中壓配電網(wǎng)規(guī)劃評(píng)估分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(guò)程現(xiàn)有的問(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)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(wèn)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(guó)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(zhǎng)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(wèn)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(lái)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(lái)。

　　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(kù)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(wèn)題不能定量給出問(wèn)題的嚴(yán)重程度與問(wèn)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(wèn)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(kù)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(kù)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(guò)程及方法

1.1 中壓配電網(wǎng)評(píng)估分析過(guò)程

　　中壓配電網(wǎng)評(píng)估與分析過(guò)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(lái)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(lái)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(kù)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(kù)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(wèn)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(zhǎng)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(zhǎng)度、截面積、公變、專變重載過(guò)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(jiǎn)單，能夠全面刻畫配電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展過(guò)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(guò)數(shù)據(jù)搜集后統(tǒng)計(jì)獲取，數(shù)據(jù)來(lái)源方便且計(jì)算方法簡(jiǎn)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(zhǎng)度、線路負(fù)載率、絕緣線長(zhǎng)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(shuō)明，電纜線接線模式識(shí)別流程圖以附錄形式給出。