配电网分析及其运行方式优化方法研究

时间：2024-05-17

黄蔚

（中国矿业大学信电学院，江苏徐州 221005）

配电网担负着电力系统与用户联系、向用户供应电能和分配电的重要功能，是电力系统中二次降压变电站低压侧直接或降压后向用户供电的网络，在电力系统及电力系统自动化管理中占有非常重要的地位。随着社会经济发展和人民生活水平的提高，传统配电网规划模型已无法满足配电网要求的可靠性、投资回报、环保、美观、占地线路走廊等多种属性。配电自动化是利用现代电子、计算机、通信和网络技术，将配电网在线数据、离线数据、用户数据、网络结构和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现配电网正常运行及事故状态下的监测、保护、控制以及用电和配电管理的现代化。

1 配电网分析

1.1 配电网络模型及其分析

配电系统的物理特性的数学描述称为数学模型，只有将配电系统化为数学模型才能用计算机进行分析计算，因此，建立和维护好配电系统的数学模型是用好高级应用系统的前提条件。配电网的数学模型包括：线路、变压器、电容器、负荷和发电机组等，它们按变电站电压等级排列，其中前两项为串联元件（称为双端元件），后三项为并联元件（称为单端元件）。还有网络保护、熔断器、断路器和开关等逻辑元件，不反映在计算中，却反映在控制功能上，即网络接线分析。网络接线分析将网络的物理模型（结点模型）转化为数学模型（母线模型）。网络接线分析一般分为母线分析和电气岛分析两个步骤来完成。母线分析是将由闭合开关连接在一起的结点集合为一条母线；电气岛分析是通过线路和变压器将母线连接为电气岛。

1.2 配电网状态分析

配电网的运行指组成配电网系统的所有环节都处于执行其功能的状态。系统运行分为正常运行状态、检修状态和故障运行状态。配电网运行包括了所有这些状态及其相互间的转移。各种运行状态之间的转移需通过不同控制手段来实现。在配电网中，配电网的规划比较关注中长期的网架及设备状态，而调度的运行方式比较关注在线的配电系统运行状态，配电网运行方式的优化可以说是介于两者之间的一个状态，它要求准实时，在较短的时间内，可以给出运行方式优化的建议，给调度员提供操作参考，但是配电网运行方式的优化离不开配电网网架状态的制约；对各种电力设备进行调整，改变配电网的运行状态，实现配电网的优化运行，称为配电网运行方式的优化。

2 配电网运行方式优化意义及方法

2.1 运行方式优化意义

配电网运行方式优化可以提高配电网络的供电能力和可靠性，降低配电网络损耗，另一方面也可以节约国家基础建设投资，使有限的投资发挥最大的经济和社会效益。具体来说，应体现在以下几个方面：①配电网运行方式优化是电力企业战略发展规划的重要组成部分；②科学的配电网运行方式优化是提高系统投资效益的最有效途径；③科学的配电网运行方式优化有利于系统的运行管理，提高系统管理和运行效率；④配电网运行方式优化水平的高低，是配电自动化水平的综合体现，配电网络优化运行是配电自动化的重要内容；⑤科学的配电网运行方式优化是配电自动化规划和实施的基础；⑥科学的配电网运行方式优化，可以降低系统的网络损耗，提高系统的供电可靠性，极大提高电网的运行效益，最终实现电网的良性发展。

2.2 配电网运行方式优化方法

2.2.1 方案权重判断法

运用方案权重判断法，可以根据树叶属性共建立7个方案判断矩阵，这一过程的实质是数据的标量化。方案属性决策表中数据存在以下问题：①定性数据也需通过标量化手段转换为规范化的定量数据；②表中的定量属性虽已量化，但其量纲和数量级不统一，无法直接比较，需规范化处理。要综合这些属性数据进行定量评判，就必须将其标量化。采用AHP的相对标量法，形成7个方案权重判断矩阵，每个矩阵代表了一个对应于某个指标的方案权重判断矩阵，如矩阵 A1代表跟配变之间负载率不平衡度指标相关的方案权重判断矩阵，这样可以对配电网进行优化。

2.2.2 权重判断矩阵法

运用权重判断矩阵法，首先要将整个AHP计算过程围绕层次结构图展开，其最终目的是求出各方案对总目标的相对重要性评分，称为综合权重，综合权重的大小即代表了该方案的相对优劣。而求综合权重前，必须求解层次结构中的局部权重。局部权重分为两类：①各方案就某属性而言的相对优越性，称为方案权重，要求得A、B、C的方案权重，又分别需要计算其下一级子属性的方案权重和属性权重；②同层属性对于上一层父属性的相对重要性，称为属性权重，如要求得各方案就总目标G的综合权重，就需要先求得方案对G的子属性A、B、C的方案权重以及A、B、C对G的属性权重。按这种方法，最终需要获得方案关于最底层树叶属性的权重，一层一层向上，计算出方案的综合权重，作为该方案的配网综合评价评分。