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摘要：本文针对传统多阶段配电网规划方案在供电可靠率、线损率、电压合格率方面存在的问题，提出基于最大供电能力的多阶段配电网精准规划方案。该方案是对传统多阶段配电网规划方案的优化，首先对当前配电网精准方案及存在的问题进行分析，然后计算电网总负荷并以此作为衡量标准，为后续精准规划做准备，最后根据上述配电网规划方案存在的问题，建立多阶段配电网精准规划模型。
关键词：最大供电能力; 配电网; 精准规划; 模型;
1供电能力最大状态下配电网的多阶段精准规划
以往配电网规划方法全部需要提前计算出的实际电力系统负荷，然后结合负荷计算所得结果来验证配电网现行规划方案的合理性，并以此为基础对配电网规划展开调整。据此可得，利用以往方法对配电网展开规划，直接受负荷计算结果的影响，其计算不太准确。而本次在供电能力最大状态下研究配电网多阶段规划方法，在沿用以往规划方法主要步骤的前提下，展开整改，尽量将其中不是很合理的部分去除，针对快要完成或者是已经完成的，且位于人口密集度比较高、土地资源相对较少的那些大中型城市当中的配电网工程，其关键在于怎么样结合现状展开近期规划以及优化，需要不断探索更好、更新的规划方法，对电力系统而言，最大供电能力作为一个衡量其输出性能的基本指标，是对配电网进行规划的一个关键性条件，其定义指的是配电网在一定供电范围内，在符合当地准则的前提下，其变电站内主变压器和配电网具备的转供电能力，以及具体运行状态下所能够负荷的最大供电能力。这一次研究的配电网多阶段精准规划就是以最大供电能力指标作为约束条件，对整个配电网分阶段的进行合理规划，以使结果达成最优状态。
1.1现行配电网方案及发现的问题
以我国某一城市的配电网为例，该城市截止到当前的用电量已经达到478.53亿千瓦，供电负荷最大可为800万千瓦。结合该城市的上述定位以及地理位置等相关信息，结合该城市内的电网特点，及其发展现状、人口密度、需求电量经实践检验该城市配电网以往的规划方案发现问题如下：（1）当电网整个运行起来时，电力系统很容易出现短路;（2）变电总容量无法符合实际需求;（3）配电线上面的
负荷过大;（4）建设资金短缺。
1.2计算电网总负荷
从以上章节可知，在配电網现行的规划方案中发现了严重缺陷，显然无法符合不断增大的电能需求，故而应该对其方案展开调整。对整个电网的总负荷展开准确计算作为精准规划的主要依据。其计算公式如下：
1.3精准规划模型
1.3.1 确定目标函数
这里以最小成本为目标函数，即
（2）
是总成本，其中投资成本
运行成本
其中，
表示的是现值系数，C1，C2分别是单位长度、容量待建线路所需费用，d是代建线路工程量，C3 是变电站费用，C4 是某时期电价，C5是某时期DSM电价，e是规划年数，G是贴现率。
1.3.2相关约束条件
（1）电力需求方面
对该城市配电网进行精准规划有一个最基本的约束条件，就是对其范围内的实际电力需求展开预测，这也是编制规划的依据。电力需求预测需要以该区域内连续几年来消耗电量作为参考，再结合经济发展的目前状况（主要是第二产业，第一产业比重最小，第三产业占比降低），根据电力系统实际运行状况，以及投资效益等多项因素推断得出来的。这一次研究中电力需求预测的展开用的是回归模型。
这里面的x是一个自变量（对电力输出量存在影响的因素）;a、b均是回归系数;c则是随机误差。
（2）潮流
潮流需要结合电网给定的结构、发电机、参数和元件负荷等，计算电力系统各部分能够在稳态状态下运行的参数。这一次研究用的是BPA软件计算潮流。
（3）节点i上的电压
（4）节点i处的容量
这里面P是初始容量， Q则是补偿值。
1.3.3 求解模型
通过非支配排序遗传法利用模型求解供电能力最大值，
（8）
跟
分别是最大供电能力和经济投资的适应度函数;
是总违限量;
是惩罚因子。从其解集中挑选出一个最适合的作为规划方案 1.3.4結果验证与方案调整
（1）结果验证
（2）方案调整
在以上流程图中所提及的A、B、C类措施详情见表1。
配电网以最大供电能力为基础进行调整后的多阶段精准规划方案见图3所示。
2实验分析
为验证调整后的方案是否有效，根据供电可靠率、电网线损率和输出电压合格率几个指标跟调整前方案展开了对比分析。配电网调整前后的主要情况见表2。
由上表可知，调整后的方案中添上了一座变电站，故而变电总容量也增大了一些，且其余指标均有所改善。
2.1供电可靠率
调整后方案的供电可靠率即使输出电力增大到在150千伏时，仍然保持为 98.97%;而未调整前方案的供电可靠率却在输出电力量增大时逐渐降低，等到输出电力等于150千伏时，已经降至85.56%。由此可见，调整后的方案更为合理，有更利于配电网的规划。
2.2电网线损率
调整后方案的线损率并未在电力输出量增大时出现明显增高情况，线损率在输出电量等于150千伏时，仍可维持在3.23%上下;而调整前方案的线损率却在电力输出量增大时随之明显增大，在电力输出等于150千伏时，线损率已提升至10.56%。通过对比可知，线损率在调整后降低了7.326%。
2.3电压合格率
最后计算配电网电压调整规划前后的合格率，由于电力输出量一直在增大，配电网规划调整后，以最大供电能力为基础的多阶段精准方案中在输出电量等于150千伏时，其电压合格率最终恒定在99.5%左右;而调整前的配电网方案，其电压合格率却在电力输出量增大时而随之降低，且降幅明显，当电力输出最后等于150千伏时，电压合格率也已降到60.54%。通过对比可知，调整后的规划方案中电压合格率超过调整前规划方案38.96%。通过以上三组实验结果可知，以最大供电能力为约束条件对配电网按照多阶段进行精准规划的方案经过调整后要明显优于没有调整前的规划方案，而且也更能满足规划的需求目标。
3结束语
总体而论，由于科技的发展，社会的进步，电力供应为符合生产需要，变得越来越紧张，但以往的配电网规划方案却不能达成这一目标，因此不得不对配电网展开精准规划。在以往规划方案的前提下，通过一个规划模型，对以往配电网规划方案展开调整。经过本文所做实验分析，调整后的方案以最大供电能力为基础对配电网进行多阶段的精准规划，无论在供电可靠率方面、线损率方面还是在电压合格率方面均明显优于调整前方案。这一次研究是对配电网日后建设、运行模式的一次成功探索，为这一类研究提供了一个新方向。
参考文献
[1]一种配电网层间供电能力匹配度评价方法[J].张林垚，吴桂联，贾双瑞，杨敬元，张巍，孙伟卿.电测与仪表.2018（14）
[2]计及变电站低压侧接线的配电网最大供电能力计算与分析[J].肖峻，龙梦皓，程敏，祖国强.电力自动化设备.2018（02）
[3]大规模配电网电力系统配置合理规划仿真[J].刘胜利.计算机仿真. 2017（12）
关键词：最大供电能力; 配电网; 精准规划; 模型;
1供电能力最大状态下配电网的多阶段精准规划
以往配电网规划方法全部需要提前计算出的实际电力系统负荷，然后结合负荷计算所得结果来验证配电网现行规划方案的合理性，并以此为基础对配电网规划展开调整。据此可得，利用以往方法对配电网展开规划，直接受负荷计算结果的影响，其计算不太准确。而本次在供电能力最大状态下研究配电网多阶段规划方法，在沿用以往规划方法主要步骤的前提下，展开整改，尽量将其中不是很合理的部分去除，针对快要完成或者是已经完成的，且位于人口密集度比较高、土地资源相对较少的那些大中型城市当中的配电网工程，其关键在于怎么样结合现状展开近期规划以及优化，需要不断探索更好、更新的规划方法，对电力系统而言，最大供电能力作为一个衡量其输出性能的基本指标，是对配电网进行规划的一个关键性条件，其定义指的是配电网在一定供电范围内，在符合当地准则的前提下，其变电站内主变压器和配电网具备的转供电能力，以及具体运行状态下所能够负荷的最大供电能力。这一次研究的配电网多阶段精准规划就是以最大供电能力指标作为约束条件，对整个配电网分阶段的进行合理规划，以使结果达成最优状态。
1.1现行配电网方案及发现的问题
以我国某一城市的配电网为例，该城市截止到当前的用电量已经达到478.53亿千瓦，供电负荷最大可为800万千瓦。结合该城市的上述定位以及地理位置等相关信息，结合该城市内的电网特点，及其发展现状、人口密度、需求电量经实践检验该城市配电网以往的规划方案发现问题如下：（1）当电网整个运行起来时，电力系统很容易出现短路;（2）变电总容量无法符合实际需求;（3）配电线上面的
负荷过大;（4）建设资金短缺。
1.2计算电网总负荷
从以上章节可知，在配电網现行的规划方案中发现了严重缺陷，显然无法符合不断增大的电能需求，故而应该对其方案展开调整。对整个电网的总负荷展开准确计算作为精准规划的主要依据。其计算公式如下：
1.3精准规划模型
1.3.1 确定目标函数
这里以最小成本为目标函数，即
（2）
是总成本，其中投资成本
运行成本
其中，
表示的是现值系数，C1，C2分别是单位长度、容量待建线路所需费用，d是代建线路工程量，C3 是变电站费用，C4 是某时期电价，C5是某时期DSM电价，e是规划年数，G是贴现率。
1.3.2相关约束条件
（1）电力需求方面
对该城市配电网进行精准规划有一个最基本的约束条件，就是对其范围内的实际电力需求展开预测，这也是编制规划的依据。电力需求预测需要以该区域内连续几年来消耗电量作为参考，再结合经济发展的目前状况（主要是第二产业，第一产业比重最小，第三产业占比降低），根据电力系统实际运行状况，以及投资效益等多项因素推断得出来的。这一次研究中电力需求预测的展开用的是回归模型。
这里面的x是一个自变量（对电力输出量存在影响的因素）;a、b均是回归系数;c则是随机误差。
（2）潮流
潮流需要结合电网给定的结构、发电机、参数和元件负荷等，计算电力系统各部分能够在稳态状态下运行的参数。这一次研究用的是BPA软件计算潮流。
（3）节点i上的电压
（4）节点i处的容量
这里面P是初始容量， Q则是补偿值。
1.3.3 求解模型
通过非支配排序遗传法利用模型求解供电能力最大值，
（8）
跟
分别是最大供电能力和经济投资的适应度函数;
是总违限量;
是惩罚因子。从其解集中挑选出一个最适合的作为规划方案 1.3.4結果验证与方案调整
（1）结果验证
（2）方案调整
在以上流程图中所提及的A、B、C类措施详情见表1。
配电网以最大供电能力为基础进行调整后的多阶段精准规划方案见图3所示。
2实验分析
为验证调整后的方案是否有效，根据供电可靠率、电网线损率和输出电压合格率几个指标跟调整前方案展开了对比分析。配电网调整前后的主要情况见表2。
由上表可知，调整后的方案中添上了一座变电站，故而变电总容量也增大了一些，且其余指标均有所改善。
2.1供电可靠率
调整后方案的供电可靠率即使输出电力增大到在150千伏时，仍然保持为 98.97%;而未调整前方案的供电可靠率却在输出电力量增大时逐渐降低，等到输出电力等于150千伏时，已经降至85.56%。由此可见，调整后的方案更为合理，有更利于配电网的规划。
2.2电网线损率
调整后方案的线损率并未在电力输出量增大时出现明显增高情况，线损率在输出电量等于150千伏时，仍可维持在3.23%上下;而调整前方案的线损率却在电力输出量增大时随之明显增大，在电力输出等于150千伏时，线损率已提升至10.56%。通过对比可知，线损率在调整后降低了7.326%。
2.3电压合格率
最后计算配电网电压调整规划前后的合格率，由于电力输出量一直在增大，配电网规划调整后，以最大供电能力为基础的多阶段精准方案中在输出电量等于150千伏时，其电压合格率最终恒定在99.5%左右;而调整前的配电网方案，其电压合格率却在电力输出量增大时而随之降低，且降幅明显，当电力输出最后等于150千伏时，电压合格率也已降到60.54%。通过对比可知，调整后的规划方案中电压合格率超过调整前规划方案38.96%。通过以上三组实验结果可知，以最大供电能力为约束条件对配电网按照多阶段进行精准规划的方案经过调整后要明显优于没有调整前的规划方案，而且也更能满足规划的需求目标。
3结束语
总体而论，由于科技的发展，社会的进步，电力供应为符合生产需要，变得越来越紧张，但以往的配电网规划方案却不能达成这一目标，因此不得不对配电网展开精准规划。在以往规划方案的前提下，通过一个规划模型，对以往配电网规划方案展开调整。经过本文所做实验分析，调整后的方案以最大供电能力为基础对配电网进行多阶段的精准规划，无论在供电可靠率方面、线损率方面还是在电压合格率方面均明显优于调整前方案。这一次研究是对配电网日后建设、运行模式的一次成功探索，为这一类研究提供了一个新方向。
参考文献
[1]一种配电网层间供电能力匹配度评价方法[J].张林垚，吴桂联，贾双瑞，杨敬元，张巍，孙伟卿.电测与仪表.2018（14）
[2]计及变电站低压侧接线的配电网最大供电能力计算与分析[J].肖峻，龙梦皓，程敏，祖国强.电力自动化设备.2018（02）
[3]大规模配电网电力系统配置合理规划仿真[J].刘胜利.计算机仿真. 2017（12）