中压配电变压器优化规划的探讨--中国期刊网

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中压配电变压器优化规划的探讨

发表时间：2020/3/3 来源：《电力设备》2019年第20期作者：罗闯1 肖代维2

[导读] 摘要：为确保配电变压器规划更加科学合理，本文从工程角度对一个区域内多种可选配电变压器配置方式进行全面分析，并联系每一种方式计算电能损耗、中压网降压等状态指标，将其作为惩罚因子对网络目标函数进行获取，最终得到最佳配电变压器配置方案，实际执行中也能发挥运行压降小、综合投资少、网络损耗低等优势作用。

        （1云南电网有限责任公司普洱供电局云南普洱 665000；
        2云南电网有限责任公司普洱思茅供电局云南普洱 665000）
        摘要：为确保配电变压器规划更加科学合理，本文从工程角度对一个区域内多种可选配电变压器配置方式进行全面分析，并联系每一种方式计算电能损耗、中压网降压等状态指标，将其作为惩罚因子对网络目标函数进行获取，最终得到最佳配电变压器配置方案，实际执行中也能发挥运行压降小、综合投资少、网络损耗低等优势作用。
        关键词：中压配电；变压器设置；规划优化；探讨
        在社会经济和科学技术不断发展背景下，人们所需电量也日益增长，我国也加大了配电网建设和完善力度，以更好满足人们用电需要。然而在配电系统规划时，中压配电变压器往往被忽略，实际设置时也只是结合区域负荷容量大小，并采用固定的网络接入形式，没有对不同配置方式对网络可能造成影响进行充分考虑，再加上中压配电可采取配置方式比较多，如何选择最佳配变安装容量和网络接入形式的方式也引起规划人员密切关注，文章提到的优化算法也充分考虑到配变布置与配网之间存在的作用关系，并达到综合指标优化效果[1]。基于此，对中压配电变压器优化规划进行探讨。
        1准备优化
        结合实际规划区域，将之划分成为若干个分区，并对各分区实际负荷情况及未来负荷发展进行了解和预测，尤其是针对出现的现有配变无法满足负荷需求的情况，需要采取新加配变措施，并根据各分区建筑情况，对新加配变安装位置进行规划设计，整个过程也要将网络可行连接形式考虑到其中[2]。由于各分区是由多条线路、多个变电站供电组成，也造就了可行网络联结多样性，针对配变安装位置也有多种容量配置方式，进而导致一个分区可行配网建设方案数量众多。
        受到配变安装位置不同，配变容量选择也具有多样化特征，而每种配变容量选择又有多种网络联结方式，若配变安装位置用l表示，那么网络接线数NMl可以用公式NMl=NLl•Ml表示，分区内总网络建设方案数可以用N= NMl表示，最终确定分区内是否需要增加新配变的计算公式为：
        （1+ay）ANPy≥fy （1）
        在（1）公式中，y和e分别表示各分区序号和现有配变序号，而和NEy则表示第e台配变供电负荷上限和y分区现有配变总数量，通过py和ay可以明确y区年负荷和y区负荷年增长率，最后AN为规划年数[3]。透过该公式可以明确各个规划分区是否需要增加新配变，对配变容量也能准确把握，一旦计算出的预测未来分区负荷值高于现有配变供电能力，就需要对新配变进行设置，以满足未来用电需求。
        2运行指标惩罚因子
        在明确各规划分区多种可行配变和网络布置形式以后，就需要对各种形式进行潮流分析，进而得到与之相对应的状态惩罚因子，最终对不同布置形式对配网稳定可靠运行影响加以把握。其中，通过潮流分析可以对节点电压降和支路潮流分布加以掌握，并将之视为每种方案的一项状态指标，最终达到量化配网影响的目的，实际操作中注意去除导致配网指标越限方案，通过以下公式可以得到每个惩罚因子。

        3目标函数优化计算
        通过准优化和运行指标惩罚因子两个步骤以后，可以得到可行配变网络布置形式及运行状态指标，这时候将方案执行所需投资费用融入到其中，可以对目标函数进行优化。需要引起注意的是，这里提到的投资费用既包含了中压网改建费用，又包含了新上配变费用[4]。实际操作中，可以通过以下公式实现方案综合费用优化，相应配变容量约束条件也能得到有效满足。
        目标函数：min ICi•KFi （3）
        约束条件： ≥（Pk/f）-    xi∈
         ≤1，k∈NLK   （4）
        在公式（3）中，N表示各分区总的配变可行方案数量，等同于新加配变可能安装位置数、可选配变容量数和可行网络联结形式数相乘；在式子（4）中，NLK表示新加配变安装位置数，和Pk分别表示为第i个新配变负荷上限和未来预测分区总负荷量，ICi为相对应方案的综合费用，可以通过ci+CLi得到[4-5]。实际执行程序流程，需要确定第1个分区，通过公式（1）可以明确是否需要对网络进行扩建，并得到第1个扩建方案，在进行潮流计算和分析以后，对目标函数进行优化，最后计算完所有分区得到最终规划结果。
        4实际案例分析
        某小区进行中压配电变压器优化规划，该小区供电主要通过2×20MVA和2×31.5MVA 2个变电站实现，配电线路总共有8条，其中主干线路和分支线路分别采用LGJ-240和LGJ-150导线，并且小区当前存在99台配变，总体容量达到25000kVA，而结合小区2014年负荷情况，已经超过15.6MW，各分区负荷年增长率达到5.3%，预计2016年负荷会增长到17.4~19.2MW左右，这时候该小区也设置了20个可以安装新加配变的位置，需要对其进行规划设计[5]。
        表1   该小区中压配电变压器优化规划计算结果

        实际操作时，对配变容量进行选择，主要包含200kVA和315kVA两种类型，按照文章提供方法对目标函数进行构建，并利用分支定界法加以完善和优化，得到最终结果（详见表1），该小区可行配置方式总共有36种，考虑到文章篇幅只阐述了前12种，最终得到新上配变为11台，并且运行结果也表明该小区经过中压配电变压器优化规划以后，网络供电能力可以达到负荷发展要求[5]。
        5 结语
        在本文中，对中压配电变压器优化规划进行探讨，主要是从优化准备展开。以往进行配电系统规划，没有对不同配置方式对网络运行造成影响引起高度重视，文章提出一种比较科学合理的配电变压器配置优化方法，非常适合在配网规划中进行应用，与其他算法相比较，该种方法主要通过启发式处理过程，对实际操作中可能遇到的问题进行细致分析，并采取有效方法进行优化，整个操作也比较简单和灵活，通过实际案例分析也表明，该种方法在网络结构不复杂和地域面积不大系统中运用，可以充分发挥计算速度快和收敛性好优势特征，并保证新加配变设置后，配电系统运行稳定和可靠。
        参考文献：
        [1]邢焕宇.中压配电变压器优化规划[J].中国新技术新产品，2015，（24）：93-93.
        [2]徐征，周春生.分布式电源接入配电网的规划研究[J].数字通信世界，2019，（11）：105.
        [3]冯超，钱璟，黄宏盛等.基于负荷矩理论的配电线路规划与变压器选址优化[J].浙江电力，2015，（2）：5-8.
        [4]杨楠，李宏圣，袁景颜等.计及不确定性和全寿命周期成本的配电变压器规划方法[J].电力系统自动化，2017，41（21）：94-104.
        [5]范心明，彭飞进，伍肇龙等.基于混合整数凸规划的主动配电网无功电压优化运行方法[J].电力电容器与无功补偿，2018，39（4）：99-105.