动转供需要建立一个有效的优化模型来指导其操作。本文将介绍一种基于负荷自动转供的配电系统优化模型。该模型主要考虑了负荷自动转供的影响因素以及其他影响因素，如发电机容量、输变电设施等因素。具体来说，该模型包括目标函数、约束条件及决策变量等方面的内容。其中，目标函数主要是指优化的目标值；约束条件则是指限制条件下必须满足的一些条件；而决策变量则指的是需要被优化的选择项。通过这些内容的组合，可以得到一个完整的优化模型。

3 配电系统中的负荷自动转供策略

3.1 配电网中单转供源负荷自动转供策略

在配电网中，负荷自动转供是一种重要的技术手段。其可有效地提高系统的运行效率和可靠性，降低能源消耗成本。其中，单转供源负荷自动转供策略是该技术的重要组成部分之一。单转供源负荷自动转供策略是指，通过对不同电源的能量分配来实现负荷自动化转换的目的。具体而言，当某一个电源出现故障时，需要将相应的负荷转移到其他可用电源上。该方法不仅能够保证电力供应的质量，还能够有效减少停机时间和维护费用，从而达到节能减排的效果。

为了实现单转供源负荷自动转供策略，需要建立一个智能控制中心。该中心可以通过监测各个电源的状态以及负荷情况，及时作出决策并进行协调。同时，还需要设计一套合理的算法模型来指导整个过程的发展。例如，可以考虑采用遗传算法或神经网络等优化算法来寻找最优解。

3.2 配电网中多转供源负荷转供策略

由于电力系统的可靠性和经济性需要考虑多种因素。其中一个重要的问题是如何实现高效的负荷转移，以满足不同区域的需求。因此，本文将介绍一种基于多转供源的负荷自动转供策略的研究方法。首先，对现有的负荷自动转供策略进行了分析。目前，常用的方式是通过控制变电站来进行负荷转移。但是这种方式存在一些问题：一是需要大量的设备投入，二是需要一定的时间才能完成转换过程；三是不利于提高供电效率。因此，提出了一种新的负荷自动转供策略——多转供源负荷转供策略。

该策略利用了多个发电厂或储能设施作为电源来源，从而可以快速响应不同的需求变化并提高供电效率。具体来说，该策略主要包括以下几个步骤：一是确定目标区和供应区；二是计算每个供应区的功率需求量；三是选择合适的电源点提供所需的功率；四是根据所选电源点提供的功率情况，调整各个供应区的负荷分配比例。

3.3 配电网中的台球式负荷转供策略

配电网中的台球式负荷转供策略是一种有效的解决方案之一，其不仅能提高供电质量和稳定性，还能有效减少能源浪费和环境污染。台球式的负荷转供策略可以通过对不同区域内的负荷进行分类和分析，将负荷分为若干个小区，每个小区内的负荷都具有相似的特点和规律性。然后，利用智能控制器来实现对各个小区内的负荷的自动化调节和管理。该方式可以有效地提高系统的运行效率和可靠性，降低电力损耗和故障率。

具体来说，在配电网中使用台球式负荷转供策略时，需要首先确定各小区内负荷的基本特征和规律性。例如，对于一个小区内的居民用电需求较为稳定且基本一致，则可以通过统计数据对其进行建模和预测；而对于商业区或工业区的负荷，则需要考虑到其季节性和波动性的特点。设计相应的控制算法和方案，以保证负荷的自动转换能够达到预期的效果。

综上所述，本文通过对配电系统中的负荷自动转供分析，发现在配电网中，负荷自动转供是一种有效的节能减排措施。通过将低峰时段的电力需求转移到高峰时段，可以有效地降低整个系统的用能成本和碳排放量。在实际应用过程中需要注意到一些问题。同时，还需要考虑到用户的需求变化以及设备的技术更新等因素。