中壓配電網(wǎng)規(guī)劃評估分析系統(tǒng)設(shè)計

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(guī)劃評估過程現(xiàn)有的問題設(shè)計了地區(qū)中壓配電網(wǎng)規(guī)劃評估分析系統(tǒng)。評估分析系統(tǒng)采用層級結(jié)構(gòu)，從網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)水平、負荷供應能力、裝備技術(shù)水平3個方面將配電網(wǎng)評估過程分解為基本統(tǒng)計指標層、網(wǎng)架分析指標層和現(xiàn)狀網(wǎng)評估結(jié)果3個層級，能有效地評估分析出配電網(wǎng)的現(xiàn)狀特征。實現(xiàn)基礎(chǔ)統(tǒng)計數(shù)據(jù)在數(shù)值與拓撲等方面的相關(guān)校驗，改進了配電網(wǎng)接線模式識別算法和專供能力計算算法。最后，通過實驗結(jié)果表明，評估分析系統(tǒng)能取得良好的效果。

引言

　　配電網(wǎng)具有結(jié)構(gòu)復雜、設(shè)備數(shù)量龐大、改造建設(shè)頻繁等特點^[1]，在進行配電網(wǎng)規(guī)劃時，準確的現(xiàn)狀網(wǎng)評估與分析是必不可少的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)^[2]，通過詳細的分析與評估計算，能有效發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)現(xiàn)存的問題，以便在規(guī)劃中有的放矢，合理高效地提出解決方案。我國目前的現(xiàn)狀網(wǎng)評估分析工作主要是人工完成，這一現(xiàn)象在中低壓配電網(wǎng)的建設(shè)改造中尤為突出，不僅耗時長且準確率低，造成了資金的巨大浪費。再加上缺乏對統(tǒng)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題，因此計算機規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)是現(xiàn)代城市電網(wǎng)規(guī)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(guī)劃輔助軟件，能夠在提高電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計水平，減輕規(guī)劃人員勞動強度方面發(fā)揮作用，但這些軟件并不是針對配電網(wǎng)統(tǒng)計評估的專用軟件，對于現(xiàn)狀網(wǎng)評估分析部分的設(shè)計較為粗糙，難以反映基層網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的實際情況，并且使用起來較為復雜，難以調(diào)動基層工作人員參與到配電現(xiàn)狀網(wǎng)評估分析的工作中來。

　　隨著計算機技術(shù)以及城市電網(wǎng)規(guī)劃理論的逐步發(fā)展，很多研究者己經(jīng)對城市電網(wǎng)規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)進行了嘗試性的研發(fā)工作，并取得了很多好的成果^[6-11]，但采用的數(shù)據(jù)庫技術(shù)缺乏針對配電網(wǎng)相關(guān)規(guī)劃指標的評估功能，尤其是諸如接線模式分析，轉(zhuǎn)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(guī)劃的評估與分析工作。同時由于缺乏系統(tǒng)、科學的電網(wǎng)分析評估軟件，對電網(wǎng)現(xiàn)存和即將出現(xiàn)的問題不能定量給出問題的嚴重程度與問題出現(xiàn)的具體位置，這將直接影響配電網(wǎng)規(guī)劃改造工作的順利進行。

　　本文針對傳統(tǒng)條件下配電網(wǎng)評估中存在的諸多問題，分析對配電網(wǎng)規(guī)劃的評估、分析系統(tǒng)的相關(guān)需求，開發(fā)相應的配電網(wǎng)統(tǒng)計與評估系統(tǒng)。實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫錄入數(shù)據(jù)的數(shù)值與拓撲校驗，盡可能保證原始統(tǒng)計信息的正確性，實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)庫的網(wǎng)架拓撲分析和接線模式識別，完成現(xiàn)狀網(wǎng)評價中相關(guān)指標的計算，并生成標準化的分析報表，方便配電網(wǎng)規(guī)劃人員的使用。

1 中壓配電網(wǎng)評估分析過程及方法

1.1 中壓配電網(wǎng)評估分析過程

　　中壓配電網(wǎng)評估與分析過程包括前期數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)校驗與糾錯、評估與分析共3個步驟。

　　(1)數(shù)據(jù)收集：數(shù)據(jù)收集可以分為統(tǒng)計數(shù)據(jù)收集和運行數(shù)據(jù)收集。其中統(tǒng)計數(shù)據(jù)的收集主要來源于生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)(PMS系統(tǒng))和企業(yè)資源管理系統(tǒng)(ERP系統(tǒng))，主要包括負荷信息、線路信息、設(shè)備信息、用電信息等。運行數(shù)據(jù)主要來源于調(diào)度系統(tǒng)，包括電流、電壓、功率、開關(guān)位置、設(shè)備運行情況等信息。

　　(2)數(shù)據(jù)校驗與糾錯：首先，對每個數(shù)據(jù)字段建立數(shù)據(jù)完整性規(guī)則;其次，建立數(shù)據(jù)字段間的關(guān)聯(lián)和依存規(guī)則;再次，對導入到數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)依據(jù)規(guī)則進行校驗和糾錯，使數(shù)據(jù)庫完整可靠。

　　(3)評估與分析：根據(jù)建立的評估指標體系，對中壓配電網(wǎng)分層級進行單項評估、綜合分析，得出中壓配電網(wǎng)的網(wǎng)架特征和問題所在，從而形成對配電網(wǎng)規(guī)劃具有指導意義的評估結(jié)果。

1.2 區(qū)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(tǒng)計評價體系分為A網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)水平、B負荷供應能力、C裝備技術(shù)水平三個大類，其中，每個大類下又分為許多具體的指標。A網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)水平可分為：A1長度不合格線路比例、A2環(huán)網(wǎng)化率、A3分段數(shù)合格線路比例;B1到B5共5個指標構(gòu)成B負荷供應能力大類;C1到C4共4個指標構(gòu)成C裝備技術(shù)水平大類。

2 配電網(wǎng)規(guī)劃分析系統(tǒng)

2.1 配電網(wǎng)規(guī)劃分析系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

　　從圖2中可以看出配電網(wǎng)分析系統(tǒng)包括基本統(tǒng)計指標、網(wǎng)架分析指標和現(xiàn)狀網(wǎng)評估結(jié)果三個層次。基本統(tǒng)計指標包括類別判斷型統(tǒng)計和數(shù)值求解型統(tǒng)計，類別判斷型統(tǒng)計主要是判斷線路是主干或分支以及網(wǎng)架是電纜或架空;數(shù)值求解型統(tǒng)計主要是統(tǒng)計線路的長度、截面積、公變、專變重載過載數(shù)目以及聯(lián)絡開關(guān)和分段開關(guān)與饋線連接的位置和數(shù)目等。

　　合理的指標體系對于提高評價效率和評價效果會產(chǎn)生直接的影響，本文提出的指標體系為三層結(jié)構(gòu)，聚合度高、結(jié)構(gòu)簡單，能夠全面刻畫配電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展過程中的特征，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數(shù)據(jù)搜集后統(tǒng)計獲取，數(shù)據(jù)來源方便且計算方法簡單。

　　網(wǎng)架分析指標包括拓撲類分析指標和數(shù)值類分析指標，拓撲類分析指標主要是識別接線模式，以便規(guī)劃人員進行修改、分析線路可否轉(zhuǎn)供，衡量供電可靠性;數(shù)值類分析指標主要是統(tǒng)計各分區(qū)主干線路長度、線路負載率、絕緣線長度等。

　　基于配電網(wǎng)現(xiàn)狀網(wǎng)的相關(guān)評價標準，以及網(wǎng)架分析指標層的統(tǒng)計和分析結(jié)果，從網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)水平，負荷供應能力，裝備技術(shù)水平三大項指標進行評價指標計算，并根據(jù)需求按照供電分區(qū)或所屬變電站進行評價結(jié)果的分類整理與規(guī)范化輸出。

2.2 關(guān)鍵算法實現(xiàn)

2.2.1 配電接線模式識別算法

　　基于計算機算法的配電網(wǎng)接線模式識別一直是配電網(wǎng)統(tǒng)計評估軟件面臨的技術(shù)難題，尤其是對于開關(guān)站型或兩個獨立單環(huán)網(wǎng)型的雙環(huán)網(wǎng)接線模式識別，已有配網(wǎng)統(tǒng)計評估軟件都未能正確辨識。由于配電網(wǎng)接線模式識別流程龐大，此處僅對識別架空線的主要流程進行說明，電纜線接線模式識別流程圖以附錄形式給出。