配电网重构及其优化算法设计研究

唐文发

摘 要：目前，我国的经济发展速度较快，群众的生活和企业的生产都需要大量的电力，这既给我国的电力事业提供了良好的发展环境，同时也为我国电力供应技术提出了严峻的挑战。电网重构是一种提升配电网络运行效率的最有效手段之一，同时还可以有效地提高供电安全性。该文即是对配电网重构及其优化算法设计进行的讨论，其中主要分析了数学优化法、最优流模式法、开关交换法以及智能优化算法等，并对其优缺点进行了阐述，以期能为相关工作提供参考。

关键词：配电网重构 优化算法 研究

中图分类号：TM27 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）04（c）-0238-01

配电网系统是整个电力供应系统中的重要组成部分，其主要的功能就是将电力企业生产的电能传输到用户处进行使用，目前我国已经实现了配电网自动化发展，增加了配电网运行的效率和稳定性。但我国对于电力的需求量在不断增加，因此，也必须实行新的方法来实现更高效的运行，配电网重构就是较好的方法之一，其能够有效降低电力输送损失、平衡负载、提高供电效率和质量。

1 配电网重构的概述

配电网重构概念最早是在20世纪70年代提出的，其主要目的是为了改变传统配电网开关形式，从而转变其基础结构和运行模式的过程。而随着现代电力技术的不断进步，其配电网的重构方法也在逐渐衍变，同时在不同的电网运行情况下，配电网重构的目的性也就不同。当整个配电网处于正常运行状态时，对配电网进行重构的主要目的在于降低电力在传输过程中所要产生的损失，降低配电网超负荷运行的情况，提升配电网的输电质量，尽可能使得配电网中的各结构保持平衡。而当配电网在运行中出现故障时，利用配电网重构方法可以有效的对事故区域进行隔离，这样可以避免因事故带来的进一步损失，同时也可以保证其余电网结构不受影响，保证地区的电力供应。另外还可以利用开关将事故区域的电力供应取消，这样就可以保证维修人员在检修的过程中不会发生危险，加快维修速度。由此可以看出，对配电网进行重构的目的有很多种，但总体说就是保证配电网正常运行，提高配电网运行效率，快速排除故障，提高配电网的安全性。但在实际工作中，对配电网进行重构也面临着较大的阻碍，其中主要包括配电网重构的潮流阻碍，变压器或输电线路中允许通过的最大电流不同，反馈线路的容量不同，输电线路对于电压的负荷能力不同，同时还需要在保证标准供电需求的基础上完成配电网重构工作。因此，在进行这项工作前，首先要对配电网的结构进行了解，通过优化算法对重构方案进行相應的设计，以保证重构后的配电网各结构之间能够稳定运行。

2 配电网的优化算法

2.1 数学优化法

国外学者对于配电网重构方法的研究比较深入，这主要因为其电力技术的发展较为成熟，各类相关理论体系在研究的过程中都能够得到相应的技术支持。在配电网重构优化算法中，数学优化法是上个世纪提出的，其主要是将这一问题放在了线性数学层面进行解答。通过这种方法重构的配电网能够形成独立的开关状态，可以帮助重构设计者寻找到最好的重构方法。但是这种方法也存在着一定的缺点，首先，其所使用的计算方式为直流潮流算法，在计算负荷过程中是以恒定的做功电流进行表示的。这种方法虽然计算较为简单，对于小范围的配电网重构来说比较方便，但在运用到大规模、大范围的配电网中时就显得较为不足，在计算过程中所需要消耗的时间较多。但目前大部分学者对于这种优化计算方法还是比较认可，因为其可以不依赖于配电网的原始结构进行有效计算，得出的结果质量较高，但其在应付结构复杂的配电网时经过的计算步骤较多，因此，可以根据配电网的实际情况进行选择。

2.2 最优流模式法

最优流模式法主要是为了用来减小配电网络在输电过程中造成的电力损失而提出的。众所周知，电流在传输的过程中会产生一定的损失，其与输电线路的电阻、电流负荷率等有着一定的关系，其损失主要是由于输电过程中电流能量转化为热能流失而造成的。利用最优流模式法对配电网的重构方案进行设计时，其首先需要将所有的开关进行闭合，使得配电网内形成一个多环结构，在分别满足KCL和KVL的条件下求得配电网内的电流分布情况，而这也就是最优流模式。其次，选择将其中电流量最小的环开启，计算新的最优流数值，并以此重复，直到整个配电网被完全开启，这样就可以计算整个配电网在最小电流损失下的运行情况。这种方法将复杂的计算和设计过程进行了简化，能够有效提高配电网重构工作的效率，但其也具有着一定的缺点。在对配电网中各环状网络进行开启时，其互相之间也有着一定的影响，电流的相互作用使得计算结果与实际情况存在着较小的误差，因此如果想用这种方法设计配电网重构的方案，就必须要做到对各环状网络进行快速开启和计算，减小误差带来的影响。

2.3 开关交换法

开关交换法主要是用开关控制配电网中的电流，以此计算各节点注入电流的差异，并根据其开关开启关闭的组合寻找配电网的最优重构模式。这种方法不需要进行大量的计算，只需要了解开关开启和闭合过程中相应区域内配电网的供电损失情况即可，减小了计算量，对于线性数学知识要求低。但这种方式的缺点在于其每次只能对一对开关进行考量，所给出的结果也不是参照于原始配电网结构，因此通过这种方法虽然较为简便，但其只能对区域内的配电网进行重构，无法对整体进行有效的反应。

2.4 智能优化算法

目前研究出的智能优化算法有很多种，其中主要包括模拟退火、遗传、禁忌搜索、人工神经网络以及专家系统算法等。其主要就是借助现代计算机科技对配电网重构方案进行大胆的假设和计算，能够有效提高计算速率，但这类算法大多过于依赖原始配电网数据，因此需要进行结合才能够取得更好的效果。

3 结语

配电网作为电力输送过程中最重要的环节，相关研究者应该不断加深对于其重构工作的研究，不断提高配电网的输电效率，减小事故对输电的影响，降低输电消耗，提高资源利用率。

参考文献

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