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摘要：目前配電網(wǎng)評估分析工作主要由人工完成，效率低下，容易出錯。本文針對配電網(wǎng)規劃評估過(guò)程現有的問(wèn)題設計了地區中壓配電網(wǎng)規劃評估分析系統。評估分析系統采用層級結構，從網(wǎng)絡(luò )結構水平、負荷供應能力、裝備技術(shù)水平3個(gè)方面將配電網(wǎng)評估過(guò)程分解為基本統計指標層、網(wǎng)架分析指標層和現狀網(wǎng)評估結果3個(gè)層級，能有效地評估分析出配電網(wǎng)的現狀特征。實(shí)現基礎統計數據在數值與拓撲等方面的相關(guān)校驗，改進(jìn)了配電網(wǎng)接線(xiàn)模式識別算法和專(zhuān)供能力計算算法。最后，通過(guò)實(shí)驗結果表明，評估分析系統能取得良好的效果。 引言 配電網(wǎng)具有結構復雜、設備數量龐大、改造建設頻繁等特點(diǎn)[1]，在進(jìn)行配電網(wǎng)規劃時(shí)，準確的現狀網(wǎng)評估與分析是必不可少的基礎環(huán)節[2]，通過(guò)詳細的分析與評估計算，能有效發(fā)現配電網(wǎng)現存的問(wèn)題，以便在規劃中有的放矢，合理高效地提出解決方案。我國目前的現狀網(wǎng)評估分析工作主要是人工完成，這一現象在中低壓配電網(wǎng)的建設改造中尤為突出，不僅耗時(shí)長(cháng)且準確率低，造成了資金的巨大浪費。再加上缺乏對統計錯誤的校驗機制，使得配電網(wǎng)的評估與分析存在諸多問(wèn)題，因此計算機規劃輔助決策系統是現代城市電網(wǎng)規劃必不可少的工具[3-4]。雖然已經(jīng)有了諸如PSASP[5]、EDSA Technical 等相關(guān)配電網(wǎng)規劃輔助軟件，能夠在提高電網(wǎng)規劃設計水平，減輕規劃人員勞動(dòng)強度方面發(fā)揮作用，但這些軟件并不是針對配電網(wǎng)統計評估的專(zhuān)用軟件，對于現狀網(wǎng)評估分析部分的設計較為粗糙，難以反映基層網(wǎng)架結構的實(shí)際情況，并且使用起來(lái)較為復雜，難以調動(dòng)基層工作人員參與到配電現狀網(wǎng)評估分析的工作中來(lái)。 隨著(zhù)計算機技術(shù)以及城市電網(wǎng)規劃理論的逐步發(fā)展，很多研究者己經(jīng)對城市電網(wǎng)規劃輔助決策系統進(jìn)行了嘗試性的研發(fā)工作，并取得了很多好的成果[6-11]，但采用的數據庫技術(shù)缺乏針對配電網(wǎng)相關(guān)規劃指標的評估功能，尤其是諸如接線(xiàn)模式分析，轉供率計算等拓撲相關(guān)的分析功能，并不能直接應用于配電網(wǎng)規劃的評估與分析工作。同時(shí)由于缺乏系統、科學(xué)的電網(wǎng)分析評估軟件，對電網(wǎng)現存和即將出現的問(wèn)題不能定量給出問(wèn)題的嚴重程度與問(wèn)題出現的具體位置，這將直接影響配電網(wǎng)規劃改造工作的順利進(jìn)行。 本文針對傳統條件下配電網(wǎng)評估中存在的諸多問(wèn)題，分析對配電網(wǎng)規劃的評估、分析系統的相關(guān)需求，開(kāi)發(fā)相應的配電網(wǎng)統計與評估系統。實(shí)現數據庫錄入數據的數值與拓撲校驗，盡可能保證原始統計信息的正確性，實(shí)現基于數據庫的網(wǎng)架拓撲分析和接線(xiàn)模式識別，完成現狀網(wǎng)評價(jià)中相關(guān)指標的計算，并生成標準化的分析報表，方便配電網(wǎng)規劃人員的使用。 1 中壓配電網(wǎng)評估分析過(guò)程及方法 1.1 中壓配電網(wǎng)評估分析過(guò)程 中壓配電網(wǎng)評估與分析過(guò)程包括前期數據收集、數據校驗與糾錯、評估與分析共3個(gè)步驟。 (1)數據收集：數據收集可以分為統計數據收集和運行數據收集。其中統計數據的收集主要來(lái)源于生產(chǎn)管理信息系統(PMS系統)和企業(yè)資源管理系統(ERP系統)，主要包括負荷信息、線(xiàn)路信息、設備信息、用電信息等。運行數據主要來(lái)源于調度系統，包括電流、電壓、功率、開(kāi)關(guān)位置、設備運行情況等信息。 (2)數據校驗與糾錯：首先，對每個(gè)數據字段建立數據完整性規則;其次，建立數據字段間的關(guān)聯(lián)和依存規則;再次，對導入到數據庫中的數據依據規則進(jìn)行校驗和糾錯，使數據庫完整可靠。 (3)評估與分析：根據建立的評估指標體系，對中壓配電網(wǎng)分層級進(jìn)行單項評估、綜合分析，得出中壓配電網(wǎng)的網(wǎng)架特征和問(wèn)題所在，從而形成對配電網(wǎng)規劃具有指導意義的評估結果。 1.2 區域中壓配電網(wǎng)評估分析體系 從圖1中可知，本文將中壓配電網(wǎng)統計評價(jià)體系分為A網(wǎng)絡(luò )結構水平、B負荷供應能力、C裝備技術(shù)水平三個(gè)大類(lèi)，其中，每個(gè)大類(lèi)下又分為許多具體的指標。A網(wǎng)絡(luò )結構水平可分為：A1長(cháng)度不合格線(xiàn)路比例、A2環(huán)網(wǎng)化率、A3分段數合格線(xiàn)路比例;B1到B5共5個(gè)指標構成B負荷供應能力大類(lèi);C1到C4共4個(gè)指標構成C裝備技術(shù)水平大類(lèi)。 2 配電網(wǎng)規劃分析系統 2.1 配電網(wǎng)規劃分析系統層次結構 從圖2中可以看出配電網(wǎng)分析系統包括基本統計指標、網(wǎng)架分析指標和現狀網(wǎng)評估結果三個(gè)層次�；窘y計指標包括類(lèi)別判斷型統計和數值求解型統計，類(lèi)別判斷型統計主要是判斷線(xiàn)路是主干或分支以及網(wǎng)架是電纜或架空;數值求解型統計主要是統計線(xiàn)路的長(cháng)度、截面積、公變、專(zhuān)變重載過(guò)載數目以及聯(lián)絡(luò )開(kāi)關(guān)和分段開(kāi)關(guān)與饋線(xiàn)連接的位置和數目等。 合理的指標體系對于提高評價(jià)效率和評價(jià)效果會(huì )產(chǎn)生直接的影響，本文提出的指標體系為三層結構，聚合度高、結構簡(jiǎn)單，能夠全面刻畫(huà)配電網(wǎng)建設發(fā)展過(guò)程中的特征，具有較好的整體性和適應性。各項底層指標意義明確，計算所需的指標值通過(guò)數據搜集后統計獲取，數據來(lái)源方便且計算方法簡(jiǎn)單。 網(wǎng)架分析指標包括拓撲類(lèi)分析指標和數值類(lèi)分析指標，拓撲類(lèi)分析指標主要是識別接線(xiàn)模式，以便規劃人員進(jìn)行修改、分析線(xiàn)路可否轉供，衡量供電可靠性;數值類(lèi)分析指標主要是統計各分區主干線(xiàn)路長(cháng)度、線(xiàn)路負載率、絕緣線(xiàn)長(cháng)度等。 基于配電網(wǎng)現狀網(wǎng)的相關(guān)評價(jià)標準，以及網(wǎng)架分析指標層的統計和分析結果，從網(wǎng)絡(luò )結構水平，負荷供應能力，裝備技術(shù)水平三大項指標進(jìn)行評價(jià)指標計算，并根據需求按照供電分區或所屬變電站進(jìn)行評價(jià)結果的分類(lèi)整理與規范化輸出。 2.2 關(guān)鍵算法實(shí)現 2.2.1 配電接線(xiàn)模式識別算法 基于計算機算法的配電網(wǎng)接線(xiàn)模式識別一直是配電網(wǎng)統計評估軟件面臨的技術(shù)難題，尤其是對于開(kāi)關(guān)站型或兩個(gè)獨立單環(huán)網(wǎng)型的雙環(huán)網(wǎng)接線(xiàn)模式識別，已有配網(wǎng)統計評估軟件都未能正確辨識。由于配電網(wǎng)接線(xiàn)模式識別流程龐大，此處僅對識別架空線(xiàn)的主要流程進(jìn)行說(shuō)明，電纜線(xiàn)接線(xiàn)模式識別流程圖以附錄形式給出。 (1)主干接線(xiàn)判斷：以饋線(xiàn)出口為起始點(diǎn)，搜索聯(lián)絡(luò )開(kāi)關(guān)或平均線(xiàn)徑最粗的供電支路作為該條饋線(xiàn)的主干線(xiàn)。 (2)網(wǎng)架類(lèi)型判斷：分別統計線(xiàn)路主干中架空線(xiàn)與電纜線(xiàn)的段數，段數較多的線(xiàn)路類(lèi)型作為網(wǎng)架類(lèi)型;若二者段數相同，則歸入非典型接線(xiàn)。 (3)電源個(gè)數計算：統計與主干線(xiàn)相連的聯(lián)絡(luò )開(kāi)關(guān)個(gè)數，再加上本回線(xiàn)路自身電源，求得該回線(xiàn)路所連接的電源個(gè)數。 (4)單輻射接線(xiàn)判別：若電源個(gè)數為1，則該回饋線(xiàn)被判定為單輻射接線(xiàn)。 (5)N分段n聯(lián)絡(luò )接線(xiàn)判別：統計該回主干線(xiàn)上所連接的聯(lián)絡(luò )開(kāi)關(guān)個(gè)數N與分段開(kāi)關(guān)個(gè)數n，若N≤6且n≤3則該回線(xiàn)路的接線(xiàn)模式為N分段n聯(lián)絡(luò );若不滿(mǎn)足上述條件則為非典型接線(xiàn)。 (6)有效的分段開(kāi)關(guān)：在統計主干線(xiàn)上分段開(kāi)關(guān)個(gè)數時(shí)，只統計開(kāi)關(guān)兩側的網(wǎng)架分段都接有負荷的開(kāi)關(guān)。分段開(kāi)關(guān)統計個(gè)數n為有效分段開(kāi)關(guān)個(gè)數加變電站母線(xiàn)出口分段開(kāi)關(guān)。 2.2.2 線(xiàn)路轉供能力計算算法 設如圖4所示線(xiàn)路為待轉供線(xiàn)路，其當前的負荷電流為Idd，所有聯(lián)絡(luò )電源如圖4用橢圓形圓圈所圈示，各聯(lián)絡(luò )電源都有部分剩余容量可用于轉供，剩余容量Irex為： (1) 試(1)中，Qr為剩余容量，Imax為最大安全電流，ρ為負載率。 取剩余容量最大的兩回線(xiàn)路的剩余容量求和，得到可轉供電流Isum2max，若Idd小于Isum2max，則該線(xiàn)路為可轉供線(xiàn)路，具體的計算流程如圖5所示。 (1)主干接線(xiàn)判斷：以饋線(xiàn)出口為起始點(diǎn)，搜索聯(lián)絡(luò )開(kāi)關(guān)或平均線(xiàn)徑最粗的供電支路作為該條饋線(xiàn)的主干線(xiàn)。 (2)待轉供線(xiàn)路判斷：對于某一主干線(xiàn)，若主干線(xiàn)的末尾有聯(lián)絡(luò )開(kāi)關(guān)與之相連，則該主干線(xiàn)路為待轉供線(xiàn)路，否則是無(wú)法轉供線(xiàn)路。 (3)待轉供線(xiàn)路接線(xiàn)模式識別：根據接線(xiàn)模式識別算法的結果，可以得到待轉供線(xiàn)路所屬的接線(xiàn)模式。 (4)待轉供線(xiàn)路負荷電流計算：從1節點(diǎn)搜索，碰到的第一個(gè)線(xiàn)路為參考線(xiàn)路，待轉供線(xiàn)路負荷電流Idd為： (2) 式(2)中，Imax為正常運行方式最大電流(參考線(xiàn)路)，ρ為負載率(參考線(xiàn)路)。 (5)對側電源隊列：若線(xiàn)路非N供一備接線(xiàn)模式，則計算對側電源剩余負荷電流隊列。 (6)求電流和：計算對側電源隊列中最大的兩個(gè)電流之和Isum2max。 (7)比較Idd與Isum2max的大小，若Isum2max>Idd，則可以轉供，否則，不可以轉供。 (8)備用接線(xiàn)電源：若線(xiàn)路是N供一備接線(xiàn)模式，則搜索出備用接線(xiàn)電源。 (9)備用負荷電流計算：對第8)步中搜索到的備用電源進(jìn)行剩余負荷電流按照公式(1)進(jìn)行計算。 (10)比較Idd與Ires的大小，若Ires>Idd，則可以轉供，否則，不可以轉供。 3 算例分析 本章節將應用“地區中壓配電網(wǎng)規劃評估分析系統”對浙江省某地區的中壓配電網(wǎng)進(jìn)行評價(jià)分析，基于軟件對現狀網(wǎng)的分析評價(jià)結果以及近年來(lái)新建項目的規劃報告，分別計算得到現狀年和2013年配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )結構水平、負荷供應能力和裝備技術(shù)水平三個(gè)方面的各項評價(jià)指標，并對現狀年和規劃年的配電網(wǎng)性能進(jìn)行對比分析。 3.1 評估結果分析 針對某地區中壓配電網(wǎng)，規劃評估分析系統可以基于錄入的數據完成網(wǎng)絡(luò )結構水平分析，負荷供應能力分析，裝備技術(shù)水平分析，并分別形成相應的統計評估結果報表。由于收集到的地區范圍數據受限，現分別對該地區2011年和2013年同樣范圍的數據進(jìn)行評估分析，得到評估分析結果。 由表1可以看出，經(jīng)過(guò)2012年及2013年的配電網(wǎng)規劃項目，使浙江省的評估指標得到不同程度的優(yōu)化，電網(wǎng)性能得以提升。其中，多項評估指標均較現狀年有明顯的改善。同時(shí)，證明本文提出的地區中壓配電網(wǎng)規劃評估分析系統是有效的。4 結論 本文設計地區中壓配電網(wǎng)規劃統計與評估分析系統，首先制定了良好的軟件定位，即專(zhuān)門(mén)為配電網(wǎng)規劃統計評估分析而服務(wù)。并且詳細調研配電網(wǎng)規劃需求，制定了完善而有效的數據校驗與糾錯規則，實(shí)現基礎統計數據在數值與拓撲等方面的相關(guān)校驗，為軟件功能實(shí)現與擴展開(kāi)發(fā)奠定了堅實(shí)的基礎。設計并完成了現狀網(wǎng)統計三大類(lèi)指標的統計與評估算法，并且在配電網(wǎng)接線(xiàn)模式識別算法和線(xiàn)路轉供能力算法方面有了較大的創(chuàng )新。 參考文獻： [1]辛耀中, 陶洪鑄, 李毅松, 等. 電力系統數據模型描述語(yǔ)言 E[J]. 電力系統自動(dòng)化, 2006, 30(10): 48-51 [2]黃偉, 張建華. 配電網(wǎng)絡(luò )供電能力評估系統及方案設計[J]. 現代電力, 2001, 18(4): 64-68 [3]余貽鑫, 王成山. 城網(wǎng)規劃計算機輔助決策系統[J]. 電力系統自動(dòng)化, 2000, 24(15): 59-62 [4]王成山, 王賽一, 謝瑩華, 等. 城市電網(wǎng)規劃工作的復雜性及新技術(shù)應用[J]. 浙江電力, 2004, 23(1): 1-5 [5]Zhongxi W, Xiaoxin Z. 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