蘇志斌

摘要：本文以配電網中節(jié)點電壓為目標對配電網進行了重構，該方法將電壓平衡指數作為電網重構的目標函數，該方法可以通過不斷的支路交換來最終得到符合目標函數的最佳配電網絡。相對于其他配電網重構方法.該方法即使在缺乏測量數據時仍然可以進行電網的重構。并且通過實例對采用線損為目標函數的電網重構方法和采用電壓平衡指數為目標函數的電網重構結果進行對比。對比結果表明，該方法能有效地提高配電網的供電質量，且能夠有效的降低配電網中的線損并有效的促進負載均衡。

關鍵詞：供電電壓質量；線損；負載均衡；電壓平衡指數；目標函數

1引言

配電網重構是實現(xiàn)和優(yōu)化電網自動化的重要途徑之一。近年來對于配電網重構的研究一直是該領域內的熱點問題。通過配電網重構可以有效的降低配電網中的線路損耗，均衡負載，并能夠提高配電網供電的質量，因而配電網重構是十分必要的。對于配電網重構國內外有很多的學者進行了研究，比如配電網重構的改進支路交換法，能有效的減少電網損耗和促進負載均衡。W.M.Lin以遺傳學算法為基礎將網絡損耗作為目標函數對配電網重構進行了研究。M.A.Kashem以最小生成樹為基本理論以網損最小為目標函數對配電網重構進行了研究。還有的文獻以支路負載法將網損作為目標函數對配電網重構進行了研究。但是由于建設費用有限，測量每條線路上的配電變壓器的數據是不現(xiàn)實的，因而采用上述方法對配電網進行重構存在一定的實現(xiàn)難度。有的文獻將復雜的配電網簡化為結構耗散網絡，借此可以實現(xiàn)對配電網中負載的均衡。本文將配電網重構的目標設定為配電網供電質量的提高。

2提高供電電壓質量的目標函數

在配電網重構的過程中以網損最小的目標函數可以表示為：

上圖為典型的配電網的示意圖，在上述配電網中有15個節(jié)點和16條支路，虛線處表示開路。在每條支路上都有開關，因而可以將支路和開關等同。假設bi，j為節(jié)點i和j之間的支路，TSi，j為支路中的聯(lián)絡開關，SSi，j為支路中的分段開關，假設節(jié)點i處歸一化的電壓為Ui?？梢钥吹皆谏蠄D中有13個分段開關和3個聯(lián)絡開關，每個回路對應著一個聯(lián)絡開關。假設上圖中的聯(lián)絡開關TS5，10由上圖中的節(jié)點1、2、5、10、8、7和6共同組成一個回路，如果對環(huán)路中的斷開位置進行重置，可以有效的轉移回路中的部分負荷，因而改變了饋線各處相應的電壓值。合理的設置斷開位置能夠有效的提升供電的質量。所以借此可以定義環(huán)路中聯(lián)絡開關TSi，i的電壓平衡指數VBLi，ii如下：

VBL_i，j=max[U_i，U_j]/min[U_i，U_j]

max[Ui，Uj]表示取節(jié)點i和節(jié)點j處電壓的最大值，min[Ui，Uj]表示的取兩節(jié)點電壓的最小值，最終可以將提高供電質量的目標函數表示為：

TVBL_i，j=min∑VBL_i，j

3配網重構的搜索算法

3.1環(huán)路內的網絡重構過程

對于聯(lián)絡開關TSi，ji所對應的回路，然后選擇合適的分段開關SS1，m，斷開形成支路交換操作，通過不斷的指路交換操作來完成配電網的重構。對于上圖中聯(lián)絡開關TS4，15所對應的環(huán)路來說，其電壓平衡指數為VBL4，15。如果節(jié)點3處的電壓值大于節(jié)點15處的電壓值，那么需要將線路1上的部分的負荷通過支路不斷的交換操作轉移出去，如果無法對提高配電質量的目標函數進行進一步優(yōu)化那么就會停止支路的交換操作，最終完成電網的重構。如果缺乏測量數據，那么可以采用基于負荷等效的復雜網絡簡化方法來進行配電網的重構。

3.2整個配電網內的網絡重構

配電網中網絡重構的過程如下所示：通過等效負荷來對整個配電網的潮流進行計算，然后可以得到配電網中各個聯(lián)絡開關所對應電平平衡指數，從節(jié)點均衡指數最大環(huán)路開始環(huán)路內電網的重構，如果新的支路交換無法再對目標函數進行改進，那么配電網重構就結束了。最終得到重構和優(yōu)化后的配電網。

4應用實例

本文對于所提出的電網重構方法進行了實例驗證，所選擇的案例為電網重構的經典案例，分別采用本文所采用的方法以及以最小網損為目標函數的配電網重構的方法進行了實例計算與對比。

在案例1中，選擇的是12.66 kV配電系統(tǒng)，在上述配電系統(tǒng)中有37條支路，節(jié)點有33個，一共有5個聯(lián)絡開關。下表1中是采用本文的方法進行電網重構的過程和結果。通過下表的數據可以看出，隨著電壓均衡指數的不斷優(yōu)化，系統(tǒng)中的電壓最低點得到了一定的提升，在一定程度上降低了配電網上的線損。電壓均衡指數從下表可以看出從5.26一直降到了5.05，降低了3%之，在配電網的節(jié)點中節(jié)點電壓從最低值0.887524提高到了0.926531，約提升了4%多。配電網中線損也有開始的210.2 kW降到了最終的142.4kW降低了30%之多，線損降低十分顯著。

在suanli2zhong所采用的是12.66kV電網配電系統(tǒng)，在該配電系統(tǒng)中支路的條數為74，節(jié)點的數量為69，同樣具有5個聯(lián)絡開關。在下表2中也采用本文的方法對配電網進行重構，重構過程中的計算結果如下所示。從下表可以看出電壓的平衡指數由5.2降到了5.1，降低了約3%。節(jié)點電壓從0.88提高了0.92，結點電壓提升了5.06%。配電網的線損由原來的237kW降低到最終的102.4 kW降低了56.79%，線損降低的效果十分顯著。

本案例還以不同的目標函數對配電網進行了重構，并且對重構的結果進行了對比。從上述結果來看，本文所采用的以電壓均衡指數為目標函數的配電網重構的方法進行電網重構的結果和采用以線損為目標函數的配電網重構的結果是一致的，但是本文的算法相對于以線損為目標函數的電網重構的方法，在缺乏電網測量數據的時候仍可以進行電網的重構，因而相對具有一定的優(yōu)勢。

結語

本文將電壓均衡指數作為電網重構的目標函數，由于電壓均衡指數直接與配電網供電質量密切相關，因而可以在一定程度提高配電網的供電質量，從電網重構的案例來看還有效的降低了線損且促進了電網負荷的均衡。并且通過案例計算，以負載均衡為目標函數和以線損為目標函數的電網重構的結果是一致的。且在缺少測量數據的情況仍然可以進行電網的重構，因而相對于其他方法可實施性較強。