配电网线路转供电适应性研究

时间：2022-05-22 23:49:58

关键字：转供电经济性 10kV线路

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[导读]摘要:为提高供电可靠性,配电网线路按环网结构建设,开环运行。配电网线路通过转供电操作可将负荷转由其他线路供电,保证用户供电。转供电方案以转供负荷最大为原则,较少考虑经济性问题。现综合考虑供电可靠性和经济性两个方面,对不同转供电方案进行比较及分析,得到经济性及可靠性均较优的转供电方案,为电网转供电操作提供参考。

引言

随着国内经济发展,高技术、智能化电器逐渐进入普通家庭,居民用户对电力的依赖性日益加强,对电网供电可靠性的需求日益增加。负荷转移作为常见且有效的提高供电可靠性的措施,在配电网运行时常常使用。供电能力是影响转供电的重要因素,目前很多文献对供电能力只开展负荷简单加减,未进行潮流计算,难以反映实际供电能力。线路损耗既影响供电能力,又反映转供电的经济性。据统计,中压配电网线损占整个电网的78%。本文根据10kV线路供电能力和潮流计算两方面,提出综合考虑转移负荷量和线路损耗两方面的数学模型和求解算法,为10kV线路制定转供电方案提供参考。

1转供电总损失模型和算法

给定中压配电网的网架结构及负荷,转供电方案涉及转移负荷量和线损两方面问题。本文建立综合考虑两方面的模型,求解给定10kV线路网架及负荷情况下,既满足负荷需求又使经济最优的转供电方案。

1.1转供电方案模型

在10kV线路网架及负荷水平已确定的前提下,以满足负荷供电可靠性要求为基础,同时考虑线路损耗,以未转移负荷量和线路损耗总损失成本最小为目标函数,得到最优转供电方案,目标函数如下:

式中,F为总损失成本:f1为未转移负荷量成本:f2为线路损耗成本:c为超过线路限流值的惩罚值。

1.2计算方法及优化算法

本文中转供电方案和线路损耗综合经济模型是一个嵌套优化模型,不同阶段采用不同的计算方法或优化算法。

1.2.1线路损耗计算方法

给定节点负荷、网络拓扑结构、线径、线路距离、单位阻抗等信息,可根据功率损耗计算公式:

应用回推迭代法得到整条线路各个节点和线段的损耗及功率。

1.2.2离散二进制粒子群算法

为实现粒子群算法在离散型优化问题中的应用,J.Kennedy在基本粒子群优化算法基础上引进二进制编码,用0和1表示位置向量的因子,速度向量变为位置变化的概率,使粒子群算法得以应用于计算机。离散二进制粒子群算法适合解决0-1离散问题,模型转供电范围采取此方法求解。

1.3转供电成本计算

给定转供电方案,则可根据转供范围、线路损耗、未转供负荷计算转供电成本:

(1）未转移负荷量成本为:

式中,f1为未转移负荷量成本:AP为未转移负荷量(Mw）:l为停电时长(h）:K为电价(元/kwh）。

(2）线路损耗成本:

式中,f2为线路损耗成本:As为线路损耗总量(Mw）:l为停电时长(h）:K为电价(元/kwh）。

2应用案例

以3回线路为例,线路1有23个负荷节点,其中线路1分别与线路2和线路3环网,环网路径涉及的节点均有7个,线路2与线路3不环网。假设线路1因站内开关间隔停电检修,需要得到最优的转供电方案。线路2和线路3各自选择与线路1的环网路径节点,计算此方式下转供电成本,通过智能算法不断迭代更新,寻找转供电成本最优的转供电范围。

为确保转供电优化方案中线路1转供范围相对线路2和线路3均一致,本文做如下规定:线路2到达线路3所涉及的负荷点在转供电优化方案中固定用0、1、2、3、4、5、6、7代替。

本文只讨论配电网的转供电方案,一般来说,配电网停电时长不超过24h,所以本文停电时长按24h考虑,1kwh电价按0.6元计算。为保证转供负荷不超过线路限流值,本文规定当线路负荷超过限流值时,在总损失成本增加惩罚值,取100000。

离散二进制粒子群算法的参数为:学习因子c1取1.8,学习因子c2取1.97,迭代的总次数取500次,种群的总数目N取50,单个粒子维数D取14。

3各转供电方案比较及分析

计算不同转供电方案的总损失成本(表1）,可得:

(1）在转供电方案中线路2转供范围一定的条件下,随着线路3的转供范围缩小,整个转供电方案的总损失成本不断降低。因为线路3转供负荷所造成的线路损耗量大于转供负荷量,所以线路3转供范围减小,未转供负荷虽然增加,但线路损耗减小的程度更大,所以整体供电成本下降。这说明当线路损耗变化量大于未转供负荷变化量时,缩小转供电范围,经济性更好。

(2）转供电方案中线路2转供范围一定的条件下,随着线路3的转供范围缩小,经济性最优的方案为线路3转供到负荷点6。因为随着线路3转供范围减小,线路损耗减小,未转供负荷增加,直到负荷点6时两者综合经济性最优:线路3的转供范围进一步减小,线路损耗会继续减小,但未转供负荷增加程度抵消了线路损耗减小的影响,使得经济性逐渐变差。这说明并非持续减小转供电范围,就能使得转供电经济性最优,只有线路损耗减小的程度能抵消未转供负荷增加的程度,才能使转供电方案的经济性不断增加。