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摘要：目前配電網(wǎng)評(píng)估分析工作主要由人工完成，效率低下，容易出錯(cuò)。本文針對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)估過程現(xiàn)有的問題設(shè)計(jì)了地區(qū)中壓配電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)估分析系統(tǒng)。評(píng)估分析系統(tǒng)采用層級(jí)結(jié)構(gòu)，從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水平、負(fù)荷供應(yīng)能力、裝備技術(shù)水平3個(gè)方面將配電網(wǎng)評(píng)估過程分解為基本統(tǒng)計(jì)指標(biāo)層、網(wǎng)架分析指標(biāo)層和現(xiàn)狀網(wǎng)評(píng)估結(jié)果3個(gè)層級(jí)，能有效地評(píng)估分析出配電網(wǎng)的現(xiàn)狀特征。實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)在數(shù)值與拓?fù)涞确矫娴南嚓P(guān)校驗(yàn)，改進(jìn)了配電網(wǎng)接線模式識(shí)別算法和專供能力計(jì)算算法。最后，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，評(píng)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(fù)雜、設(shè)備數(shù)量龐大、改造建設(shè)頻繁等特點(diǎn)[1]，在進(jìn)行配電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，準(zhǔn)確的現(xiàn)狀網(wǎng)評(píng)估與分析是必不可少的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)[2]，通過詳細(xì)的分析與評(píng)估計(jì)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(píng)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(shí)長且準(zhǔn)確率低，造成了資金的巨大浪費(fèi)。再加上缺乏對(duì)統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤的校驗(yàn)機(jī)制，使得配電網(wǎng)的評(píng)估與分析存在諸多問題，因此計(jì)算機(jī)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(jì)水平，減輕規(guī)劃人員勞動(dòng)強(qiáng)度方面發(fā)揮作用，但這些軟件并不是針對(duì)配電網(wǎng)統(tǒng)計(jì)評(píng)估的專用軟件，對(duì)于現(xiàn)狀網(wǎng)評(píng)估分析部分的設(shè)計(jì)較為粗糙，難以反映基層網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，并且使用起來較為復(fù)雜，難以調(diào)動(dòng)基層工作人員參與到配電現(xiàn)狀網(wǎng)評(píng)估分析的工作中來。 隨著計(jì)算機(jī)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(duì)城市電網(wǎng)規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)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(shù)據(jù)庫技術(shù)缺乏針對(duì)配電網(wǎng)相關(guān)規(guī)劃指標(biāo)的評(píng)估功能，尤其是諸如接線模式分析，轉(zhuǎn)供率計(jì)算等拓?fù)湎嚓P(guān)的分析功能，并不能直接應(yīng)用于配電網(wǎng)規(guī)劃的評(píng)估與分析工作。同時(shí)由于缺乏系統(tǒng)、科學(xué)的電網(wǎng)分析評(píng)估軟件，對(duì)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(yán)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(jìn)行。 本文針對(duì)傳統(tǒng)條件下配電網(wǎng)評(píng)估中存在的諸多問題，分析對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃的評(píng)估、分析系統(tǒng)的相關(guān)需求，開發(fā)相應(yīng)的配電網(wǎng)統(tǒng)計(jì)與評(píng)估系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫錄入數(shù)據(jù)的數(shù)值與拓?fù)湫ｒ?yàn)，盡可能保證原始統(tǒng)計(jì)信息的正確性，實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)庫的網(wǎng)架拓?fù)浞治龊徒泳�模式識(shí)別，完成現(xiàn)狀網(wǎng)評(píng)價(jià)中相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算，并生成標(biāo)準(zhǔn)化的分析報(bào)表，方便配電網(wǎng)規(guī)劃人員的使用。 1 中壓配電網(wǎng)評(píng)估分析過程及方法 1.1 中壓配電網(wǎng)評(píng)估分析過程 中壓配電網(wǎng)評(píng)估與分析過程包括前期數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)校驗(yàn)與糾錯(cuò)、評(píng)估與分析共3個(gè)步驟。 (1)數(shù)據(jù)收集：數(shù)據(jù)收集可以分為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)收集和運(yùn)行數(shù)據(jù)收集。其中統(tǒng)計(jì)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(fù)荷信息、線路信息、設(shè)備信息、用電信息等。運(yùn)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(yùn)行情況等信息。 (2)數(shù)據(jù)校驗(yàn)與糾錯(cuò)：首先，對(duì)每個(gè)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(duì)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)依據(jù)規(guī)則進(jìn)行校驗(yàn)和糾錯(cuò)，使數(shù)據(jù)庫完整可靠。 (3)評(píng)估與分析：根據(jù)建立的評(píng)估指標(biāo)體系，對(duì)中壓配電網(wǎng)分層級(jí)進(jìn)行單項(xiàng)評(píng)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(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃具有指導(dǎo)意義的評(píng)估結(jié)果。 1.2 區(qū)域中壓配電網(wǎng)評(píng)估分析體系 從圖1中可知，本文將中壓配電網(wǎng)統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)體系分為A網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水平、B負(fù)荷供應(yīng)能力、C裝備技術(shù)水平三個(gè)大類，其中，每個(gè)大類下又分為許多具體的指標(biāo)。A網(wǎng)絡(luò)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(gè)指標(biāo)構(gòu)成B負(fù)荷供應(yīng)能力大類;C1到C4共4個(gè)指標(biāo)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(jì)指標(biāo)、網(wǎng)架分析指標(biāo)和現(xiàn)狀網(wǎng)評(píng)估結(jié)果三個(gè)層次�；窘y(tǒng)計(jì)指標(biāo)包括類別判斷型統(tǒng)計(jì)和數(shù)值求解型統(tǒng)計(jì)，類別判斷型統(tǒng)計(jì)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(jì)主要是統(tǒng)計(jì)線路的長度、截面積、公變、專變重載過載數(shù)目以及聯(lián)絡(luò)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(biāo)體系對(duì)于提高評(píng)價(jià)效率和評(píng)價(jià)效果會(huì)產(chǎn)生直接的影響，本文提出的指標(biāo)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(yīng)性。各項(xiàng)底層指標(biāo)意義明確，計(jì)算所需的指標(biāo)值通過數(shù)據(jù)搜集后統(tǒng)計(jì)獲取，數(shù)據(jù)來源方便且計(jì)算方法簡單。 網(wǎng)架分析指標(biāo)包括拓?fù)漕惙治鲋笜?biāo)和數(shù)值類分析指標(biāo)，拓?fù)漕惙治鲋笜?biāo)主要是識(shí)別接線模式，以便規(guī)劃人員進(jìn)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(biāo)主要是統(tǒng)計(jì)各分區(qū)主干線路長度、線路負(fù)載率、絕緣線長度等。 基于配電網(wǎng)現(xiàn)狀網(wǎng)的相關(guān)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以及網(wǎng)架分析指標(biāo)層的統(tǒng)計(jì)和分析結(jié)果，從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水平，負(fù)荷供應(yīng)能力，裝備技術(shù)水平三大項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算，并根據(jù)需求按照供電分區(qū)或所屬變電站進(jìn)行評(píng)價(jià)結(jié)果的分類整理與規(guī)范化輸出。 2.2 關(guān)鍵算法實(shí)現(xiàn) 2.2.1 配電接線模式識(shí)別算法 基于計(jì)算機(jī)算法的配電網(wǎng)接線模式識(shí)別一直是配電網(wǎng)統(tǒng)計(jì)評(píng)估軟件面臨的技術(shù)難題，尤其是對(duì)于開關(guān)站型或兩個(gè)獨(dú)立單環(huán)網(wǎng)型的雙環(huán)網(wǎng)接線模式識(shí)別，已有配網(wǎng)統(tǒng)計(jì)評(píng)估軟件都未能正確辨識(shí)。由于配電網(wǎng)接線模式識(shí)別流程龐大，此處僅對(duì)識(shí)別架空線的主要流程進(jìn)行說明，電纜線接線模式識(shí)別流程圖以附錄形式給出。 (1)主干接線判斷：以饋線出口為起始點(diǎn)，搜索聯(lián)絡(luò)開關(guān)或平均線徑最粗的供電支路作為該條饋線的主干線。 (2)網(wǎng)架類型判斷：分別統(tǒng)計(jì)線路主干中架空線與電纜線的段數(shù)，段數(shù)較多的線路類型作為網(wǎng)架類型;若二者段數(shù)相同，則歸入非典型接線。 (3)電源個(gè)數(shù)計(jì)算：統(tǒng)計(jì)與主干線相連的聯(lián)絡(luò)開關(guān)個(gè)數(shù)，再加上本回線路自身電源，求得該回線路所連接的電源個(gè)數(shù)。 (4)單輻射接線判別：若電源個(gè)數(shù)為1，則該回饋線被判定為單輻射接線。 (5)N分段n聯(lián)絡(luò)接線判別：統(tǒng)計(jì)該回主干線上所連接的聯(lián)絡(luò)開關(guān)個(gè)數(shù)N與分段開關(guān)個(gè)數(shù)n，若N≤6且n≤3則該回線路的接線模式為N分段n聯(lián)絡(luò);若不滿足上述條件則為非典型接線。 (6)有效的分段開關(guān)：在統(tǒng)計(jì)主干線上分段開關(guān)個(gè)數(shù)時(shí)，只統(tǒng)計(jì)開關(guān)兩側(cè)的網(wǎng)架分段都接有負(fù)荷的開關(guān)。分段開關(guān)統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)n為有效分段開關(guān)個(gè)數(shù)加變電站母線出口分段開關(guān)。 2.2.2 線路轉(zhuǎn)供能力計(jì)算算法 設(shè)如圖4所示線路為待轉(zhuǎn)供線路，其當(dāng)前的負(fù)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(zhuǎn)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(fù)載率。 取剩余容量最大的兩回線路的剩余容量求和，得到可轉(zhuǎn)供電流Isum2max，若Idd小于Isum2max，則該線路為可轉(zhuǎn)供線路，具體的計(jì)算流程如圖5所示。 (1)主干接線判斷：以饋線出口為起始點(diǎn)，搜索聯(lián)絡(luò)開關(guān)或平均線徑最粗的供電支路作為該條饋線的主干線。 (2)待轉(zhuǎn)供線路判斷：對(duì)于某一主干線，若主干線的末尾有聯(lián)絡(luò)開關(guān)與之相連，則該主干線路為待轉(zhuǎn)供線路，否則是無法轉(zhuǎn)供線路。 (3)待轉(zhuǎn)供線路接線模式識(shí)別：根據(jù)接線模式識(shí)別算法的結(jié)果，可以得到待轉(zhuǎn)供線路所屬的接線模式。 (4)待轉(zhuǎn)供線路負(fù)荷電流計(jì)算：從1節(jié)點(diǎn)搜索，碰到的第一個(gè)線路為參考線路，待轉(zhuǎn)供線路負(fù)荷電流Idd為： (2) 式(2)中，Imax為正常運(yùn)行方式最大電流(參考線路)，ρ為負(fù)載率(參考線路)。 (5)對(duì)側(cè)電源隊(duì)列：若線路非N供一備接線模式，則計(jì)算對(duì)側(cè)電源剩余負(fù)荷電流隊(duì)列。 (6)求電流和：計(jì)算對(duì)側(cè)電源隊(duì)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(zhuǎn)供，否則，不可以轉(zhuǎn)供。 (8)備用接線電源：若線路是N供一備接線模式，則搜索出備用接線電源。 (9)備用負(fù)荷電流計(jì)算：對(duì)第8)步中搜索到的備用電源進(jìn)行剩余負(fù)荷電流按照公式(1)進(jìn)行計(jì)算。 (10)比較Idd與Ires的大小，若Ires>Idd，則可以轉(zhuǎn)供，否則，不可以轉(zhuǎn)供。 3 算例分析 本章節(jié)將應(yīng)用“地區(qū)中壓配電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)估分析系統(tǒng)”對(duì)浙江省某地區(qū)的中壓配電網(wǎng)進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，基于軟件對(duì)現(xiàn)狀網(wǎng)的分析評(píng)價(jià)結(jié)果以及近年來新建項(xiàng)目的規(guī)劃報(bào)告，分別計(jì)算得到現(xiàn)狀年和2013年配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水平、負(fù)荷供應(yīng)能力和裝備技術(shù)水平三個(gè)方面的各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，并對(duì)現(xiàn)狀年和規(guī)劃年的配電網(wǎng)性能進(jìn)行對(duì)比分析。 3.1 評(píng)估結(jié)果分析 針對(duì)某地區(qū)中壓配電網(wǎng)，規(guī)劃評(píng)估分析系統(tǒng)可以基于錄入的數(shù)據(jù)完成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水平分析，負(fù)荷供應(yīng)能力分析，裝備技術(shù)水平分析，并分別形成相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)評(píng)估結(jié)果報(bào)表。由于收集到的地區(qū)范圍數(shù)據(jù)受限，現(xiàn)分別對(duì)該地區(qū)2011年和2013年同樣范圍的數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估分析，得到評(píng)估分析結(jié)果。 由表1可以看出，經(jīng)過2012年及2013年的配電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目，使浙江省的評(píng)估指標(biāo)得到不同程度的優(yōu)化，電網(wǎng)性能得以提升。其中，多項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)均較現(xiàn)狀年有明顯的改善。同時(shí)，證明本文提出的地區(qū)中壓配電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)估分析系統(tǒng)是有效的。4 結(jié)論 本文設(shè)計(jì)地區(qū)中壓配電網(wǎng)規(guī)劃統(tǒng)計(jì)與評(píng)估分析系統(tǒng)，首先制定了良好的軟件定位，即專門為配電網(wǎng)規(guī)劃統(tǒng)計(jì)評(píng)估分析而服務(wù)。并且詳細(xì)調(diào)研配電網(wǎng)規(guī)劃需求，制定了完善而有效的數(shù)據(jù)校驗(yàn)與糾錯(cuò)規(guī)則，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)在數(shù)值與拓?fù)涞确矫娴南嚓P(guān)校驗(yàn)，為軟件功能實(shí)現(xiàn)與擴(kuò)展開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)并完成了現(xiàn)狀網(wǎng)統(tǒng)計(jì)三大類指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)與評(píng)估算法，并且在配電網(wǎng)接線模式識(shí)別算法和線路轉(zhuǎn)供能力算法方面有了較大的創(chuàng)新。 參考文獻(xiàn)： [1]辛耀中, 陶洪鑄, 李毅松, 等. 電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型描述語言 E[J]. 電力系統(tǒng)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(píng)估系統(tǒng)及方案設(shè)計(jì)[J]. 現(xiàn)代電力, 2001, 18(4): 64-68 [3]余貽鑫, 王成山. 城網(wǎng)規(guī)劃計(jì)算機(jī)輔助決策系統(tǒng)[J]. 電力系統(tǒng)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(guī)劃工作的復(fù)雜性及新技術(shù)應(yīng)用[J]. 浙江電力, 2004, 23(1): 1-5 [5]Zhongxi W, Xiaoxin Z. 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