基于三角形单联络供电模型的中压配电网智能规划方式刍议

[摘 要]在对基于三角形单联络供电模型的中电压配电网进行智能规划时，首先，约束条件是供电模型中的总的联络数量，之后在通过蚁群算法建立的备选路径集，在其基础上对包含主干以及联络线路的优化模型进行构建。其次，以优化模型的构成特点为依据对进行优化，其中运用的是防止过早收敛的遗传模拟退火算法的方式。最后，用该算法的可行性通过算例结果得到验证。

[关键词]三角形单联络；中压配电网；智能规划

中图分类号：TM715；TP18 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）37-0240-02

城市配电网中重要的一部分就是中压配电网，中压配电网的“筋骨”是网络结构，一个坚强的网架对电网的安全可靠运以及经济的运营有重要的意义。国内一直以来都将网络架构的研究重点放在接线模式方面，但是当前很多发达国家的网架建设已经不再考虑单纯的应用接线模式，而是利用标准的供电模型来对高水平的中压配电网进行构筑，结合国外的先进经验，国内一些学者进行了有关供电模型以及其特性的研究，并构建了与我国中压配电网相适应的若干种典型的供电模型。

一、配电模型分析

配电模型能够对供电区域的地形特点、负荷密度以及电网现状之间的关系进行反映，它针对某一供电的区域，以高压配电的变电站作为源点并以中压馈线作为网，使供电网络单元通过组合优选来形成。供电模型的是以供电架构为基础并对中压配电网的接线模式相配合来完成构建的。供电模型主要分为点状供电模型、链式供电模型以及三角供电模型和矩形供电模型四种，本文以单联络三角形供电模型为研究对象，图1表示的是单联络三角形供电模型，其中是高压变电站，是分段开关，是联络开关，线段代表10KV供电线路。

二、配电网规划的相关数学模型

本文在配电网络的规划数学模型的选择上，最小的目标函数是以线路的规划年综合费用来充当，这其中包含了投资费用以及网损费用。电网的线路主要有主干线线、联络线路以及分支线路来组成。如果在进行优化时将这三者都考虑到，是非常复杂的，所以本文主要的优化对象是主干线以及联络线路，只将分支线路做近似考虑，就是说在总费用中只将其近似的投资费用计入。目标函数表示为，在该式中表示的是主干以及联络线路投资，表示的是主干线路的网损，表示的是分支线路的近似投资。在这其中，又可得：（1）其中是变电站低压侧线路的折旧年限，是贴现率，是单位长度的线路投资费用，N是变电站的总数，是第i座变电站的第j条主要干线长度，是第 个变电站的所出路线总数，K是本组模型的联络线路的总数，是第条联络线路的长度。（2），φ，b表示线路的网损折算系数，表示单位电能损耗折价系数，表示线路的单位长度电阻，表示线路年损耗的小时数，表示功率因数，U表示变电的压低压侧线路的线电压，表示第j条主干线带的负荷。（3）其中，表示单位长度的分支线路投资，表示分布于第i座变电站第j条主干线路的垂直分支路长度的总和，q表示的是分支线路的曲折系数。

三、智能规划方法

1、基础数据

在供电模型的基础上进行布线规划时，主要需要变电站的位置、容量以及供电范围和负荷点的位置以及负荷值，还有配电网络的地理信息等基础数据。

2、构建优化模型

2.1 构建辐射线路

在对辐射线路进行构建时，采用的方法是备选路径集方法。本文采用的是蚁群算法来对备选路径集进行建立，因为它的性能更优秀。图2为蚁群算法的流程图。

2.2 构建联络线路

在将辐射线路进行构建后，联络线路包含了站间联络、站内联络，这些都产生于辐射线路的末端。并且，联络线路通常都选用的是辐射线路末端节点间的最小路径，所以可以应用Floyd最短路径算法的来实现联络线路的构建。

2.3 主干线路的供电范围

在形成了变电站的主干线后，就要对每条主干线路的带负荷情况进行确定，也就是主干线路的供电范围，在进行确定时的方法是先将每条主干线路的负载余量进行计算，之后选择任意一个负荷点，从近到远的搜索最短的路径。此方法能够搜索出所有的负荷点，就可以对每条线路的主干线的供电范围进行确定。

2.4 构建优化模型

本文采用的主要优化手段是遗传算法，所以在构建优化模型时，主要的工作是对主干以及联络线路的染色体进行建立。生成染色体的初始种群过程为对每个变电站，以每个变电站为中心将其供电范围近似为一个圆，然后做圆的N等分线，等分线数目等于主干线路的数目。接着随机选择来自于等分线末端的任一领域内的一个街道分段点来作为主干线路的末端节点，这样就形成了一个末端节点的集合，因为随机选择所以此集合的组合方式有很多的方式，并且随着圆的等分线进行转动，其对应的转动角会有不同的组合方式。

3、适应度计算

一个染色体代表的是一个供电模型的规划方案，在这里适应度就代表的是上述的总目标函数。

4、遗传模拟退火操作

模拟退火操作的对象是遗传种群中的所有染色体，随机选择其邻域的一种状态，然后对其进行模拟退火的接受概率接受或是拒绝的过程。本文构建的染色体代表其中的某一主干线路，对和它有一样末端节点进行选择，并且选择之前的K条最短路以外的备选路径集中的随便一条线路来作为领域的状态，并按照下文的接受概率进行接受或拒绝过程。接受概率公式：，其中代表新状态的评价值，第k代的温度，代表原状态评价值。通过这个过程能够得到新的染色体种群，之后对其做遗传操作，一直循环一直到能够满足终止的条件。

结束语

在过去，先进行辐射线路的布局，之后进行联络线路的优化是带联络线路的配电网主要的布线方法，但这种方法具有局限性。本文对基于三角形单联络模型的中压配电网进行智能规划时，构建了主干以及联络线路的整体优化模型，并对其布线的方案进行了优化，这就使得优化的全局性得到了优化，优化的方法的是以优化模型中的染色体的构成特点为依据，并在遗传算法中引入了模拟退火思想，这样做的优点是可以克服算法过早收敛的问题，能有效的进行优化。

参考文献

[1] 鹏程，葛少云，刘洪.基于三角形联络供电模型的中压配电网智能规划[J].电网技术，2013（04）.

[2] 葛少云，鹏程，刘洪.基于供电模型的中压配电网络智能规划――三角形三联络供电模型的自动布线[J].电力系统保护与控制201（16）.