長沙電力設(shè)計院有限公司 朱莎莎 云文兵 湯 博 鄭 琰 佘 恬

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)中，由于缺乏智能化技術(shù)的支持，無法實現(xiàn)對負荷的實時監(jiān)測和控制，導(dǎo)致了能源浪費和安全隱患等問題的存在。因此，負荷自動轉(zhuǎn)供是一種有效的解決方案之一。該方案具有高效性、可靠性高、能耗低等特點，可有效地減少能源消耗和降低環(huán)境污染水平。本文旨在探討配電系統(tǒng)中的負荷自動轉(zhuǎn)供，以及如何利用這一技術(shù)來實現(xiàn)最佳的運行效果，并結(jié)合實際情況，提出一些有效的策略，以期達到最佳的運行效果。為配電網(wǎng)的發(fā)展提供有益參考。

1 配電系統(tǒng)中的負荷自動轉(zhuǎn)供分析

1.1 配電系統(tǒng)中的負荷自動轉(zhuǎn)供概述

配電系統(tǒng)的負荷自動轉(zhuǎn)供是電力行業(yè)近年來備受關(guān)注的熱點問題之一。隨著能源結(jié)構(gòu)的變化和智能電網(wǎng)的發(fā)展，傳統(tǒng)的供電方式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代社會的需求，因此需要尋找一種更加高效、靈活的方式來管理電力資源，而負荷自動轉(zhuǎn)供正是這種方法的一種體現(xiàn)。負荷自動轉(zhuǎn)供是指在電力供應(yīng)短缺的情況下，通過對不同用戶進行自動化調(diào)整，將一部分負荷轉(zhuǎn)移到其他區(qū)域或時間段，從而實現(xiàn)電力資源的最大化利用。

與傳統(tǒng)供電方式相比，負荷自動轉(zhuǎn)供具有以下優(yōu)點：一是能夠提高供電可靠性，減少因電力中斷造成的損失；二是可以降低電力成本，因為負荷自動轉(zhuǎn)供可在一定程度上避免了電力設(shè)施的投資；三是可以更好地適應(yīng)市場變化，為電力市場的發(fā)展提供更好的支持。然而，負荷自動轉(zhuǎn)供也存在一些挑戰(zhàn)和難題。例如，如何確定最佳的轉(zhuǎn)移方案以及如何保證用戶的需求得到充分考慮等問題都需要進一步的研究和發(fā)展[1]。

1.2 配電系統(tǒng)中的負荷自動轉(zhuǎn)供方式

在配電網(wǎng)中，負荷自動轉(zhuǎn)供是一種重要的技術(shù)手段。其可通過對電力系統(tǒng)的實時監(jiān)測和控制來實現(xiàn)對不同區(qū)域的電力供應(yīng)進行優(yōu)化配置，從而提高供電可靠性和經(jīng)濟效益。因此，如何選擇合適的負荷自動轉(zhuǎn)供方式對于配電網(wǎng)的發(fā)展具有重要意義[2]。目前，常用的負荷自動轉(zhuǎn)供方式主要有兩種：一種是基于智能網(wǎng)控設(shè)備的技術(shù)方案，另一種則是通過傳統(tǒng)的配電網(wǎng)管理方法實現(xiàn)的。其中，基于智能網(wǎng)控設(shè)備的技術(shù)方案更加靈活且能夠更好地適應(yīng)現(xiàn)代電力市場的需求。

基于智能網(wǎng)控設(shè)備的技術(shù)方案需要建立一個完整的自動化監(jiān)控系統(tǒng)，以實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的實時監(jiān)測和控制；采用先進的通信技術(shù)和數(shù)據(jù)處理算法，來實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的高效率傳輸和處理；利用人工智能等先進技術(shù)手段，來實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的智能化決策和優(yōu)化配置。

1.3 配電網(wǎng)負荷轉(zhuǎn)供流程及算法

在配電網(wǎng)中，負荷自動轉(zhuǎn)供的過程主要包括以下幾個步驟：一是確定目標(biāo)電壓等級和負荷轉(zhuǎn)移方案；二是根據(jù)所選方案計算出所需要的發(fā)電量以及輸電線路容量等因素；三是考慮實際運行情況的變化因素，如天氣變化、負荷波動等，如圖2所示。為了實現(xiàn)負荷自動轉(zhuǎn)供的目的，需要采用一些具體的算法來輔助決策。

其中，常用的一種算法就是遺傳算法（GAs）。GAs是一種基于進化論原理的優(yōu)化方法，其基本思想是在尋找最佳解決方案時通過模擬自然選擇過程進行搜索。具體而言，GAs的基本思路是從一個初始群體開始，利用一定的操作規(guī)則對個體進行修改并評估其優(yōu)劣程度；然后將這些個體按優(yōu)劣排名排列，選取前幾名的個體作為新的種群；接著重復(fù)上述操作直至達到預(yù)定的目標(biāo)或停止條件出現(xiàn)為止。由于GAs具有適應(yīng)性強、求解速度快、可應(yīng)用于多種問題等方面的優(yōu)勢，因此被廣泛地用于電力系統(tǒng)的調(diào)度領(lǐng)域。其計算公式為：

P_i^{t+1}=f_{p}（x_i^t） imesP_i^{t}+f_{q}（x_i^t） imesQ_i^{t}

其中，P_i^{t+1}表示下一時刻的負荷值；x_i^t表示當(dāng)前時間點的負荷值；P_i^{t}表示上一次的時間點的負荷值；Q_i^{t}表示上一次的時間點的功率消耗額；f_{p}(x_i^t)表示負荷值對于電源的影響系數(shù)；f_{q}(x_i^t)表示負荷值對于負載的影響系數(shù)。

2 基于負荷自動轉(zhuǎn)供的配電系統(tǒng)優(yōu)化模型

2.1 配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

在配電網(wǎng)中，電力分配是通過配電設(shè)備實現(xiàn)的。配電設(shè)備包括配電主站、配電子站、通信系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)等如圖1所示，其共同構(gòu)成了配電網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施。其中，配電主站是最重要的組成部分之一，其主要功能是對不同區(qū)域內(nèi)的用戶進行分流和調(diào)節(jié)供電電壓。配電主站通常由變壓器、開關(guān)柜、保護裝置等多種元件組成[3]。配電子站則是配電主站的重要輔助設(shè)備，負責(zé)對配電主站發(fā)出的指令進行執(zhí)行。同時，還可以監(jiān)測并記錄各種參數(shù)數(shù)據(jù)，為后續(xù)分析提供參考依據(jù)。

圖1 負荷轉(zhuǎn)供流程圖

此外，配電網(wǎng)絡(luò)還需配備相應(yīng)的通信系統(tǒng)來保證各部分之間的協(xié)調(diào)性和可靠性。配電系統(tǒng)還需要有調(diào)度自動化系統(tǒng)來實現(xiàn)智能化管理?？偟膩碚f，配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，需要各個部件之間相互配合才能達到最佳效果（如圖2所示）。

圖2 配電系統(tǒng)自動化的結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 配電系統(tǒng)網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)

在配電網(wǎng)中，配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)是影響其運行效率和可靠性的重要因素。因此，對配電系統(tǒng)網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的研究具有重要的意義。本文將介紹配電系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)的基本概念及其特點，并分析其對配電系統(tǒng)負荷自動轉(zhuǎn)供的影響。一是配電系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)，是指配電系統(tǒng)內(nèi)部各節(jié)點之間的連接方式，以及與外部電源的連接方式。

二是配電系統(tǒng)網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的不同類型會對負荷自動轉(zhuǎn)供方案產(chǎn)生不同的影響。例如，單相直流饋電式配電系統(tǒng)由于其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為簡單，可以實現(xiàn)較好的負荷自動轉(zhuǎn)供效果；而三相四線制配電系統(tǒng)則因為其復(fù)雜性，使得負荷自動轉(zhuǎn)供的效果相對較差。

三是配電系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)的變化也會影響到負荷自動轉(zhuǎn)供方案的選擇。例如，對于單相直流饋電式配電系統(tǒng)而言，可通過改變主變壓器位置來調(diào)整網(wǎng)架長度和電壓等級等因素，從而達到更好的負荷自動轉(zhuǎn)供效果；而在三相四線制配電系統(tǒng)中，由于其復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和多級分接點的存在，負荷自動轉(zhuǎn)供的效果難以得到顯著提升，如圖3所示。

圖3 配電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)

2.3 配電系統(tǒng)的優(yōu)化模型

為提高供電可靠性和經(jīng)濟性，近年來出現(xiàn)了許多新的科學(xué)技術(shù)手段來改善配電網(wǎng)的運行狀態(tài)。其中一種重要的方法就是通過負荷自動轉(zhuǎn)供（DemandSide Management）來實現(xiàn)對負荷的自動化控制。負荷自動轉(zhuǎn)供是指利用智能化設(shè)備，將負荷從高耗能時段轉(zhuǎn)移到低耗能時段，從而達到節(jié)能減排的目的。這種方式可以有效地降低能源成本，同時減少了對環(huán)境的影響。

因此，對于配電網(wǎng)而言，負荷自動轉(zhuǎn)供是一種重要的技術(shù)手段。在實際應(yīng)用中，負荷自動轉(zhuǎn)供需要建立一個有效的優(yōu)化模型來指導(dǎo)其操作。本文將介紹一種基于負荷自動轉(zhuǎn)供的配電系統(tǒng)優(yōu)化模型。該模型主要考慮了負荷自動轉(zhuǎn)供的影響因素以及其他影響因素，如發(fā)電機容量、輸變電設(shè)施等因素。具體來說，該模型包括目標(biāo)函數(shù)、約束條件及決策變量等方面的內(nèi)容。其中，目標(biāo)函數(shù)主要是指優(yōu)化的目標(biāo)值；約束條件則是指限制條件下必須滿足的一些條件；而決策變量則指的是需要被優(yōu)化的選擇項。通過這些內(nèi)容的組合，可以得到一個完整的優(yōu)化模型。

3 配電系統(tǒng)中的負荷自動轉(zhuǎn)供策略

3.1 配電網(wǎng)中單轉(zhuǎn)供源負荷自動轉(zhuǎn)供策略

在配電網(wǎng)中，負荷自動轉(zhuǎn)供是一種重要的技術(shù)手段。其可有效地提高系統(tǒng)的運行效率和可靠性，降低能源消耗成本。其中，單轉(zhuǎn)供源負荷自動轉(zhuǎn)供策略是該技術(shù)的重要組成部分之一。單轉(zhuǎn)供源負荷自動轉(zhuǎn)供策略是指，通過對不同電源的能量分配來實現(xiàn)負荷自動化轉(zhuǎn)換的目的。具體而言，當(dāng)某一個電源出現(xiàn)故障時，需要將相應(yīng)的負荷轉(zhuǎn)移到其他可用電源上。該方法不僅能夠保證電力供應(yīng)的質(zhì)量，還能夠有效減少停機時間和維護費用，從而達到節(jié)能減排的效果。

為了實現(xiàn)單轉(zhuǎn)供源負荷自動轉(zhuǎn)供策略，需要建立一個智能控制中心。該中心可以通過監(jiān)測各個電源的狀態(tài)以及負荷情況，及時作出決策并進行協(xié)調(diào)。同時，還需要設(shè)計一套合理的算法模型來指導(dǎo)整個過程的發(fā)展。例如，可以考慮采用遺傳算法或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)化算法來尋找最優(yōu)解。

3.2 配電網(wǎng)中多轉(zhuǎn)供源負荷轉(zhuǎn)供策略

由于電力系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟性需要考慮多種因素。其中一個重要的問題是如何實現(xiàn)高效的負荷轉(zhuǎn)移，以滿足不同區(qū)域的需求。因此，本文將介紹一種基于多轉(zhuǎn)供源的負荷自動轉(zhuǎn)供策略的研究方法。首先，對現(xiàn)有的負荷自動轉(zhuǎn)供策略進行了分析。目前，常用的方式是通過控制變電站來進行負荷轉(zhuǎn)移。但是這種方式存在一些問題：一是需要大量的設(shè)備投入，二是需要一定的時間才能完成轉(zhuǎn)換過程；三是不利于提高供電效率。因此，提出了一種新的負荷自動轉(zhuǎn)供策略——多轉(zhuǎn)供源負荷轉(zhuǎn)供策略。

該策略利用了多個發(fā)電廠或儲能設(shè)施作為電源來源，從而可以快速響應(yīng)不同的需求變化并提高供電效率。具體來說，該策略主要包括以下幾個步驟：一是確定目標(biāo)區(qū)和供應(yīng)區(qū)；二是計算每個供應(yīng)區(qū)的功率需求量；三是選擇合適的電源點提供所需的功率；四是根據(jù)所選電源點提供的功率情況，調(diào)整各個供應(yīng)區(qū)的負荷分配比例。

3.3 配電網(wǎng)中的臺球式負荷轉(zhuǎn)供策略

配電網(wǎng)中的臺球式負荷轉(zhuǎn)供策略是一種有效的解決方案之一，其不僅能提高供電質(zhì)量和穩(wěn)定性，還能有效減少能源浪費和環(huán)境污染。臺球式的負荷轉(zhuǎn)供策略可以通過對不同區(qū)域內(nèi)的負荷進行分類和分析，將負荷分為若干個小區(qū)，每個小區(qū)內(nèi)的負荷都具有相似的特點和規(guī)律性。然后，利用智能控制器來實現(xiàn)對各個小區(qū)內(nèi)的負荷的自動化調(diào)節(jié)和管理。該方式可以有效地提高系統(tǒng)的運行效率和可靠性，降低電力損耗和故障率。

具體來說，在配電網(wǎng)中使用臺球式負荷轉(zhuǎn)供策略時，需要首先確定各小區(qū)內(nèi)負荷的基本特征和規(guī)律性。例如，對于一個小區(qū)內(nèi)的居民用電需求較為穩(wěn)定且基本一致，則可以通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)對其進行建模和預(yù)測；而對于商業(yè)區(qū)或工業(yè)區(qū)的負荷，則需要考慮到其季節(jié)性和波動性的特點。設(shè)計相應(yīng)的控制算法和方案，以保證負荷的自動轉(zhuǎn)換能夠達到預(yù)期的效果。

綜上所述，本文通過對配電系統(tǒng)中的負荷自動轉(zhuǎn)供分析，發(fā)現(xiàn)在配電網(wǎng)中，負荷自動轉(zhuǎn)供是一種有效的節(jié)能減排措施。通過將低峰時段的電力需求轉(zhuǎn)移到高峰時段，可以有效地降低整個系統(tǒng)的用能成本和碳排放量。在實際應(yīng)用過程中需要注意到一些問題。同時，還需要考慮到用戶的需求變化以及設(shè)備的技術(shù)更新等因素。