吳濤 李嘉銘 陳恒

關(guān)鍵詞：饋線分段;配網(wǎng)轉(zhuǎn)供;轉(zhuǎn)供策略

配電網(wǎng)在電力系統(tǒng)中起到了至關(guān)重要的作用，其連接了電力系統(tǒng)與用戶兩部分，并且負(fù)責(zé)向用戶供應(yīng)與分配電能，關(guān)系著用戶供電質(zhì)量。在供電事故中，其中由配電網(wǎng)故障導(dǎo)致的停電可以占到所有停電故障的80%左右，由此可見，想要提高用戶供電質(zhì)量，就必須要對配網(wǎng)供電方式進行調(diào)整優(yōu)化。配網(wǎng)轉(zhuǎn)供的作用是在配電網(wǎng)故障且隔離完成后，通過開關(guān)操作和部分負(fù)荷切除等方式，在安全約束的條件范圍內(nèi)，有效實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的正常供電。配網(wǎng)轉(zhuǎn)供的實現(xiàn)，將故障產(chǎn)生的經(jīng)濟損失控制到最低，同時也可以提高用戶供電質(zhì)量，可以說是提高配網(wǎng)供電可靠性的重要手段之一。

一、配網(wǎng)負(fù)荷轉(zhuǎn)供算法

對于配網(wǎng)負(fù)荷轉(zhuǎn)供的算法比較多，包括遺傳算法、專家系統(tǒng)法、隨機優(yōu)化算法以及混合算法等，可以根據(jù)實際需求來進行選擇，保證轉(zhuǎn)供設(shè)計的合理性與可行性。其中，在選擇遺傳算法進行轉(zhuǎn)供方案最優(yōu)分析時，先是選擇二進制編碼的方式對各備選方案做編碼處理，確定不同選線架設(shè)方案，以及對應(yīng)的各項參數(shù)?？蛇x擇應(yīng)用適應(yīng)度函數(shù)來表示配網(wǎng)轉(zhuǎn)供方案優(yōu)化的目的以及要求，在不影響配電網(wǎng)運行狀態(tài)的基礎(chǔ)上，來降低故障率，同時減少配網(wǎng)運行費用。應(yīng)用適應(yīng)函數(shù)可以檢測待定位串對應(yīng)轉(zhuǎn)供方案的適應(yīng)性與合理性，由此來指導(dǎo)遺傳操作得以正常運行。適應(yīng)度函數(shù)可表示為：

其中，F(xiàn)n表示的是給定的較大常數(shù);F表示的是考慮約束條件下的增光函數(shù)數(shù)學(xué)模型，可用以下公式表示：

配電網(wǎng)轉(zhuǎn)供方案的優(yōu)化遺傳算法實現(xiàn)過程可見圖1所示，所需要輸入的原始數(shù)據(jù)包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、?jié)點發(fā)電出力與負(fù)荷、線路參數(shù)以及算法所需參數(shù)，最終形成初始轉(zhuǎn)供方案。解碼得到初始方案的節(jié)點導(dǎo)納矩陣，然后應(yīng)用潮流程序?qū)Ω髦饭β蔬M行計算，通過上述公式得到各備選方案的適應(yīng)度，對其是否收斂進行判斷。最終輸出得到的最優(yōu)結(jié)果會還原成轉(zhuǎn)供方案，確定方案的各項參數(shù)以及執(zhí)行要求。

本次以饋線為單元，配電網(wǎng)饋線將被映射成樹狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，然后在此基礎(chǔ)上來構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，確定降低配網(wǎng)故障，減少停電損失的根本性目的。選擇確定停電損失來作為配電網(wǎng)故障前后節(jié)點注入功率的差額，同時目標(biāo)函數(shù)所對應(yīng)的便是所獲差額的絕對值之和，給出配網(wǎng)負(fù)荷轉(zhuǎn)供優(yōu)化模型，這樣無論是給出何種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還是面對任意位置的故障問題時均具有較強的適應(yīng)性。分析研究配網(wǎng)不同饋線想要實現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)供的條件，確認(rèn)配網(wǎng)轉(zhuǎn)供優(yōu)化模型的聯(lián)絡(luò)支路對應(yīng)的為不同饋線間連接的聯(lián)絡(luò)支路。正常情況下兩條饋線之間只需要設(shè)置一條聯(lián)絡(luò)支路，部分情況下也會有多條聯(lián)絡(luò)支路的存在，只是此種情況在實際建設(shè)中比較少見，不將其作為常規(guī)情況進行分析。

二、配網(wǎng)最大供電能力與負(fù)荷轉(zhuǎn)供

配網(wǎng)最大供電能力，即在滿足N-1安全準(zhǔn)則的情況下，特定區(qū)域內(nèi)配電網(wǎng)自身的最大負(fù)荷供應(yīng)能力。N-1校驗時需要考慮的條件比較多，包括主變與饋線的容量、主變與饋線的負(fù)荷轉(zhuǎn)帶、中壓饋線網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)絡(luò)關(guān)系等（圖2為主變校驗流程）。配網(wǎng)最大供電能力的計算，除了配電網(wǎng)供電能力達(dá)到最大限值以外，配網(wǎng)中主變、饋線以及饋線分段負(fù)荷均包括在內(nèi)。對于配電網(wǎng)來講，其中設(shè)置了大量的開關(guān)，且以分段開關(guān)為主，其余還有少量的聯(lián)絡(luò)開關(guān)。其中，分段開關(guān)為常閉開關(guān)，運行無異常時會保持閉合狀態(tài)，在配網(wǎng)出現(xiàn)故障后可以進行自動隔離;聯(lián)絡(luò)開關(guān)屬于常開開關(guān)，運行無異常的情況下會保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，可以為緊急供電提供通道。為保證配網(wǎng)供電的可靠性與穩(wěn)定性，減少停電故障的發(fā)生，多數(shù)情況下配電網(wǎng)會選擇閉環(huán)設(shè)計、開環(huán)運行的方式。配電網(wǎng)正常運行時為輻射狀（如圖3為輻射型配電網(wǎng)網(wǎng)），任意兩個電源之間不得通過中壓饋線進行連接，必須要將饋線見的聯(lián)絡(luò)開關(guān)打開。并且，當(dāng)配電網(wǎng)處于檢修或故障狀態(tài)時，常開的聯(lián)絡(luò)開關(guān)會閉合，配電網(wǎng)瞬間合環(huán)運行，然后將某個合適的常閉分段開關(guān)打開進行解環(huán)，使得配電網(wǎng)保持開環(huán)運行狀態(tài)，并且將受到停電故障影響的負(fù)荷轉(zhuǎn)供，盡量降低對用戶供電質(zhì)量的影響。在進行配網(wǎng)轉(zhuǎn)供方案研究時，同樣需要考慮配網(wǎng)最大供電能力，綜合考慮在配網(wǎng)發(fā)生N-1時分段負(fù)荷的轉(zhuǎn)移，做到在負(fù)荷零損失的前提下，完成故障重構(gòu)。

三、基于饋線分段配網(wǎng)負(fù)荷轉(zhuǎn)供建模

確定停電損失為配電網(wǎng)故障前后節(jié)點注入功率的差額，而目標(biāo)函數(shù)對應(yīng)的是所獲差額的絕對值之和。故障前節(jié)點注入功率與節(jié)點已知負(fù)荷功率保持一致，并且利用潮流計算可獲取故障后節(jié)點注入功率。另外，對于故障后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)屬于未知條件，可選擇含優(yōu)化變量的解析表達(dá)式進行表達(dá)。

（一）優(yōu)化變量

優(yōu)化變量所對應(yīng)的對象便是開關(guān)支路狀態(tài)，如果饋線支路具有開斷能力，便可確認(rèn)其狀態(tài)為O/1值，即支路開斷狀態(tài)/閉合狀態(tài)。x所代表的為對角線元素支路所形成的對角線矩陣，表達(dá)式為：

其中，A表示的是饋線內(nèi)支路（除去聯(lián)絡(luò)線支路）全部保持運行狀態(tài)時節(jié)點支路關(guān)聯(lián)矩陣;yb表示的是支路導(dǎo)納為元素的情況下，對應(yīng)產(chǎn)生的列向量。節(jié)點導(dǎo)納矩陣可以通過節(jié)點支路關(guān)聯(lián)矩陣A與待求解優(yōu)化變量x來表示，對于不同的x變量，其所對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)并不相同，這樣便可以降低拓?fù)浞治龅念l次，在生成新的網(wǎng)絡(luò)時不需要重新做拓?fù)浞治觯@樣便可以更好地實現(xiàn)配網(wǎng)轉(zhuǎn)供設(shè)計。

（三）目標(biāo)函數(shù)

饋線內(nèi)指定區(qū)域內(nèi)在遇到配電網(wǎng)故障后所對應(yīng)最小影響范圍作為研究目標(biāo)，對其做進一步的量化，使得停電區(qū)域內(nèi)全部用電負(fù)荷之和保持在最小。將饋線內(nèi)部所有的負(fù)荷節(jié)點全部設(shè)定為PQ節(jié)點，可以確認(rèn)饋線內(nèi)所有負(fù)荷節(jié)點在配電網(wǎng)故障停電前后注入功率差額的絕對值和以及最小可以更進一步地進行優(yōu)化。將此目標(biāo)作為優(yōu)化對象，能夠最大程度上來減少停電節(jié)點，保證未停電節(jié)點數(shù)量最多，而停電節(jié)點對應(yīng)的功率保持最小。優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為：

在對配電網(wǎng)轉(zhuǎn)供方案進行優(yōu)化設(shè)計時，按照類型不同節(jié)點包括停電接點與未停電節(jié)點兩種，并且未停電節(jié)點在穩(wěn)態(tài)運行時必須要滿足潮流方程，其節(jié)點注入有功功率與同一地點的有功負(fù)荷比較，兩者數(shù)值相同，便可以進一步得到節(jié)點的不平衡功率P-P.=0，對應(yīng)的便是對目標(biāo)函數(shù)的貢獻為0。與未停電節(jié)點不同的是，停電節(jié)點不具備與電源的通路，相應(yīng)的節(jié)點注入有功功率為0。通過上述的研究分析，可以確定將饋線中所有節(jié)點功率不平衡量差定義為停電損失符合實際條件。

四、結(jié)語

配網(wǎng)轉(zhuǎn)供對于提高配電網(wǎng)供電質(zhì)量具有重要意義，可以在網(wǎng)絡(luò)運行故障后，盡量減少對用戶供電的影響，提高供電穩(wěn)定性與可靠性。目前配網(wǎng)轉(zhuǎn)供設(shè)計越來越完善，面對復(fù)雜的配電網(wǎng)絡(luò)，我們?nèi)孕枰M行不斷的研究和分析，縮小故障范圍，降低故障損失。