探究自愈功能的配电网多阶段规划方法

敖云飞

摘要：针对配电网供电问题，注重配电网规划方案探究，同时讨论自愈控制技术应用问题。涉及到故障检测、定位与恢复，提出科学化规划方案。通过遗传算法，处理混合数问题，仅供参考。

关键词：自愈功能;配电网;多阶段;规划方法

在发生故障前，配电网注重诊断预警，实施定位隔离，加强配电网自愈力，提升运行效益。在规划配电网时，可以遵循以下方案要求：选择线路、明确配电网位置，拆除加固工作。由于配电网建设周期长，必须合理划分规划方案，基于寿命周期成本，分析资金时间价值。联合折现系数，对不同阶段成本进行计算。深入分析和研究相关成果，讨论相互作用机理，确保其满足负荷增长需求。

1、配电网自愈控制

配电网自愈，确保监控实时化，消除不良故障影响。通过继电保护方式，切断故障段，优化电能质量。配电网运行状态，包含运行状态、警戒状态、恢复状态、故障状态等。

自愈控制，主要针对配电网分析，涉及到模拟技术、仿真建模、广域测控技术。注重分析配电网，优化运行状态。此外，配电网自愈功能，涉及到电压无功网络重构，定位和隔离故障问题。

自愈控制系统，涉及到数据接口、自愈控制功能、系统平台，终端设备包含变压器监测终端、开闭所监控终端、馈线开关监控终端、智能电能表。联合智能硬件设备、软件系统，能够确保配电网快速自愈。在自愈控制下，不仅要考虑负荷需求，设置自愈控制设备。

对于自愈功能，注重分析局部信息、保护原理，实行故障隔离技术。通过全局信息、智能控制措施，尽快隔离故障，同时探究网络重构技术。面临紧急事件，注重环网解列技术、网络再组合技术分析。

2、基于自愈控制的配电网规划模型

遵循负荷预测、空间环境，掌握变电站选址、容量，同时规划路线路径，明确分段开关、电容器位置。对于规划方案，建设变电站之后，不能随意改扩建、馈线形成网络拓扑，拆除网络结构，将馈线段，合理安装馈线开关、联络开关。

2.1逻辑变量

规划方案，通常包含时间维度与空间维度;逻辑变量，涉及到預设馈线、变电站编号、时间等。以i表示变电站，xi，k为第k阶段，第i预设元素动作。当xi，k=1时，表示添加1台变压器;当xi，k=0时，则表示无变化。以i表示馈线，则当xi，k=1时，表示架设i号变压器;当xi，k=0时，则表示无变化。则当xi，k=-1时，表示馈线移除。

2.2约束条件

第一，连通性：网络负荷点，利用馈线连接入网，无孤点，网络处于连通状态;第二，敷设状：为了确保配电网络运行可靠性，确保网络辐射开环运行，充要条件为线路数=负荷点数-1。

3、算法流程

3.1约束与控制策略

注重函数结果优化，合理约束电压、潮流与容量，同时增设惩罚因子。针对不达标种群，必须筛选剔除，加强逻辑约束力。利用随机选择法，明确遗传控制参数：交叉率0.5，变异率0.05，种群规模30。通过24节点，在遗产算法中，染色体群中，涉及到120个变量。为了避免局部收敛，合理控制变异概率，约为0.05，且迭代次数高达2000次。评价适应函数，即利润最大目标函数。

3.3算法流程

针对新种群，通过逻辑约束，将不可行解排除掉，同时做好适应性评价。种群不达标时，再次选择与交叉处理，产生下一代。

4、算例分析

在本文研究中，使用24节点算例，验证算法有效性与可行性。配电网包含24节点，构成20kV测试网络。涉及到38条支路，21号节点为20-MVA，22节点为63-kV/20kV。

现有线路、规划线路与节点自动保护装置。自动保护装置安装如下：断路器：8，11，18;重合器：25，28;熔断开关：3，4，6，15，20，29，33，37。自动保护装置安装节点：断路器：1，3，7，10，11，14，16，18，20;重合闸：1，2，6，8，9，11，14，16，17，18，19，20;熔断开关：1，4，5，7，17。

线路电阻值，为每千米0.372Ω，电抗值，为每千米0.304Ω。合理设定电费价格，为0.7元/kWh。针对负荷节点，则损耗时间为2400h，折现率0.05。规划方案，确保周期成本最低，总利润率最高，明确优化目标。

4.1不考虑自愈功能的规划方案

算例1中，不考虑自愈功能。在表3数据中，为线路、变电站增减规划。注重规划方案分析，基于原始网络，第一年，在23号接入变电站（20MVA）;第二年，在24号接入变电站（20MVA）。对于拓扑结构，为了加强辐射效果，在第二年移除3号线路。K=1时，架设线路为（1，32，35），变电站为（23）20MVA;K=2时，架设线路为（11，19，26），拆除线路为（3）;K=3时，架设线路为（12，21，24），变电站为（24）20MVA;K=4时，架设线路为（14，25）;当K=5时，架设线路为（17，38）。

4.2考虑自愈功能的规划方案

算例2中，加入自愈控制装置，配电网络具备电压、无功控制，故障定位隔离，多馈线网络重构。每年线路、变电站增减情况。K=1时，架设线路为（32，35），变电站为（23）20MVA;K=2时，架设线路为（11，19，26）;K=3时，架设线路为（12，21，24），变电站为（24）20MVA;K=4时，架设线路为（14，16，25）;当K=5时，架设线路为（17，37）。

分析规划结果可知，算例1、算例2，于第一年，在23节点接入变电站（20MVA），第三年，在24号接入变电站（20MVA），部分馈线在布局位置、时间存在差异。第3馈线应当在第二年拆除，第4馈线在第四年拆除。在此种方案中，通过隔离开关，断开线路与负荷节点，确保网络拓扑辐射效果。

按照算例1、算例2，计算成本、全周期成本总收入、利润，同时进行比较，如表5所示。算例1：初期投资成本为572.7万元，运行成本为51.5万元，维护成本为39.5万元，停电成本为91.1万元，废置处理费用为-17.1万元;算例2：初期投资成本为667.3万元，运行成本为57.4万元，维护成本为42.7万元，停电成本为74.1万元，废置处理费用为-15.2万元;

比较两种规划路线方案，自愈功能网络规划，初期投资成本高出94.6万元，两种方案运行维护费用相差无几。自愈功能网络规划，停电成本小，售电收入优势显著。通过进一步分析可知，尽管自愈功能规划方案的前期投入大，然而基于长远发展可知，利润可观性强，能够降低配网运行风险。

5、结束语

综上所述，规划配电网时，必须加强愈功能。选择全寿命周期指标，将其作为目标函数，提升利润空间，确保电网具备自愈功能，同时建设功能模型，利用遗传算法，获得规划最优方案。借助算例方式，可以确保配电网运行稳定性，降低风险系数，同时减少停电损失，利润价值比较高，同时可以制定配电网规划方案。通过本文研究与分析，希望能够为配电网规划提供参考。

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