李子林 寇春陽

摘 要 長期以來，我國農(nóng)村的配電網(wǎng)的開關(guān)設(shè)計(jì)上就存在使用壽命不長，功能不完善的問題。近些年來，提出了一種新的農(nóng)村配電網(wǎng)開關(guān)的優(yōu)化設(shè)計(jì)思路，這種思路通過對(duì)于線路的轉(zhuǎn)供能力進(jìn)行仔細(xì)的分析，并且在考慮轉(zhuǎn)供線路長度的基礎(chǔ)上，對(duì)于變電站的整體框架進(jìn)行構(gòu)建，延長配電網(wǎng)的全壽命指標(biāo)。本文筆者將立足于當(dāng)前我國農(nóng)村配電網(wǎng)開關(guān)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，并且通過考慮工程約束條件，建立數(shù)學(xué)分析模型，以供廣大同僚參考交流使用。

【關(guān)鍵詞】電力技術(shù) 配電網(wǎng) 開關(guān)優(yōu)化設(shè)計(jì)

我國的農(nóng)村配電網(wǎng)的建設(shè)情況長期上存在著經(jīng)濟(jì)效益低下，投入與產(chǎn)出之間極不均衡，其供電的可靠性有待懷疑等問題。所有這些問題在一定程度上都降低了農(nóng)村配電網(wǎng)的配電水平以及其供電的可靠性。為了對(duì)于農(nóng)村的配電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，需要對(duì)于配電網(wǎng)的開關(guān)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本原理就是通過在線路上安裝一定的環(huán)網(wǎng)設(shè)備例如聯(lián)絡(luò)開關(guān)等?？梢蕴嵘r(nóng)村配電水平，減少農(nóng)村的停電情況以及停電的時(shí)間，并且線路上的分段開關(guān)還可以起到分割配電網(wǎng)中的故障設(shè)施的作用。以下筆者將對(duì)于農(nóng)村配電網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行更深一步的探討。

1 概述農(nóng)村配電網(wǎng)開關(guān)優(yōu)化設(shè)計(jì)

隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，對(duì)于農(nóng)村的配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)也逐步得到了國內(nèi)外電力研究人員的重視，對(duì)于農(nóng)村配電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅僅能夠提升網(wǎng)絡(luò)開關(guān)的效率，還可以節(jié)省電力建設(shè)的成本，起到促進(jìn)農(nóng)村人民生活水平的目的。對(duì)于農(nóng)村配電網(wǎng)開關(guān)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)需要綜合考慮各類條件，包括對(duì)于開關(guān)安裝位置以及開關(guān)的數(shù)量范圍等等。在保證供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)于農(nóng)村配電網(wǎng)供電效率的提升。并且，基于全壽命管理的思考方法，對(duì)于農(nóng)村配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)以及規(guī)劃進(jìn)行討論，計(jì)算其中所需要的總成本。以供電的最優(yōu)效率來建立目標(biāo)函數(shù)，采用二分法對(duì)于配電的方案進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，并且確定在實(shí)際供電中所需要的開關(guān)數(shù)量是對(duì)于農(nóng)村配電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

之所以將農(nóng)村的配電網(wǎng)與城市的配電網(wǎng)分開來進(jìn)行研究，其主要的原因就是農(nóng)村的配電網(wǎng)和城市的配電網(wǎng)存在著根本的不同。例如，城市配電網(wǎng)的電路負(fù)荷較大，并且配電較為分散，而農(nóng)村配電網(wǎng)則恰恰相反，從造價(jià)和運(yùn)行成本上來看，明顯是農(nóng)村配電網(wǎng)較高，然而其投入與產(chǎn)出之間的不均衡性也是相當(dāng)明顯的。并且，最為關(guān)鍵件的一點(diǎn)就是，由于我國大多數(shù)的農(nóng)村處于山區(qū)地帶，因此這對(duì)于電網(wǎng)的配置上造成了較高的難度，其電路檢修起來也比城市的電網(wǎng)工作更為復(fù)雜和困難。

傳統(tǒng)的對(duì)于農(nóng)村配電網(wǎng)開關(guān)的設(shè)計(jì)對(duì)于上述的問題考慮欠妥。因此，在整體上降低了農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)的供電水平，加劇了對(duì)于電路進(jìn)行維修以及管理的難度。與農(nóng)村的實(shí)際需要嚴(yán)重不符，因此需要探索對(duì)于農(nóng)村配電網(wǎng)開關(guān)優(yōu)化設(shè)計(jì)的新方法。

2 農(nóng)村配電網(wǎng)開關(guān)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

對(duì)于農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究需要綜合考慮實(shí)用性以及節(jié)約性兩大指標(biāo)。

2.1 實(shí)用性

在農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)中建立開關(guān)優(yōu)化裝置，提升農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)供電的穩(wěn)定性，在一定程度上降低供電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障的可能性，減少線路發(fā)生停電的可能。

2.2 節(jié)約性

節(jié)約性主要是針對(duì)農(nóng)村配電網(wǎng)的開關(guān)優(yōu)化設(shè)計(jì)，在保證整體的供電時(shí)間的基礎(chǔ)上，提升供電的可靠性，并且通過減少開關(guān)的數(shù)量，對(duì)于線路進(jìn)行優(yōu)化配置，能夠在最大限度上節(jié)約電力建設(shè)企業(yè)的成本，并且實(shí)現(xiàn)效益最高。

然而，對(duì)于配電網(wǎng)開關(guān)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)還需要另外考慮電路的電源規(guī)劃，以及線路的負(fù)載承受極限等等問題，并且通過考慮各種工程條件，對(duì)于目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，確立農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)的投資水平。

建立在新型的農(nóng)村配電網(wǎng)的開關(guān)優(yōu)化設(shè)計(jì)建立在變電站的相互聯(lián)絡(luò)上，考慮到農(nóng)村地區(qū)的電路負(fù)荷密度大，需要對(duì)于農(nóng)村變電站的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和考慮，并且，對(duì)于農(nóng)村的變電站進(jìn)行初始網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建完畢之后，還需要工程人員進(jìn)一步結(jié)合農(nóng)村供電線路長的特點(diǎn)，對(duì)于變電站的架構(gòu)進(jìn)行完善。理想的農(nóng)村配電網(wǎng)開關(guān)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的關(guān)鍵就是保證總體供電的穩(wěn)定性的前提下，實(shí)現(xiàn)變電站之間的互相聯(lián)系，這種理想的設(shè)計(jì)模型能夠從根本上降低電力建設(shè)單位對(duì)于配電網(wǎng)絡(luò)的痛投入，同室提升其相應(yīng)的收益。對(duì)于變電站的構(gòu)架建立需要從以下幾個(gè)方面來實(shí)施。

2.3 分區(qū)加權(quán)

分區(qū)加權(quán)是一種常見的對(duì)于變電站構(gòu)架進(jìn)行分析的數(shù)學(xué)模型。這種模型的具體建立方法需要統(tǒng)計(jì)在一定區(qū)域內(nèi)所有變電站的數(shù)目，之后選取幾個(gè)具有代表性的供電站，利用坐標(biāo)表示其地理位置。之后通過建立扇形統(tǒng)計(jì)圖，對(duì)于每個(gè)變電站的權(quán)重進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，必要的時(shí)候可以通過矩陣對(duì)于數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析。

2.4 建立約束條件

為了在一定程度上減小電路中某個(gè)位置出現(xiàn)的故障對(duì)于整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)造成的影響。需要在故障發(fā)生的位置設(shè)置一定的隔離段，通過轉(zhuǎn)移線路之間的電量，使得整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)不至于崩潰。并且，通過這種方法，可以對(duì)于線路的轉(zhuǎn)供電量進(jìn)行控制，避免出現(xiàn)不必要的電力資源的浪費(fèi)情況。因此，需要建立對(duì)于線路轉(zhuǎn)供能力的約束條件，對(duì)于線路的總長度進(jìn)行控制。

2.5 變電站之間的聯(lián)絡(luò)方法

通過對(duì)于各種約束條件進(jìn)行綜合考慮，實(shí)現(xiàn)對(duì)于變電站之間相互聯(lián)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)。

2.6 全壽命周期考慮

對(duì)于全壽命的周期成本進(jìn)行考慮也是優(yōu)化農(nóng)村配電網(wǎng)開關(guān)設(shè)計(jì)中重要的一項(xiàng)環(huán)節(jié)。對(duì)于全壽命周期成本進(jìn)行考慮需要電力工程人員首先考慮設(shè)備的一次投資的水平，通過建立設(shè)備的一次性投資的方程，探討施工的安裝成本以及規(guī)劃項(xiàng)目的總成本。除此之外，對(duì)于配電網(wǎng)的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用進(jìn)行研究也是必不可少的。

2.7 合理設(shè)計(jì)爬電比距

爬電比距是設(shè)計(jì)10kv開關(guān)柜的重要參數(shù)，合理設(shè)計(jì)爬電比距能夠保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)10kv開關(guān)柜中的各組件和其支持絕緣件的外絕緣爬電比距為純瓷絕緣的時(shí)候應(yīng)不小于18mm/kv，為有機(jī)絕緣的時(shí)候應(yīng)不小于20mm/kv。電力企業(yè)要嚴(yán)格控制組配件的規(guī)格，確保電力系統(tǒng)的優(yōu)越性和穩(wěn)定性。

3 結(jié)束語

綜上所述，通過對(duì)于農(nóng)村配電網(wǎng)的開關(guān)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，并且提出相應(yīng)的研究方法，可以解決農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)在配電方面存在的問題，提升供電的穩(wěn)定性。

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作者單位

國網(wǎng)阜新彰武縣供電公司 遼寧省彰武縣 123200