10kV配电网检修计划的优化研究

10kV配电网检修计划的优化研究摘要：随着配电网结构的日益完善，配电网系统越来越复杂。而10KV配电网在城市中无论覆盖面积还是规模都最大。因此，保证10KV配电网供电安全可靠十分重要，对10KV配电网检修计划的优化也成为了研究的热点。本文从影响其安全运行的主要因素出发，提出了制定10kV配电网检修计划的原则及流程，并对其优化的目标函数、约束条件以及优化方法等方面进行了探讨，具有一定的指导意义。关键词：10KV配电网；检修计划；优化方法随着近年来我国经济的快速发展，城市化建设快速发展，在电力系统中，10kV配电网的应用也日益增多。城市10kV配电网覆盖面积大，规模广，结构复杂，其稳定安全运行十分重要。配电网工作处于露天环境，节点多，线路复杂，长时间使用容易发生故障从而造成停电事故，会对居民和工农业生产的供电造成严重影响，因此，应当重视10KV配电网的检修和维护。目前，国内外许多学者对其检修的计划优化都做出了研究。1.10kV配电网安全运行的主要影响因素（1）配电网的过电压以前，某些10kV配电网的绝缘设备仅为一个针式瓷瓶，该设备遇到直击雷时，会感应出很高的过电压会造成闪络。电力系统中运行的电气设备必须能够承受大气过电压、工频电压以及内部过电压的作用，特别当设备的运行环境不好时。由于弧光接地过电压非常高，其幅值一般要高于四倍的相电压幅值，因此对配电网的的安全运行有着非常不利的作用。（2）10kV配电网的闪络绝缘体在工作一段时间后，其表面会产生一些污物，若环境潮湿，且污物的含盐量超过一定的百分比时，就会出现绝缘体的闪络，发生单相接地短路，此时，未接地两相的电压升高，稳态时幅值达到3倍的相电压，暂态时幅值也相当于2.5倍的相电压。绝缘体的闪络严重威胁着配电网的正常运行，很容易造成电压过高及单相及两相接地短路的发生。（3）供电需求增大，对10kV配电网的要求提高由于国家经济的快速发展，在电力系统中，10kV配电网的应用也日益增多。对于以前城市建设的10kV的配电网，其设备安全可靠性及容量都已经无法配合现行电网的需要，无法满足用户和工农业用电负荷的需求，从而无法适应经济发展的需要。特别在老城区，10kV配电网络网络结构和设备都十分薄弱，接线情况也比较乱，很容易发生故障造成停电，供电可靠性非常低。2.、10kV配电网检修计划的编制原则和流程（1）10kV配电网检修计划的编制原则该电压等级配电网的编制原则主要有：以检修设备和人员的能力为前提，有计划地布置每天的检修任务，使其处于均衡状态；负荷转移时，选择网损小，开关操作次数少的路径；负荷转移时，转代线路的电压和潮流处于限定值范围内；保证配电网安全可靠运行的前提下，使得供电所的申报计划减少；合理安排检修持续时间，尽量避免和缩短负荷点的停电时间；检修时，将停电负荷转至其他线路，安排检修工作时尽量选择选择负荷低谷期，用以减少停电负荷；如果统一检修上下级配电网，夏季应配合上级的检修工作，从而减少重复停电；尽可能避免停电造成的损失，提高供电的可靠性；（2）10kV配电网检修计划的编制流程此电压等级配电网检修计划的编制流程如下图所示：图110KV配电网检修计划的编制流程3.配电网检修计划优化模型10KV配电网检修计划优化问题为多目标多约束的优化问题，以电气设备开始检修时间为变量，其总体目标是以保证配电网安全可靠运行为前提，最大程度提高供电可靠性，减少因检修而造成的售电损失。本文就检修时间优化和负荷转移路径优化两个模型进行研究。（1）检修时间优化模型目标函数：NiTtitituppF11min（1）其中，F代表售电损失费用；N代表检修设备总数；p代表电价；T为检修时段总数itp和itu分别代表第i个设备t时段检修造成的停电负荷和该设备的状况，1为停机维修，0为正常运行。约束条件：线路潮流约束:maxllSS（2）其中，lS和maxlS分别表示线路流过的潮流及潮流最大值。互斥检修约束：1iijDxx（3）其中，ix、jx表现第i、j个设备检修开始时间，iD为检修持续天数。同时检修约束：jixx（4）检修资源约束：Muit(5)其中，M代表可以同时进行检修的设备数目。检修窗口约束：TXxii,...,2,1(6)其中，iX代表允许开始检修的时间组成的集合。（2）负荷转移路径优化模型目标函数：降低售电损失：QiiiTPFmin1（7）降低开关使用次数opsnFmin2（8）降低系统网损：LliiDPFmin3（9）其中，iP为设备检修时的停电负荷；iT为检修持续时间；opsn为开关操作次数；iP为网损；iD为检修持续天数。约束条件：潮流约束：如式（2）所示电压约束：maxminKKKVVV（10）其中，KV、minKV、maxKV分别表示电压及最小最大值。网络拓扑约束：负荷转移后网络拓扑结构仍保持辐射状运行。（3）优化方法对于优化检修时间的问题，选择遗传算法来求解。使用遗传算法,在初始检修计划的基础下，优化设备的检修时间，最终可以得到检修计划优化。在优化负荷转移路径时，还可以此为输入条件，获得多种不同的转移方案。对于优化以售电损失金额、开关操作费用以及网损为目标函数的问题，再次使用遗传算法，在停电负荷日负荷曲线的基础性下，修正设备的检修时间,最终可以得到目标函数最优的的负荷转移路径。而针对优化负荷路径转移的问题,考虑到网络拓扑结构仍为辐射状的特点,求解时可以使用启发式搜索法，此方法可以很大程度上降低问题的复杂度，节省优化时间。优化方法具体步骤本文不作详细讨论。4.结论10KV配电网是组成电力系统的重要部分，其供电的安全可靠性对居民生活和国民经济发展有着十分重要的影响。本文对10KV配电网的安全运行因素、检修计划原则以及检修计划优化做出了简单的探讨。在各行业、各单位对电力需求越来越大，电能质量需求越来越高的今天，应该在工作和研究中应当多提出一些新方法，总结经验，对其检修计划提出优化和改善，保证电力系统可靠安全的供电，更好地供电给居民和工农业生产。参考文献：[1]黄弦超.配电网检修计划优化方法的研究与应用[D].北京:华北电力大学,2004.[J][2]黄弦超,舒隽,张粒子,等.配电网检修计划优化模型的设计[J].电力系统自动化,2005,29(21):50-54[3]张粒子,黄弦超,舒隽,等.配电网检修计划优化模型[J].电力系统自动化,2007,31(l):33-37[4]郭创新,朱承志,赵波,等.基于改进免疫算法的电力系统无功优化.电力系统自动化,2005,29(15):23229.[5]刘明波,杨勇.计及静态电压稳定约束的无功优化规划.电力系统自动化,2005,29(5):21225.[6]张明军,曹立霞,厉吉文.考虑多分区无功电压优化的多Agent系统.电力系统自动化,2004,28(17):70274.[7]卫志农,常宝立,汪方中.地区电网变压器经济运行实时控制系统.电力系统自动化,2006,30(1):86288.[8]张鹏,王守相.提高系统可靠性的配电网络多目标重构区间方法.电力系统自动化,2004,28(21):22227.