（國網(wǎng)上海浦東供電公司，上海 200122）

據(jù)中電聯(lián)發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2019年上半年我國電網(wǎng)工程累積完成投資額高達1644億元，全國基建新增220kV及以上變電設備容量為1.32億kV·A，新增220kV及以上輸電線路1.63萬km。電網(wǎng)建設項目數(shù)量的增加對于電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性提出了更高的要求，因此還需針對其輸電線路運行狀態(tài)進行動態(tài)監(jiān)測。

1 智能電網(wǎng)線路規(guī)劃的基本思路分析

1．1 總體調度目標

智能電網(wǎng)的建設目標是促使電力系統(tǒng)由分散供應朝向高度整合方向轉型，實現(xiàn)電網(wǎng)各項核心業(yè)務的協(xié)同交互，使電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃設計、動態(tài)監(jiān)測、決策控制等功能得以顯著提升，通過提高廣域范圍內的狀態(tài)感知測量精度，便于實現(xiàn)對電網(wǎng)系統(tǒng)運行故障的有效預判與風險評估，進一步推動電網(wǎng)的穩(wěn)定高效運轉。在線路規(guī)劃設計層面，需采用雙向通訊智能電表控制負荷的連接或斷開、記錄波形數(shù)據(jù)、監(jiān)測電流電壓變化情況，借助供電線路重構、保護裝置整定等方式進行線路規(guī)劃，并綜合考察無功優(yōu)化、分布式電源接入、電能質量等因素，實現(xiàn)智能電網(wǎng)線路的科學規(guī)劃。

1．2 規(guī)劃設計原則

采用先進設計理念與技術手段進行智能電網(wǎng)輸電線路的規(guī)劃設計，需遵循以下四項原則：其一是智能化原則，應綜合運用衛(wèi)星定位、激光三維測量等先進勘測技術構建三維地理信息平臺，借此開展輸電線路的規(guī)劃設計，利用不同功能模塊進行基礎、導地線、絕緣子等構件的設計，并將設計結果予以直觀呈現(xiàn)，依托網(wǎng)絡化平臺實現(xiàn)重要數(shù)據(jù)、技術資料的移交與共享。其二是可控化原則，依托在線監(jiān)測、數(shù)字化巡檢等模式實現(xiàn)對輸電線路運行狀態(tài)的監(jiān)測，動態(tài)評估運行風險，實現(xiàn)線路運行的可控化。其三是標準化原則，基于全生命周期管理理念實現(xiàn)對輸電線路、輸電設備的一體化管理，保障實踐結果的標準、規(guī)范性。其四是現(xiàn)代化原則，基于互聯(lián)網(wǎng)搭建輸電線路規(guī)劃設計的共享平臺，將線路規(guī)劃設計、建成運行過程中涉及的重要信息進行實時共享，為智能電網(wǎng)的現(xiàn)代化建設提供有力支持。

2 智能電網(wǎng)輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的具體規(guī)劃設計策略探討

2．1 系統(tǒng)規(guī)劃設計

本文基于GIS技術進行輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的設計，配合PMS系統(tǒng)實現(xiàn)對輸電線路運行狀態(tài)的實時監(jiān)測，進而針對其運行狀態(tài)數(shù)據(jù)進行綜合分析，以此為電力調度、電力運行等決策的制定提供參考依據(jù)。同時，電力工作人員可以利用輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)獲取到線路狀態(tài)參數(shù)等信息，依據(jù)反饋信息開展系統(tǒng)檢修維護工作，不僅可以提高線路運行的穩(wěn)定性與可靠性，還能夠為電力生產(chǎn)、信息統(tǒng)計分析與管理部門工作的開展提供有價值的信息。此外，在狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)設計的過程中涉及電力調度、電力需求等信息的統(tǒng)計分析，結合線路實際運行情況進行后續(xù)輸電線路規(guī)劃方案的制定，進一步為后續(xù)輸電線路規(guī)劃設計、預警工作提供實時參考信息。

2．2 功能模塊設計

（1）狀態(tài)數(shù)據(jù)調整模塊?；趨^(qū)域范圍內實際用電需求進行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的模塊化設計，負責在系統(tǒng)運行過程中采集氣象條件、導線溫度、桿塔傾斜度等狀態(tài)數(shù)據(jù)，利用網(wǎng)絡平臺進行狀態(tài)數(shù)據(jù)的共享，依托反饋結果實現(xiàn)對輸電線路的合理規(guī)劃，并且在接入狀態(tài)數(shù)據(jù)的同時調用區(qū)域范圍內的雷電監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而預先規(guī)避雷電對輸電線路運行狀態(tài)的影響，保障輸電線路的運行效能。

（2）狀態(tài)信息輸出模塊。該模塊用于收集系統(tǒng)運行過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)，經(jīng)由統(tǒng)計分析后將分析結果連同輔助數(shù)據(jù)共同輸入到PMS模塊內，依據(jù)狀態(tài)信息生成反饋結果，以此保障輸電線路的穩(wěn)定運行。

（3）診斷結果顯示模塊。該模塊主要用于展示各類監(jiān)測信號結果，基于無線網(wǎng)絡通訊技術實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳輸，利用OMSD模塊進行監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析處理，生成數(shù)據(jù)診斷結果，并利用PMS系統(tǒng)進行在線監(jiān)測信息的實時顯示，供監(jiān)控中心查詢有關設備的位置、運行狀態(tài)圖像等信息，結合具體故障類型、特征定位故障所處位置，進而提高設備檢修維護效率，保障智能電網(wǎng)輸電線路的安全高效運行。

2．3 GIS 技術的應用

利用GIS技術進行輸電線路運行狀態(tài)監(jiān)測，可實現(xiàn)對輸電線路覆蓋區(qū)域的地理特征、地形條件的實時查詢，并綜合收集區(qū)域范圍內的雷電、大風、冰雹等氣象信息，以此為智能電網(wǎng)線路的規(guī)劃設計與施工建設提供重要參考信息，進而實現(xiàn)對變電站及電氣設備的一體化管理。具體來說，利用GIS技術掃描輸電線路覆蓋區(qū)域的地形地貌圖像，配合電網(wǎng)開發(fā)部門構建GIS系統(tǒng)平臺，平臺內部涵蓋激光掃描、區(qū)域開發(fā)、直升飛機等系統(tǒng)，其中激光掃描系統(tǒng)主要負責收集所在區(qū)域的地形三維信息，將信息進行綜合統(tǒng)計分析后存儲在系統(tǒng)內部；區(qū)域開發(fā)系統(tǒng)主要負責將收集到的GIS數(shù)據(jù)、可視化數(shù)據(jù)應用在地理模型中，生成動態(tài)地理信息，為線路規(guī)劃設計提供重要參考依據(jù)；直升飛機系統(tǒng)主要為線路規(guī)劃設計提供必要的儀器設備與人員，發(fā)揮空中載體對地面線路敷設的支持作用。

2．4 通信線路敷設方法

（1）通信線路設計。在智能電網(wǎng)通信線路規(guī)劃方面，應綜合考慮區(qū)域地形、使用材料、使用設備等因素，并加強對施工人員技能水平、綜合素質的考察，確保符合線路建設需求，通過針對上述信息進行綜合分析，編制出高質量、低成本、安全性強的通信線路設計方案，進而為智能電網(wǎng)建設提供重要的數(shù)據(jù)支持。同時，還應加強對通信線路施工環(huán)節(jié)的把控，由管理人員結合線路建設情況進行施工進度、施工成本、安全質量等要素的控制，完成施工組織計劃的編制，明確重點工序與關鍵目標，避免因外界環(huán)境干擾或施工過程操作不當?shù)纫蛩赜绊懲ㄐ啪€路的規(guī)劃設計質量。

（2）敷設方式選取。通常在架空線路工程通信線路起點的設計上，主要選取終端桿位置設為起點，并在施工流向選擇方面選取一端到另一端或由兩端到中間的設計方式。在正式開展線路敷設時，還應結合不同線路的設計方法選取敷設方式，例如當利用直埋工程法進行線路設計時，可以選取終端位置作為施工起點，該方法既具有良好的靈活性，還可以選取多種不同的架空方式，有助于進一步提高光纜配置精度，從而加強線路設計的合理性。

2．5 仿真策略與評估結果

（1）仿真策略。基于蟻群算法進行輸電線路規(guī)劃仿真策略的設計，以位于輸電線路上的負荷節(jié)點作為起點，每一負荷節(jié)點對應一條主干線路，經(jīng)由螞蟻釋放、爬行實現(xiàn)各線路上遺留信息素的共享，在多次反復循環(huán)后即可得出全局最優(yōu)結果，并以此作為線路規(guī)劃設計的方案。設螞蟻m在t時刻出發(fā)，由起始點i向其相鄰節(jié)點j做運動，則其狀態(tài)轉移概率的計算公式為：

（2）仿真結果。選取某容量為2×40MVA的高壓變電站作為研究對象，該變電站供電區(qū)域的主干線路為LGJ-240設每一窩蟻群的規(guī)模為40、各路徑的信息素數(shù)值為1、迭代次數(shù)為500，通過輸入不同負荷節(jié)點的坐標數(shù)值計算出其負荷變化，其中負荷最大值為712kW、最小值為267kW。通過觀察其仿真結果可以發(fā)現(xiàn)，采用蟻群算法進行線路規(guī)劃設計具備良好的收斂性，經(jīng)由500次迭代后可以有效實現(xiàn)數(shù)據(jù)優(yōu)化，依據(jù)負荷數(shù)據(jù)的對比分析選出最優(yōu)規(guī)劃線路，為線路規(guī)劃設計方案的編制提供重要參考。

（3）系統(tǒng)評估。為進一步檢驗線路規(guī)劃設計的合理性，在此選取5項一級指標與14項二級指標進行系統(tǒng)評估，其中一級指標主要包含供電可靠性、安全性、經(jīng)濟性、適應性與協(xié)調性，基于各一級指標進行二級指標設計，包含平均停電頻率、停電持續(xù)時間、電網(wǎng)擴展裕度等信息，以此構建綜合評價指標體系，并采用AHP逐層計算方式進行評估算法的設計，其計算公式為：

通過分析系統(tǒng)評估數(shù)據(jù)可以預測到，其規(guī)劃方案實施后將有效減少單輻射線路數(shù)量，提高區(qū)域范圍內線路的環(huán)網(wǎng)化率與可轉供電率，依靠科學合理的網(wǎng)架結構進一步提高區(qū)域范圍內的負荷供應能力，為供電可靠性提供有力保障。

3 結語

智能電網(wǎng)線路的規(guī)劃設計是一項復雜工程，涉及輸電線路、通信線路等多種建設項目，電力企業(yè)管理人員務必要加強對電路運行實際狀況的調查，綜合收集環(huán)境、地形、人流量等信息，實現(xiàn)對輸電線路運行狀態(tài)的有效監(jiān)測，進一步提高線路規(guī)劃設計的合理性與可行性，推動電網(wǎng)建設的智能化、健康長效發(fā)展。