对智能配电网运行方式优化的分析

2014-01-03常新

电子测试 2014年7期

常新

0 引言

随着经济飞速发展以及广大用电客户的需求量不断增加，不论在工业生产中还是居民的日常生活中，对于电网系统的运行稳定性都有了更高的要求。而配电网作为输电用电的一个部分，对智能电网的运行方式进行调节优化对于提高电力系统的社会效益与经济效益都具有重大作用。但在实际应用过程中，我国对配电网的运行信息的测量还是相对较少，且提供的信息质量也很差，基于智能化的调度并不高，仅仅依靠配电工作人员的经验来进行智能电网运行的调度工作，其实并没有充分利用智能配电网的优势，反而降低了电力系统的稳定运行。因此，基于智能配电网运行方式的优化一直以来是电力行业进行不断前进探索的方向。

1 智能配电网的技术性分析

1.1 智能配电网概念

智能配电网采用自动化为技术基础，融合先进的控制技术、通讯技术、计算机技术、传感器技术，利用配电设备、各种类型的智能开关设备等，在各种可视化软件、电网技术架构以及通信网络技术的支持下，对各种分布式能源以及可再生发电单元接入电网运行，鼓励不同的发电用户加入电网的互动过程来实现配网的监控、保护监测和优化等功能，最终保证配电网能够为用户提供一个安全、经济、优质、环保的电力以及其他电力附加服务。

智能配电网包括主站系统、子站系统、配电终端以及通信终端等各部分构成。通过运用自动化配网技术、自动化管理、电力定制技术等，对配电网的各个模块、环节以及设备实现智能化输电管理，同时利用地理信息系统来完成日常电力供应中对配网系统各个环节的运行优化以及在配网发生故障情况下对故障进行快速定位、修复，并对电网负荷进行转移的功能，从而有效保证电能运输与施工的可靠性，为电力企业提供一个安全可靠的运行平台，有效提高配网的智能化、自动化水平，进而实现电力企业、用户与电力设备系统的协调统一。

图1 智能配电网的架构

1.2 配电网状态分析情况

配电网的运行指的是所有构成配电网的环节都在执行其各自的功能，并且各个设备之间相互协调配合共同完全配电网的安全运行。根据配电网运行状态的不同可以将其分为正常运行状态、故障运行状态以及故障检修状态。因此，配电网的运行包括了所有配电网的不同运行状态以及这些状态之间的相互转化和改变。在智能配电网的运行中，各种运行状态都是通过采用不同的控制手段来实现转化与转移的。智能配电网的规划主要集中于对长期运行的电网以及设备的运行状态分析。而配电网在调度运行方式下更注重的是对于配电网在线运行的分析，对智能配电网运行方式进行优化也就介于对配电网规划以及调度运行之间，它要求能够在较短的时间给出电网运行的优化建议，并提供给调度员进行参考来完成后续操作，但是，对智能配电网的运行优化需要对配电网的网架进行充分的分析研究；针对智能电网中各电力设备与运行状态进行调整来实现对配电网的运行优化。

2 配电网运行方式的优化方法

2.1 配电网运行方式的优化

对于电力系统的任意配电网，从理论的方面进行分析，都可以找到一个最优秀的运行方式，在这种最优运秀的运行下，技术人员对智能配电网各个负荷位置的电压情况、耗损程度以及负荷之间的平衡状态显然要优先于其他最优运行方案。因此，科学证明，对智能配电网的运行方式进行优化以及对配电网调度优化和配电网供电三个进行科学组合，对智能配电网的运行方式进行适度分析，去实现配电网运行方式的优化，完全可以提高配电网的运行稳定性和经济性。

2.2 配电网运行状态的体现

上述分析可以看出，智能配电网的运行状态包括正常状态、故障状态以及检修状态三种，因此，对智能配电网运行方式的优化就是对智能配电网的正常状态、检修状态以及故障状态三种状态下运行方式的优化。在智能配电网的正常运行状态下，可以通过改变分布于配电网的分段开关以及联络开关的合状态与分状态来对配电网络的拓扑结构进行改善，从而对配电网中的功率流进行优化，实现智能配电网运行方式的优化。在智能配电网的检修状态下，对智能配电网运行方式的优化主要是对非检修区、故障区供电的快速供电恢复来确保配电网供电的安全稳定性。

智能配电网在不同运行方式下的不同区别，可通过构建配电网运行方式的综合评价指标的建立来实现。配电网在不同的运行状态下所进行的运行优化侧重点各部相同，采用层次分析法对配电网不同运行状态下的权重属性进行取值，体现出不同配电网影响指标对电网影响权重，达到对配电网运行方式优化的目的。

对于智能配电网各项指标对配电网运行的影响权重，可通过对配电网三种运行状态进行分析，并由专家根据实际情况给出对应的固定值。在对智能配电网的三种方式进行优化计算过程中，根据配电网不同运行状态的属性权重进行重组，表现出不同运行状态下的优化。

由此表可以看出，A 为配电网运行指标，B 为技术性指标，C 为经济性指标。由此我们对上表进行分析，可以发现，在智能配电网的正常运行状态下对配电网的运行方式进行优化时，更注重于对技术性与经济性指标进行考虑，但依然对配电网的运行状态具有全面的把握；在配电网的检修运行状态下，对配电网运行状态的优化更注重于对配电网设备与技术类指标的考虑，对经济性指标的评价就相对要少；而在智能配电网的故障运行状态下，通常不对系统的经济性指标进行考虑，重点对于布置于配电网的技术指标与设备指标进行考虑，特别是对于配电网中线路转供能力指标进行重点考虑。

例如，对上表2-1 中的技术性的指标进行纵向分析可以看出，在配电网的正常运行状态下对于技术性指标的考虑都很均衡的；在故障状态下，主要对配电网负荷的转移进行考虑，以确保配电网供电范围内能够正常供电。而检修状态下的考虑因素介于故障与正常条件之间。

3 基于遗传算法对智能配电网优化

遗传算法是基于生物遗传、进化理论提出的一种随机统计理论，在遗传算法的求解过程当中，对选定的初始变量群开始进行计算，并通过逐次递进的运算模式来寻找到最优解，直至寻找得出可信的结果为止。

基于智能配电网运行优化方式的遗传算法中，选用智能配电网的综合评分作为算法的目标函数，记为。并且针对每一个选定的运行指标进行个体计算，求得每一个运行指标所代表的不同的智能配电网的运行状态与运行方式。在智能配电网的层次分析法中，指标线路的负荷转移能力为选定的最大最优行指标，而其余指标均作为层次分析法中的最小最优指标， B1 线路之间负荷转移能力为最大最优型指标，其余6 个指标均为最小最优型指标，若将指标B1 进行倒数处理，可转化为最小最优指标，因此，对于智能配电网的综合评分函数其实质上时一个最小最优函数，且获得的结果分布在（0-1）区间。而每一个指标之间的适应函数，指标的适应度越高，其对智能配电网的综合评分函数也就越小，表征配电网的运行越优异。

在智能配电网的遗传算法过程中，通常对获得的结果采用精英策略来进行结果筛选。在实际计算过程中，经常采取适应度函数大于选定的某一个特征值来进行最优解的搜索工作，规定在一定的遗传算法内，当适应函数的值达到选定的特征值之后，就将该结果的最初指标作为评分函数的一个最优解。若是在规定的遗传代数计算中并没有寻找到最优解，则选用遗传代数计算中最后一代的最优个体作为算法的最优解。采用精英保留策略算法，能够高效的获得层次分析法中智能配电网的最优解。

图2 基于遗传算法的配电网运行优化

对于整个智能配电网来讲，其在一定电网状态调价下，各个线路之间以及线路设备之间的排列方式和运行状态都各部相同，因此，针对每一个运行状态，采用基于层次分析法的智能配电网遗传算法能够实现对综合指标的优化，并对获得指标进行校验改善，这样为操作人员提供了科学的操作意见。

4 配电网运行方式优化调度的意义

对智能配电网的运行进行优化可以提高配电网的电力运行能力、改善电力供应的可靠性与安全性，保证供电质量，有效的提高了电力行业的运行效率，节约了能源资源，降低了我国对电力基础设施资金的投入建设，能够有效的实现“低投入，高回报”的目标。使智能配电网进入一个良性发展格局,为电力企业对未来能源资源的战略发展具有非常重要的意义,也为整个电力系统的自动化进程与实施提供了一个技术基础,充分体现出配电网自动化水平。

5 结语

智能配电网将传统配电网基于人工管理的运行模式转化为智能化自动控制模式的方向发展，为电力行业创造了显著的社会与经济效益。而基于层次分析法对智能配电网评价指标提下的分析研究，通过对智能配电网设备运行、经济性以及技术等各个角度分析，为智能配电网的运行优化提供了一个可靠的技术条件，确保了智能电网的安全可靠运行。