分析农村配电网开关的优化配置

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分析农村配电网开关的优化配置国网安徽省电力公司亳州供电公司236800摘要：电能是地区社会和经济进步发展的基础能源，我国作为发展中国家，目前为止电能仍然没有实现全覆盖。农紂配电网幵关优化配置的研究，有助于农村电网建设，对社会主义社会的进步和发展意义重大。木文首先总结了农村配电网开关优化配置的主要思路，并对变电站整体联络架构的建立展开分析，最后对全寿命周期效能开关进行优化配置模型设计，为农村配电M开关的优化配置提供资料麥专。关键词：农村；配电网；开关；优化配置农业作为我国的国民经济支柱产业，对我国社会主义建设和经济发展影响深远。我国作为农业大国，农业人口数量更是占比较大。广大农村地区由于地处偏远，电网建设比较困难。农村和城市的供电不均衡，直接导致我国农村经济发展落后于城市，也阻碍了农业机械化的发展。为了促进农村的经济发展,国家电网加大力度对农村配电网相关技术进行研究，农村配电网开关的优化配置作为农村配电网应用技术中的关键，近年来更是取得了较大的进步。一、配电网开关优化配置思路1、传统配电网开关优化配置思路传统的配电网开关优化配置方案主要考虑系统的可靠性与经济性两个方面：(1)可靠性：通过优化线路开关配置，缩小故障范围，减少停电时间，提高系统的可靠性，使系统可靠性达到一定的要求。(2)经济性：在满足系统可靠性要求的前提下，通过优化歼关的数量及相应装设位置，实现综合费用最小。传统的配电网开关优化配置方案以规划水平年的负荷预测和电源规划为基础，采用最小综合费用为目标函数，优选出合理的规划建设方案，以最小的投资来满足安全可靠供电需求。 2、农村配电网开关优化配置思路农村配电网开关优化配置过程主要由变电站间整体联络架构和农村电网开关优化配置模型建设两部分组成。变电站整体联络架构分为整体联络架构的初建和整体联络架构的修正两部分构成。为综合考虑经济性与可靠性，在变电站的联络中按照一定的比例同吋存在站间联络和站内联络，根据多年的规划经验,其中40%的出线为站内联络，60%的出线为站间联络。采用分区加权Voronoi图划分供电区域确定各变电站的相邻站能较好地考虑到农村地区负荷的密度差异大的特点。变电站整体联络架构的修正，基于农网供电线路长，转供能力差的特点对变电站初建联络架构进行修正。这两步由粗到细、循序渐进地完成变电站整体联络架构的构建。农网开关优化配置模型确定变电站间互相联络，保证系统总成本降低及系统可靠性的情况下，提出采用全寿命周期效能(LCE)指标为0标函数建立数学模型，能在保证开关设备投入后系统总成本降低的同吋能较好地提高开关设备投入的效益。二、变电站整体联络架构的建立1、基于分区加权Voronoi图建立变电站初始网络矩阵分区加权Voronoi图是常规Voronoi图的一种扩展形式。根据常规Voronoi图的概念和性质，设平面上n个点的集合为S={P1，P2，…，Pn},对每个生成元Pi(i=l,2，…，n),以Pi为原点，水平向右为坐标轴正方向，建立极坐标系，将生成元Pi周围区域分为mi个扇区，以θ=αij(j=l，2，…，m)为扇区分界线，其中,0<αil<αi2O“<αim≤2π，并11每个扇区赋以权重λij(j=l，2，…，m}，称：当j≠mi时，p在射线θ=αij与θ=αi(j+l)之间；当j=mi时，p在射线θ=αil与θ=αimi之间；为Pi在第j扇区权S为λij的Voronoi区域。其中，D(p,pi)=d(p,pi)/λij,D(p,pi)为p和pi间的加权距离，d(p,pi)为p和pi间的欧氏距离。设供电区域内有n座变电站，第i座变电站j个扇区信息采用(xi,yi,λij>的冇序数对 表示，其中（xi，yi）表示第i座变电站的地理位置坐标，λij表示第i座变电站j扇区的权重，其中λij=Si/σij，Si为第i座变电站主变容量;σij为第i座变电站第j扇区平均负荷密度，则每个变电站扇区可抽象成平面上以λij为权数的分区加权Voronoi图。2、变电站间联络约束条件为了保证当一条馈线上发生故障吋，将故障段隔离后，能够从与之通过联络开关联接的其他馈线得到足够的转移电量，即线路的转供能力应该控制在合理的范围内。基于此，建立如下线路转供能力约束条件：SLa≤Sab剩余（b∈Ωaa=l，2，…，n），其中：Ωa为可以与馈线a通过联络开关相联接的其他馈线集合；SLa为馈线a上的总负荷；Sab剩余为可以与馈线a通过联络开关相联接的其他馈线b的剩余容量。n为可以与馈线a通过联络开关相联接的其他馈线数。同时，为了保证线路进行站间负荷转供吋线路末端负荷点的电压质量合格，要求限制转供线路的长度，即变电站间的互联线路的总长度应该控制在合理范围之内。基于此，建立如下变电站间转供线路长度约束条件：dlim=min{IOJc}/η，其中：dmin表示供电区域内变电站间合理的转供线路长度;lo、lc分别表示满足末端电压损耗要求的架空和电缆线路转供总长度；η表示地区线路平均曲折系数。3、变电站间联络矩阵的建立结合变电站间初始联络矩阵Ub和变电站间线路转供能力约束与转供线路长度约束等条件，确定变电站的联络矩阵Us,构建供电区域内变电站间的整体联络架构，基本流程如下（图一）所示：三、基于全寿命周期效能的开关优化配置模型1、全寿命周期成本开关设备的一次性投资费用由式给出，其中Ci为开关的一次性投资费用，M为开关规划项0中的开关设备集合，ni为第i种开关的数量，Ci为第i种设备采购成本和施工安装成本；CiO为开关规划项目其他费用。设备运行一 次性投资现值对应的等年值可以用公式计算得出，其中i为贴现率，n为开关经济适用年限。开关运行维护费用则可以根据公式CO=KOC1计算。停电损失费用计算为。报废残值可以用公司CD=KDCI计算，全寿命周期成本为CLCC=CI+Co+CF-CD2、全寿命周期能效全寿命周期能效为设备投入效益和全寿命周期成本的比值，设备投入的效益可以是多方面的，只要是投入寿命周期费用后取得的效果，都可视为效益，通常包括经济效益、价值、效果等。开关设备投入后，由于线路负载率的提高、供电量的增大而直接获得电费的收入，由于供电可靠性的提高、故障停电情况的减少所带来的优质优价及“少供电量”的减少等，还奋隐形效益如企业形象提高所产生的品牌价值等等，均是设备投入的效益。综上所述，农村配电网开关的优化配置，不仅冇益于农村电网的覆盖和建设，也对提高农村供电可靠性和供电安全影响重大。为了提高农村配电网开关设计质量，一定要根据农村的供电要求设计好开关配置优化策略，并依此为基础进行农村配电网开关的优化设计。参考文献：[1】张之昊，武建文，李平，等.应用于农村配电网的测量点与补偿点分离式无功补偿设备及其优化配置[」].电工技术学报,2015,30(3):205-213.[2】刘丽军，江修波，蔡金锭，等.面向LCC的基于离散粒子群的中压配电网分段优化[J].华东电力，2014,42(8):1684-1690.