对农村配电网网架结构规划方法分析

对农村配电网网架结构规划方法分析
摘要：对农村配电网规划存在的问题进行了分析，指出规划工作的重点内容，分析了几种规划方法和网架规划中采用的智能优化算法，肯定了智能技术在电网规划领域的应用。

关键词：农村电网；网架结构；规划方法；优化算法
如今农村经济飞速发展，居民日常工作和生活用电量大增，但是建设电网的资金短缺，农村电网的网架和供电能力比较薄弱。

为此，建设智能化、现代化的农村配电网，农村配电网规划显得十分重要。

1农村配电网规划的现状分析
对农村电网现状，大部分地区的分析还局限于统计现有的电网状况，未能深入细致地分析规划要求和内容，出现了基础数据收集不全、文字表述不清、前后数据不对应、数据不准确、负载率和容载比概念混淆等问题。

例如，对联络方式和线路负载率的分析过于简单，导致反映不出线路的薄弱环节。

只能定性地分析电压偏低的现象，不能具体列举出电压偏低的所在原因，所以也就不可能找到准确的解决方法。

此外，配电网络的结构薄弱。

现在农村电网配电网络没有环网供电方式，都为辐射网，事故率高，负荷转移能力差，停电检修范围大。

由于投入农网改造的资金不足，仍有部分农网线路电杆导线老化，档距偏大，线路健康水平低，导线的截面积偏小。

如果遇到大雾、刮风下雨等恶劣的天气，线路出现污闪、断线等事故几率大，不能保证供电的可靠性和满足广大农村地区日益增长的负荷需求。

（1）由于目前一些从事农村电网规划的人员缺乏负荷预测方面的专业知识，在进行电力需求预测时完成的电力需求预测准确度不高，收集的历史数据不全，负荷预测的最终结果不准确。

大多数地区没有对电气二次及配网自动化进行全面的规划，只有少数仅仅是介绍建设规划方案的系统，对设备、材料的选择，技术的要求和管理工作方面缺少规划，没有结合实际。

（2）投资估算不准确的现象也屡见不鲜。

单位工程造价由于没有统一的规范，再加之缺乏经验和技术的指导，使单位工程缺乏可比性和统一性，投资方面差别较大。

并且经济效益分析简单也是农村配电网规划方面的弱点。

这是由于对规划实施之后的电网结构未作深入、全面、细致、科学的分析计算，缺乏规划前后线损率、供电能力提升、供电可靠性等一些重要指标的对比。

（3）农村配电网规划和目前新农村建设的要求不相适应。

众所周知，服务于新农村建设，服务于三农工作是电网公司的责任，然而直到现在都几乎没有关于农村配电网规划中适应不同功能定位的村级低压网规划。

（4）电压、无功缺乏有效的、专项的规划。

因为无功补偿能降低网络损耗，保持网络无功平衡，所以，它对电力网建设和改造十分重要。

目前，在农村配网规划中，没有进行对无功补偿电压损失率和电压损失等的分析，由于现有的配电变压器布点不足、无功补偿容量欠缺、配电网导线较细等原因，导致农村电网电压的合格率较低。

近几年，农村家用电器开始普及，彩电、电冰箱、电饭锅、
空调、电磁炉等数量快速增多，用电负荷快速增长，农村配电网线径小、配电容量小、供电可靠性低的现实制约了新农村建设的发展。

2农村电网规划的主要内容
研究调查农村电网规划的主要内容有电网的线路损耗率、供电可靠性、电网的电能损失、各主要线路的电压损失、供电能力是否满足现有负荷的需要和设备的使用情况等。

农网规划与改造的基础是负荷预测，规划方案的质量与其准确性直接相关。

在电网规划范围内搜集和调查各个生产部门的人日常生活用电的变化和发展计划的资料，运用负荷预测的方法再根据资料，测算用电负荷分区，然后依照预测结果做电网规划。

在做电网规划时，依据负荷预测的结果来确定电网结构的原则和规划的总体目标。

此时，要综合考虑农村电网供电的特殊性和电网规划的整体性。

在对农网网架结构的研究中，需要从整体上来规划农网网架结构，再根据农村的各变电所确定最佳的地理位置和布局、线路路径、输配电线路的接线方式、输配电线路和变电所的建设进度，同时还要确定通信、自动化、调度的要求、规模和保护的方式。

农网规划的目的是减少线路的电能损失和电压损失，降低线损率，提高供电可靠性。

所以，需要分析和计算农村电网规划前后的各项指标，预测规划期末扩大供电能力后取得的社会效益和经济效益。

3网架结构规划的方法
目前，在实际中普遍采用数学方法，以计算机为工具对电网进行优化规划，这里的数学方法主要包括数学规划方法和启发式方法，
下面对这两种方法进行介绍。

数学规划方法研究规划问题中各因素或变量间的相互关系，从整体对问题进行考虑，相对启发式算法而言，在理论上数学优化方法更为优越。

数学规划方法主要包括非线性规划线性规划、混合整数规划、动态规划和整数规划。

（1）数学规划方法中的非线性规划法的目标函数与工程实际更为接近，十分精确，但是求解方法的难度也更大，用这种方法所得的结果和真正的最优方案同样可能存在偏差，这是因为用的是连续变量模拟离散变量。

（2）线性规划法研究是发展最成熟的方法，在实际工程中非线性问题是用的简化措施将其线性化，再用线性规划法对其求解。

线性规划具有求解速度快和计算简单等优点，但是这种方法不能考虑配电网规划的离散性，导致结果不满足约束条件或者偏离最优解。

（3）混合整数规划法不仅给出了最优的发电机出力的调度计划，确定了最佳电网结构，而且模型中还考虑到线路的损耗，在经过线性化处理之后，求解就可以调用标准的数学优化程序来进行。

（4）数学规划方法中的动态规划是一种分阶段考虑问题的方法，它是把一个问题变成几个子问题来考虑，这样可以过渡和协调多阶段规划问题各阶段间的方案，然而这种方法的缺陷是计算时间较长，如果系统的规模比较大，则计算量会更大。

（5）整数规划解的数目是有限的，因为它考虑到配电网规划的离散性。

这种方法适合解决小规模的问题，但是待选线较多时计算
时间会较长。

启发式方法通常是定义一个反映投资需求或者运行性能的综合指标，在依据一定的原则规划网络结构时，若不符合指标，就要对网络结构进行修改和重新校核，直到网络结构满足指标。

启发式方法计算量小、直观、简单，能很好地结合规划人员的经验，在实际工程中的应用也较为广泛。

不过在进行修改和重新校核的过程中，如果找到满足指标的解就停止计算，所以，此方法不是一种严格的优化方法。

4网架结构规划的智能优化算法
随着电网规模的扩大，传统的数学优化方法的局限性也日益凸显。

采取一些智能优化算法能够得到实用性较好的电网优化网架，所以，在电网规划中各种基于人工智能技术的优化算法开始得到广泛应用。

下面着重介绍四种智能优化算法。

（1）在电网规划中广泛使用遗传算法，它是一种模仿生物进化过程最终找到最优解的优化算法。

遗传算法与传统算法不同，具有随机操作、隐并行性、多路径搜索等特点，对搜索空间和数据的要求很低，仅采用适应性信息，不需要导数等辅助信息，适应的范围更加广泛。

但是，遗传算法的不足，是可能收敛到局部最优解和计算速度慢等，对此，现在也正在进行研究和改进。

（2）求解电力系统的组合优化问题开始应用tabu 搜索例如，配电网规划问题、警报处理、输电网络的扩展规划问题、短期负荷预测电压和无功控制、配电网络的故障恢复等。

不过tabu搜索法还有待进行进一步的研究，这是由于收敛受到初始解的影响，导致无
法从数学上证明最终的结果和搜索的效率一定能达到最优解。

（3）模拟退火算法主要模仿热力学中液体的结晶和冻结的退火和冷却过程，它是一种随机搜索技术，适用于大型组合的优化问题。

这种方法能够有效防止造成局部最优，而且还保留了局部搜索的简单性和通用性。

它的不足之处在于存在多个最优解，而且算法的运行时间较长，适合同其它方法结合使用。

（4）蚁群算法是新型的仿生启发式优化寻优算法，它构造人工蚂蚁利用蚂蚁群觅食的机理，让人工蚂蚁选择前进的路径，再经过反复迭代，使大部分的蚂蚁沿最佳的线路完成搜索。

求解组合最优问题适宜用蚁群算法。

蚁群算法的寻优能力和效率都比目前已有的其它现代启发式优化算法强，应用前景十分广阔。

5结语
针对现有的农村配电网存在的问题，希望各级政府和电力部门根据当地的社会经济发展，加强对规划报告的评审、实施、编制的管理，合理规划农村配电网网架结构，提高供电可靠性和供电能力，有效降低网络损耗，最大限度地满足电网的自身发展和用电需求的增长，满足农村经济发展和人民生活质量不断提高的需要，做好农村配电网规划和农网建设的衔接工作，确保农村配电网可靠、安全地运行。

参考文献：
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[2]张宁，任玲，农村配电网网架结构规划方法研究，农业网络
信息
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