城市中压配电网络

城市中压配电网络（精选5篇）

城市中压配电网络 第1篇

关键词：城市中压配电网络,优化规划,方向

随着社会的发展, 社会的电力需求不断增大, 同时对于供电质量也提出了更高的要求, 中压配电网作为城市发展过程中非常重要的基础设施, 对于保证城市的正常用电具有非常重要的作用, 本文就对其优化规划工作予以简单分析研究。

一、配电网的简单介绍

我国大型发电厂的分布受到能源结构分布的影响比较大, 其大多数处于远离负荷中心的地区, 经由发电厂所发出的电能, 通常是要经过高压或者是超高压输电网络送至负荷中心中, 并在负荷中心由低压网络将电能分配给用户, 配电网就是指在电力网络中起到主要的分配电能作用的网络, 其主要由直接接入用户的设备、柱上降压变压器、配电所、电缆配电线路、架空线路等组成。依据电压的等级, 可以将配电网划分为低压、中压、高压几种类型, 其中低压配电网的电压等级为220V~380V;中压配电网的电压等级为:6k V~20k V;高压配电网的电压等级为35k V~110k V。如果是依据地区对配电网实施分类, 可以将其划分为工厂配电网、农村配电网、城市配电网几种类型。

中压配电网的结构大体上可以分为环状、树状、辐射状几种类型, 其结构图如图1所示。

一般情况下, 城市中压配电网络具备以下特点: (1) 需要经常实施系统中设备的更新、变更及改造; (2) 中压配电网的设备量大, 并且遍布于街道等场所中; (3) 与用户的利益密切相关, 如果由于施工、系统故障等原因造成停电, 将会导致严重的社会影响。

二、城市中压配电网网络规划

城市中压配电网具有不确定性、多目标性、非线性、动态性、离散性、复杂性等特点, 其中不确定性是指:网络中的设备有效度、负荷曲线等存在一定的不确定性;多目标性是指:在配电网的规划工作中需要综合的考虑环境、政治、社会等多方面的因素;非线性主要是指:网损、线路功率等线路参数与电气量之间的关系是非线性的;离散性主要是指:线路依据整数回路来进行假设, 其规划决策的取值是离散的;复杂性主要是指:由于网络中所涉及的设备的数量过多, 需要考虑的各种因素较多。

在配电网优化规划模型的选取工作中, 可以从以下几方面予以综合的考虑: (1) 站在灵活性的角度, 配电网的优化可以分为不确定性与确定性的两种建模方法; (2) 从多目标与单目标的角度予以考虑, 配电网规划的数学模型依据目标函数的实际个数可以划分为多目标模型与单目标模型两种; (3) 从可靠性与经济性的角度分析, 配电网扩展规划的数学模型可以划分为可靠性模型与确定性模型两种; (4) 从时间角度来进行分析, 主要可以划分为动态负荷整体系统、动态负荷子系统、静态负荷整体系统、静态负荷子系统几种类型。

中压配电网络优化规划的内容主要有:原始资料与历史数据的收集、功能模块的划分、负荷的预测、供电区域的分割、主干线路的配置、电缆通道的规划、费用估算、电气计算的规划、可靠性计算、无功补偿规划、继电保护、通信及自动化规划、经济分析、配电可靠性估计、分年度安排、优化方案比较等几种。可以将其优化规划的流程进行如下的简化:原始资料的收集、用户用电需求分析、电压要求分析、供电可靠性分析、电荷分布要求分析、变电站站址要求分析、地区环境要求分析、现有配电网改造计划分析、输电网规划分析等, 依据这些优化因素, 对各种可能的配电网规划方案予以确定, 并对其实施经济性评价。

三、城市中压配电网优化规划工作中存在的主要问题

1数据收集工作具有较大难度

随着配电网网络规模的逐渐增大, 其设备运行过程中的数据越来越多, 并且更新的速度非常的快, 在实施配电网优化规划工作的过程中, 需要花费大量的时间及人力来对相关的资料进行整理, 其涉及到的数据主要有:规划区的国民经济类数据、规划区域中的市政规划资料、规划区域的用电及负荷数据、配电网设备的装备及运行数据等, 其中数据量最大的就是配网设备及运行数据, 在进行该部分数据整理的过程中, 不仅需要耗费大量的时间, 对其实施全面、准确的分析, 也具有较大难度。

2空间负荷预测准确性不高

配网规划负荷预测工作中, 通过长期的研究与实践, 总量预测技术已经比较成熟, 而空间负荷预测工作是整个配网规划的核心, 在该项工作中, 既需要对负荷的大小进行预测, 还需要对负荷的增长位置实施预测, 城市中的用地类型的变化非常的频繁, 这使得配网的负荷预测比较复杂, 难以保证其预测的准确性。

3配电网网络结构优化中具有较大难度

网路规划的主要目的是依据规划期中的电源规划及负荷水平确定最佳配网结构, 并要能够满足可靠性与经济性要求, 由此可见, 配电网络规划优化工作是一项非线性、不确定、多目标的复杂优化问题, 在一些参数的求解过程中具有较大难度。

四、基于GIS平台的城市中压配电网络优化规划

在配电网络的优化工作中, 应用基于GIS的电网规划的智能决策支持系统及软件包, 对于其规划效率的提升具有非常重要的作用。在该系统中, 主要是依据先进的通信技术及计算机技术将配电网的实时信息、属性、分布等依据其实际的地理信息位置在地理背景上予以描述, 以便于形成级管理、分析、维护、运行、统计、查询等各种功能为一体的应用软件系统, 应用GIS中强大的网络分析功能及空间数据处理功能来对配电系统中与空间相关的的信息予以分析, 不但能够方便数据的获取与处理, 还能够有效的提升规划人员的效率, 并且能够有效提升规划结果的交互性与直观性。

目前基于GIS的配网规划的相关研究主要集中在自动布线、网架优化等方面的研究, 但是对于解决实际的规划问题, 还存在一些不足之处, 在新形势的要求之下, 应该积极开展以规划试点的模式对基于GIS平台的规划工作开展尝试, 软件的试点必须在有GIS系统并且管理应用较为成熟的地区开展, 并且规划软件必须能够很好的与GIS系统相结合。

现阶段还没有成熟的基于GIS的规划软件, 所以在实际工作中建议应用试点的方式, 由科研单位与供电部门合作开发, 依据不同的需求, 不断的对软件进行完善目前中压配电网规划的难点在于准确的空间负荷预测, 以及线路的自动布线, 在自动布线不成熟的时候, 可以通过GIS平台给出一些布线的走向建议, 并且提供人工布线的工具, 重点对规划布线的方案效果予以分析评价, 在基于GIS的规划软件在没有真正成熟之前, 即便是不能应用其实施完整的规划, 也可以应用其中相对来讲比较成熟的部分, 在部分规划工作中起到一定的辅助作用, 随着软件的成熟, 逐渐的加大软件的应用及其在配电网络优化规划工作中的应用范围, 这对于城市中压配电网络优化规划效率及质量的提升具有积极的作用。

结语

中压配电网络是城市配电网络中的重要组成部分, 为了保证其正常运行, 做好其网络优化规划工作是非常必要的, 本文就主要针对此进行了简单分析研究, 对于实际的配电网网络规划工作具有一定的参照价值。

参考文献

[1]金鹏, 徐啸.对城市中压配电网络优化规划的探讨[J].广东科技, 2013 (09) .

城市中压配电网规划改造思路 第2篇

中压配网规划应侧重完善和优化网架结构、上级电网的协调配合, 提高负荷转供能力。

参照市政道路及片区功能总体规划, 以主干道路为界将城区划分成若干小负荷片区, 采用“网格化区域供电模式”进行总体规划。通过分区负荷预测及负荷转供能力的需要, 确定中压线路容量及电网结构。根据分区负荷分布, 确定开关站、配电站的布点及容量。同时规划考虑以下几方面的问题:对发展相对成熟稳定的区域, 严格按照“网格化区域供电模式”进行改造;结合市政规划, 对需要进行旧城改造及片区功能改造的, 进行负荷预测, 预留相应容量满足发展需求;对暂未明确或暂未开发的片区, 按照现有网架结构进行简单优化, 满足转供电需求即可;充分考虑新能源发展的需求, 预留适当的容量满足汽车充电站、充电桩的建设需求;对于市政基础设施的用电 (如路灯、交通信号设施、监控设施) , 建议采用专线供电, 根据供电线路的数量及用户的要求, 选择环网接线方式。

2 规划原则

如A类供电区, 配网接线方式必须满足N-1, 可选择双环网、三供一备、“N-1”单环网 (N≤3) 的接线方式, 以三供一备为标准接线模式, 最终达到标准化和统一化。

电缆环网接线方式每回线路主回路的环网节点不宜过多, 建议不宜超过8个, 每个环网节点的分支线不宜超过两级。架空线路应合理设置分段点, 减少故障停电范围。

10k V导线截面选择应该标准化, 同一片区内主干线截面应一致。电缆线路主干线使用3×300mm2截面电缆, 分支线使用3×120mm2截面电缆;架空线路主干线使用3×2 4 0 m m2截面绝缘导线, 分支线使用3×120mm2截面绝缘导线。

10k V配电线路的长度应满足末端电压质量的要求, A类供电区的线路长度宜控制在3km范围内。

3 中压配电网“网格化区域供电模式”说明

中压配电网“网格化区域供电模式”改造, 即参照城区主干道路规划将供电区域按照路网划分, 根据划分片区内内负荷情况, 配置二至四条10k V线路, 按照单环网、两供一备或三供一备的典型接线模式进行网络规划。中压配电网在改造前存在着馈线无序联络、接线方式不合理、负荷点分散、部分线路负荷率高、主干线过长、可转供电能力低压、运行维护困难等问题, 按照“网格化区域供电模式”改造后规划片区供电区域清晰、供电范围集中且供电半径合理、线损降低、转供电操作和故障查找便利。整个城区中压配电网按“网格化区域供电模式”后, 各片区均可形成典型接线方式的供电网络, 每条馈线均都能达到“N-1”, 有效提高了配网可转供电率。

改造案例:罗湖区莲塘片区供电网络改造。

改造前 (如图1) 。

改造前, 每一区域内供电线路较多。如F区, 由8回线路由此区经过, 线路供电用户零散, 每条线路在此片区的前端及后端尚有大量用户, 且线路迂回曲折、无序联络。一旦线路发生故障跳闸, 由于F区供电线路交叉严重、分布零乱, 对转供电操作、故障查找、日常维护等工作带来相当大的困难, 耗费大量路途时间, 同时存在操作安全隐患, 另外线路间无序联接也将造成馈线有联络但无法转供电。

改造后 (如图2) 。

改造后, 每一区域内合理安排馈线数量。如F区, 由8回线路改造为3回线路供电, 形成两供一备网络, 馈线的供电范围仅限于划定区域内, 供电区域清晰、供电范围集中且供电半径合理、降低线损、转供电操作和故障查找便利。且经过改造后每条线路的负载率达到合理水平, 每一片区的线路按照不同站、不同母线、不同用电性质进行馈线分配组合, 应对大面积停电的转供电能力进一步加强。

城市中压配电网络 第3篇

中压配电网络拓扑结构的优化设计是网架规划设计的核心内容之一,对实现整个电力系统的安全、可靠、经济运行具有非常重要的意义。传统的研究方法主要是以提高网络结构的稳定性和可靠性、降低配电网网损、平衡负荷等为目的[1,2],所需要的相关数据复杂多变且基本停留在对电力设备的可靠性分析上面,而忽略了网络拓扑结构自身的影响。

基于复杂网络理论,从分析网络拓扑结构的角度出发,将复杂网络抗毁性分析方法应用到中压配电网络的拓扑结构分析中,对于发现网络结构缺陷,提高网络的安全可靠性,指导电网建设规划有着十分重要的现实意义。

网络抗毁性是指网络在自身出现故障或遭受外部攻击时,通过自身的调节仍能保证关键服务良好完成,并能尽快恢复所有服务的能力,即自愈能力[3]。

目前,复杂网络理论在电力系统中应用的研究工作主要限于110 kV及以上电压等级的大电网[4,5,6],关于网络抗毁性的研究成果主要是电力网络重要节点和脆弱线路辨识[7,8,9,10,11,12],反映的是网络面临不同攻击方式下的承受能力,而对整个网络结构的抗毁性缺少明确的量度指标,且未能给出网络结构抗毁性的优化方案,文献[13]也仅仅是基于复杂网络理论定义了加权中压配电网络抗毁性评估指标,缺少进一步的优化分析。

本文旨在从拓扑结构的角度出发,以提高中压配电网络的安全可靠性为目的优化网络的拓扑结构,为中压配电网络的网架规划方案或扩展方案提供参考意见。

1 基本定义及网络抗毁性分析模型

1.1 网络的抗毁性

目前,尚未形成统一的网络抗毁性(Survivability或Invulnerability)定义,其在软件工程领域中的定义为“当网络的一部分遭受攻击甚至已经瘫痪时,其关键任务的完成情况”;在通信网领域中的定义为“当网络元件(如链路或节点)遭受随机性或确定性攻击时,网络的适应性及其性能的恢复能力[14]”;在铁路网中的定义为“当由于网络自身原因或外部突发事件引起的铁路网设施或服务失效时,铁路网的适应性及其性能的恢复能力[3]”。受上述定义启发,可将中压配电网络的抗毁性解释为:网络遭受突发性事故(如自身元件故障、遭受蓄意攻击侵害或自然灾害),造成部分元件失效时,中压配电网络可通过自身的调节保障向用户持续可靠供电的能力。

1.2 网络的拓扑定义

中压配电网络的网络元件即为网络节点或边,网络节点对应于源自上级电压等级的变电站(10kV侧)、直接向大中用户供电的开关站及向低压负荷供电的变电站(10kV侧),网络边对应于中压配电网络的配电线路。

对于实际的网络拓扑结构,通过一定的原则均可将其抽象为一个由点集V和边集E组成的简单网络图G=(V,E);其中节点总数为N=|V|;边的总数为M=|E|。若边集E中的所有边均无方向性,则对应的网络称为无向网络;否则称为有向网络。若给网络中的所有边赋上边权值,则对应的网路称为加权网络;否则称为无权网络,或者称为边权全为1的加权网络。

1.3 邻接矩阵及节点连接度

假设A(G)=(aij)N×N为图G的邻接矩阵,若节点vi与节点vj之间存在有直接相连边{vi,vj},i≠j,则aij=1,否则aij=0;aii=0。若G为无向图,则A(G)为对称矩阵。令λi(i=1,2,…,N)为A(G)的特征根。假设ki为节点vi的连接度,对应为与节点vi直接相连的节点个数。

1.4 连通性判断矩阵

在网络图G=(V,E)中,从图G的某一节点出发,沿着一些直接相连边移动到达另一节点(或回到原出发点),这样一系列边构成图G的一条路径。从路径的定义可知,一条直接相连边本身就是一条路径。当图G的任意2个相异节点对之间至少有一条路径存在时,则称图G是连通的。

假设矩阵C(G)为网络G的连通性矩阵。将邻接矩阵A(G)中所有的1元素和对角线上的0元素保留;对于其余的0元素,如果与该元素对应的节点对之间通过网络连接关系存在可连通路径,则将相应的0元素赋值为该节点对之间的最短路径所历经的边数,否则赋值为无穷大;由此得到的矩阵C(G)定义为网络G的连通性矩阵。如果C(G)中出现无穷大元素,则该网络不连通。

1.5 自然连通度

对于网络图G而言,网络中任意两节点间保持连通的不同路径数越多,那在面临部分路径出现故障时,该节点对通过另外的可替代路径仍能保持连通的概率越大,相应地可近似认为整个网络结构的抗毁性更好。在复杂网络抗毁性分析中,定义了一个能良好量度网络结构中所有节点间可替代路径冗余度的指标自然连通度[15],即

1.6 中压配电网络拓扑分析中的“完全图”

在复杂网络理论中,对于不同的网络结构间抗毁性的比较均是以全连通网络为基准的;中压配电网络中的同一个电压等级网络相对比较集中,10kV配电线路一般沿城市街道架设,以城市街道的交叉点近似作为网络节点,可将中压配电网络简化为由节点和边组成的简单网络图;由于实际的中压配电网络连接呈现出强稀疏性的特点,与全连通网络连接存在有很大的差异,由此提出了更贴切于实际中压配电网络拓扑特性的“完全图”定义。

根据实际的网络环境,待确定网络节点(等值电源节点和等值负荷节点)后,构建考虑所有可行路径(包含实际网络现有的基本路径、事故备用路径及所有可行备选新增路径)的网络结构,由此得到网络结构连通图,在此将其定义为“完全图”或“可行路径虚拟网络图”。将与“完全图”对应的简单网络图的自然连通度记为s0。

1.7 中压配电网络拓扑结构的抗毁性

基于“完全图”的定义及其对应的自然连通度s0,将网络G的抗毁度指标定义为:

由此得到的网络图G的抗毁度取值范围限定为[0,1]:空图的抗毁度取值为0,考虑所有的可行路径集所构成的连通图的抗毁度取值为1。对于不同的网络结构,抗毁度越大,对应的网络备用路径越多,相应的抗毁性越好。

2 中压配电网络抗毁性评估

2.1 基本假设

基于复杂网络理论,将中压配电网络拓扑结构抽象为由节点和边组成的简单网络图,需要作如下假设。

1)研究工作仅限于中压配电网络一个电压等级,不考虑高压输电线路、发电厂和变电站的电气主接线。

2)将网络结构中的所有节点分为等值电源节点和等值负荷节点2类集合。前者为源自发电厂、变电站的中压侧母线;后者为等值电源以外的其他节点,可代表单个负荷或一个负荷区域。

3)配电线路为网络拓扑模型中的无向边。忽略不同配电线路物理构造特性的差异,以各段配电线路的电气距离对网络的边进行加权,任意节点对之间的最短路径就是所有可行路径中电气距离最小的路径。

4)合并同杆并架的配电线路,忽略并联电容支路,以消除网络拓扑模型中自环及重边的存在,任意节点对之间仅考虑是否有连接关系。

2.2 网络抗毁性评估

网络结构中所有节点对之间的可行路径数越多,即整个网络结构的可替代路径数越多,则对应网络备用路径越多,在面临相同的故障时,网络对负荷安全可靠持续供电的能力越强,即抗毁性越好。根据第1节中的基本定义及模型,即可求出中压配电网络拓扑结构的抗毁性量度指标。

3 网络拓扑结构的抗毁性优化分析

3.1 优化模型

传统的中压配电网络结构优化研究多以综合费用最小、经济效益最大、网损最小、负荷平衡指数最小等为目标函数,约束条件包括网络结构开式约束、节点电压约束、线路容量约束及线路走廊约束等[2]。本文从网络拓扑的角度出发,以提高网络结构的安全可靠性为目的,将传统的网络约束条件映射到网络结构的拓扑约束上,建立了中压配电网络抗毁性拓扑优化分析模型。

1)目标函数

网络结构的抗毁度为最大。即

2)约束条件

假设电源VG出线的条数为k(VG),则有

式中:X为常数。

假设网络节点数N1为“可行路径虚拟网络图”或“完全图”中节点的总和;N为实际网络现有的等值电源节点与等值负荷节点的总和。假设网络中的直接相连边数M1为“完全图”中的已建成以及可行新建线路数目的总和;M为实际网络现有的线路数目;M2为经济性约束下网络结构中已建成以及可行新建线路数目的总和。最优网络的节点数N2和支路数M2应满足:

为了满足线路输电容量的限制和潮流约束,在优化过程中,应保证网络所有节点中的最大度值ki不超过实际网络传输容量上限所对应的网络节点的连接度上限kmax;对于不同的网络结构,为了达到网络的基本安全可靠性保障,应保证变化后网络所有节点的度值不低于相应的下限值kmin。即

整个网络始终保持连通,以保证电源节点能向所有的负荷节点连续供电。定义fmax(·)为求取矩阵或向量的最大元素,则有

3.2 逐步递减的优化策略

本文仅考虑新增线路的扩建方案,在此过程中网络中的节点总数保持不变,即N=N1=N2。结合实际中压配电网络的接线原则,采用启发式“逐步递减策略”寻求中压配电网络抗毁性优化模型的最优解。逐步递减的原则为:在完全图的基础上逐一剔除备选可行新增线路,每剔除一条线路的原则都是要保证剔除后的网络是所有可行方案中抗毁度最大的,至可行新增路径数减至经济性约束下的条数为止,以每一步的最优来保证该优化策略下的最终优化解。优化过程如图1所示。

图1总体思想为:根据实际网络经济性约束,确定新增支路条数m=M2-M;基于“可行路径虚拟网络”,逐一剔除网络中的可行备选新增线路,即流程图中h的初始值为M1-M,直到新增支路等于m为止。

4 算例分析

本文以某地区的产业集聚区作为研究对象,按照传统的优化方法,在满足各项技术约束条件下,由综合费用最小优化模型得到的10kV主干线路规划方案如附录A图A1所示。

规划区域中共有2个主供电源;线路规划建设中,所有的线路路径均铺设12条电缆排管并一次建成;基本投资为电缆70万元/km,电缆排管240万元/km。主干线路采用的电缆导线为等截面,并且各段线路的长度近似相等,按照2.1节所述的基本假设,可得到该网络规划方案的等效拓扑结构如图2所示。实心节点代表2个主供电源节点,其余节点均代表等值负荷节点;{v1,v3},{v3,v4},{v1,v11},{v2,v13},{v2,v16}对应于电源出线,在此视为已有基本路径。

根据实际的网络环境,构建“可行路径虚拟网络图”,如图3所示。

按照第3节所述,以网络抗毁度最大为目标函数,以节点数和边数固定(该网络节点数为18个,经济性约束条件下的边数为18条)、电源节点出线数固定、网络结构保持连通、所有节点的度大于4(为了满足网络的传输容量上限)为约束条件,以图3所示的“完全图”为基础,按照第3节所述的逐步递减策略对该网络进行抗毁性优化,完整的优化结果如表1所示。

表1第2列中表示的是被剔除的直接相连路径,如“5-7”表示的是直接相连边{v5,v7}。与传统的优化结果相比较,基于抗毁性分析得到的中压配电网络的网络结构优化方案,量化了优化过程中网络结构变化对于网络抗毁性指标的影响,按照表1所示逐步剔除可行路径的方案可为网络的扩建提供理论依据。

5 结语

本文运用复杂网络抗毁性分析理论进行中压配电网络结构拓扑分析,根据量化的连通度和抗毁度指标指导中压配电网络拓扑结构的优化,为有效提高其安全可靠性提供了理论支撑,也为中压配电网络的拓扑结构优化开辟了一条新的途径。但是该领域的研究才刚刚开始,在中压配电网络随机攻击和有目标攻击抗毁性研究方面,基于拓扑结构的抗毁性进行配电网络优化规划方面还需要深入研究。

摘要：应用复杂网络理论,基于抗毁性分析对中压配电网络拓扑结构进行了研究。定义了中压配电网络拓扑结构抗毁性量度指标;给出了抗毁性拓扑建模的基本假设条件,建立了抗毁性优化模型;通过逐步递减的方法,对不同网络结构的抗毁性指标进行了量化计算,为中压配电网络规划方案的选择提供了辅助决策依据。算例验证了该方法的合理性,从拓扑结构分析的角度为中压配电网络的安全可靠性分析开辟了蹊径。

城市中压配电网络 第4篇

遗传算法依据自然界生物遗传机理搜索全局最优解, 能够有效避免维数灾问题。本文针对天津某区辐射型配电网络的实际算例, 采用遗传算法对联络线路进行优化配置, 确定电网接线模式以及联络线路的走向, 使整个区域的中压配电网运行更经济、合理。

1 基于遗传算法的优化模型

1.1 遗传算法

遗传算法的基本原理是:将实际优化问题的解编成数字串, 将实际问题的目标函数转变成染色体的适应度函数。然后, 随机产生染色体群体, 计算各染色体的适应度函数值, 根据各染色体适应度函数值进行繁殖、交叉、变异等操作, 产生下一代染色体群体。经过逐代遗传, 就会产生出一批适应度函数值很高的染色体。最后, 将这些染色体解码还原就获得原问题的最优解。

1.1.1 染色体编码

常用的编码方法有如下几种:二进制编码、大字符集编码、序列编码、实数编码、树编码、自适应编码、乱序编码[i]。本文采用序列编码法。

1.1.2 生成初始种群

本文采用混合算法生成初始群体, 即初始群体的一半个体是随机产生, 另一半个体是由先验知识产生。这样可结合具体问题使得算法更快更好找到最优解。

1.1.3 适应度计算

本文应用的适应度计算公式为:

1.1.4 遗传操作过程

通过选择、交叉和变异操作, 改善种群的性能, 以满足适应度函数的要求。

1.2 联络线优化

本文认为较合理的联络线优化方法是, 根据现有的辐射型网络, 首先应进行接线简单、运行灵活的单环型接线的优化, 出线间形成“手拉手”联络, 然后逐步过渡到更为复杂的接线模式。

1.3 数学模型的建立

本文将线路投资及电能损耗作为规划模型的目标函数, 其余几个方面作为模型的约束条件。计算方法如下:

1.3.1 目标函数

式中F为各线路年投资和电能损耗的年综合费用;Zi为馈线段i的总投资费用;Yi为馈线段的年损耗费用;Ni为馈线段i的经济使用年限;r为电力工业投资回收率。

1.3.2 约束条件

a.可靠性约束

采用平均用电有效度即RASAI来评估

b.容量约束

c.允许电压降约束

2 算例分析

2.1 优化步骤

(1) 在负荷预测和变电站规划完成的基础上, 对每个变电站的出线分别单独设计, 根据变电站的供电范围以及该范围内的负荷情况, 采用遗传算法形成辐射型供电网络;

(2) 根据辐射型网络的结构, 考虑变电站出线备用容量的限制以及可靠性约束等条件, 并满足投资费用最小的情况下, 将各供电分区作为偶图的2列, 采用最小权匹配算法得到手拉手环状网的最优配对结果, 确定电网接线模式以及联络线路的走向。

2.2 优化结果

(1) 按照中压配电网规划思路对天津某区中压配电网的主干线进行规划。

(2) 基于主干线的规划结果, 中压配电网出线统计见下表。

由上表知, 本次规划共出10k V线路160回, 全部线路构成联络, 共接带负荷477.22MW。

3 结论

本文提出了应用遗传算法对实际中压配电网络的联络线进行优化配置, 以达到满足约束条件下投资费用最低的优化目标。优化结果显示, 各条主干线路联络线及其所带负荷能够满足理论上全局最优的目标, 规划结果也适应电力规划导则的要求, 对天津电力设施的建设起到指导作用。

参考文献

[1]章文俊, 程浩忠, 程正敏等.配电网优化规划研究综述[J].电力系统及其自动化学报, 2008 (20) .

城市中压配电网络 第5篇

1.1 供电系统的功能

城市轨道交通供电系统, 担负着线路电力的传输以及轨道车辆运行所需的一切电能的供应, 是城市轨道交通安全可靠运营的重要保证。

城市轨道交通的用电负荷按其功能不同可分为两大用电群体。一是电动客车运行所需要的牵引负荷, 二是车站、区间、车辆段、控制中心等其他建筑物所需要的动力照明用电, 诸如:通风机、空调、自动扶梯、电梯、水泵、照明、AFC系统、FAS、BAS、通信系统、信号系统等。从城市电网引入的电源通过中亚网络的传输经牵引变电所、降压变电所输出满足需求的电能。

1.2 外部电源方案

城市轨道交通系统的外部电源方案, 根据城市电网构成的不同特点, 可采用集中式、分散式、混合式等不同形式。城市轨道交通作为城市电网的特殊用户, 一般用电范围多在10km~30km之间。究竟采用何种供电方式, 应通过计算确定需要负荷之后, 根据城市轨道交通线网规划、城市电网构成特点、工程实际情况综合分析确定。

目前, 上海、广州、南京、香港等地铁均采用集中供电方式, 集中式供电方式有利于城市轨道交通供电形成独立体系, 便于管理和运营。广州地铁珠江集运线、沈阳地铁则采用分散供电方式, 这种供电方式一般为10kV电压级。分散式供电要保证每座牵引变电所和降压变电所均获得双路电源, 要求城市轨道交通沿线有足够的电源引入点及备用容量。将前两种方式结合起来, 一般以集中式供电为主, 个别地段引入城市电网电源作为补充, 这种供电方式称为混合式供电, 可以使集中式供电方式更加完善和可靠。北京地铁一号线和环线、武汉城轨采用了这种供电方式。

2 中压网络的选择

2.1 中压网络的概念

中压网络是轨道交通供电系统中主变电所 (或电源开闭所) 与牵引供电系统、动力照明供电系统间相互连接的重要环节。其电压等级的确定, 关系到城市轨道交通供电系统的供电质量, 同时也制约着主变电所 (或电源开闭所) 位置及数量的确定。所以, 中压网络方案的确定, 影响到轨道交通供电系统的整体投资和运营维护等诸多方面, 在研究城市轨道交通供电系统时应对中压网络方案进行分析和优化。

中压网络是由两条以上与城市轨道交通线路平行敷设的电缆线路构成。其作用是:纵向把上级的主变电所和下级的牵引变电所、降压变电所连接起来;横向把全线的各个牵引变电所和降压变电所连接起来。由于它是供电系统内部变电所之间唯一的电能传输通道, 因此每回电缆线路的容量必须满足所供分区内全部牵引负荷以及一、二级动力照明负荷的需求;在网络的接线形式、电压等级、电缆截面的选择各方面, 也应根据负荷情况细致分析确定。

2.2 中压网络的电压等级

我国现行中压配电标准电压等级有:66k V、35k V、10k V。目前, 20k V电压等级还没有广泛应用。国内既有城市轨道交通的中压网络电压等级采用了35kV (若采用国外设备则是33k V) 或10kV。北京地铁、天津地铁、长春轨道交通环线一期工程、大连快速轨道交通3号线的中压网络为10k V;上海地铁1、2号线的牵引网络采用了33k V, 动力照明网络采用了10k V;上海地铁明珠线的牵引网络采用了35k V, 动力照明网络采用了10k V;广州地铁1、2、3、4、5号线均采用了33k V的牵引动力照明混合网络;广州地铁珠江集运线则采用了10k V的电压等级;南京地铁南北线一期工程、深圳地铁采用了35k V的牵引动力照明混合网络;武汉轨道交通一期工程、重庆轨道交通较新线工程采用了10k V的牵引动力照明混合网络。

然而, 随着城乡电力消费的增长, 发展城乡20k V配电网已提到议事日程上来。20k V是目前公认的具有发展前景的优选电压级。20k V开关柜、变压器、电力电缆等一系列设备, 也完全实现了国产化。

2.3 不同电压等级的中压网络的特点

目前世界各地轨道交通采用的环网电压等级有以下几种:35k V、33k V、20k V、10k V。

各电压等级构成的环网供电网络都有其不同的技术、经济特点, 如下表所示:

3 结语

城市轨道交通供电环网供电在整个系统中的作用相当重要, 环网供电方式也越来越受到重视, 在新建的城市轨道供电系统中也积极采用新的方法和技术提高供电的可靠性, 同时也做到经济实用性。20k V逐渐成为城市中压网络的电压等级, 并且在国外已成为地铁中压网络的标准电压级。另外, 加上20k V环网设备已逐步走向国产化。在这种形势下, 我国城市轨道交通领域, 在供电系统中压网络方面, 应认真研究20k V供电网络的具体实施及应用。

摘要：中压供电网络是城市轨道交通供电系统中的重要组成部分。经济合理的选择中压网络, 有利于优化系统供电方案, 减少工程投资, 便于运营管理维护等。本文从城市轨道交通供电系统的功能、构成以及外部电源方案等几个方面对城市轨道交通供电系统进行了简述。

关键词：轨道交通,供电,中压网络

参考文献

[1]张永康.地铁供电系统外部电源供电方式的分析与研究, 期刊论文.城市轨道交通研究, 2005.