摘要：本文介紹了配電網規劃研究的發展和現狀，包括我國城市配電網所存在的問題，配電網架規劃研究的意義，在配電網規劃中所采用的模型以及對模型的化簡，然后介紹了配電網規劃的優化方法，并在分析的基礎上得出了優化算法在工程中適用的結論。

　　關鍵詞：配電網規劃 模型 優化方法

　　1 引言

　　隨著國民經濟的發展和人民生活水平的提高，對配電網的供電能力、供電質量和供電可靠性的要求也越來越高，那么現有的城鄉電網己經不能適應經濟發展的要求。然而我國對于電網的投資差不多一半都在電源側，而對于輸電線路的投資又多于配電網絡的投資，因而也就造成了我國城市配電網的發展比較落后，跟不上整個城市經濟建設的要求。

　　對于我國的城市配電網來說還存在著一些比較普遍性的問題，如配電網架結構薄弱，電力設備陳舊、事故率高，線路過載嚴重、可靠性低、電壓質量低等等一系列的問題。具體可以劃分為以下幾點：

　　(1)中壓配電網網架結構薄弱

　　(2)城市配電網技術落后，配電網絡自動化水平較低。

　　(3)線路損耗率高，電壓質量較低。

　　(4)電網供電可靠性差，電網規劃不盡合理。

　　2 城市配電網規劃研究的意義

　　我國的配電網規劃與設計，主要是由規劃人員的經驗和對一些電網的局部計算的來進行，在有限的條件下解決線路過載，負荷增加，電壓質量底等出現的一系列的新的問題。那么對于規模日益擴大的配電網，這種規劃與設計的方法越來越不能夠滿足配電網的合理建設和經濟運行。由此看來，全面的規劃優化配電網架結構，一方面能夠降低網絡損耗，另一方面能夠有效的降低投資和維護的費用。

　　3 城市配電網規劃所采用的模型

　　以下三種模型是配電網規劃中經常采用的模型

　　(1)單階段模型

　　單階段模型是一種假設負荷在規劃的時間段內不變的靜態模型，它無須考慮配電設備在規劃期內投入的具體時間。

　　(2)多階段模型

　　多階段模型是一種考慮負荷在規劃時間段內變化的動態模型。

　　(3)不確定規劃模型

　　傳統的配電網規劃優化方法是通過選擇其中一個預想環境，采用該環境下的已確定的參數求得該環境約束的，相對經濟指標最優的確定方案。

　　4 城市配電網模型的簡化

　　由于配電網規劃所具有的多目標性、不確定性、非線性、動態性等特點，使得配電網規劃成為一個非常復雜的、大規模的最有組合問題。因此不論是應用數學規劃方法還是求解模型都需要進行一系列的化簡。那么對于模型來說就需要進行一些條件的簡化。

　　(1)只考慮單階段配電網的規劃，而不考慮動態多階配電網規劃。

　　(2)只考慮以費用為目標的單目標配網規劃，而不考慮多目標配網規劃。或是即使考慮了多個目標，但是通過其他目標規算成為費用目標，從而實現有多目標向單目標配電網規劃的轉化。

　　(3)對模型的非線性進行線性化近似。概括起來，線性化主要有兩種：對目標函數進行線性化近似和對約束條件進行線性化進行近似。

　　(4)減少目標函數的費用項。系統的費用主要包括變電站的固定費用和變化費用，以及饋線的固定費用和變化費用項。

　　(5)減少約束條件數。在配電網規劃中通�？紤]基爾霍夫第一定律;基爾霍夫第二定律;設備的容量約束，包括變電站的容量約束和設備的容量約束;電壓降約束;可靠性約束;輻射狀網絡約束等。

　　(6)采用解耦的方法。主要包括問題的解耦和配電網絡的解耦。常用的問題解耦方法有：采用Benders分解法將配電網規劃問題分解成投資子問題和運行子問題。將配電網規劃分成兩個階段：變電站規劃和饋線規劃。再將多個配電網規劃問題分解成多個單階段配電網規劃子問題，分別求解各個子問題并進行相互協調。常用的配電網解耦方法是將整個配電網絡按照變電站解耦成幾個子網，然后分別規劃并且相互協調。

　　(7)只考慮確定的配電網規劃而不考慮規劃的不確定性。

　　通過以上簡化模型時考慮的幾種條件，對于整個復雜的大型配電網來說，就能夠在一定程度上對復雜的配電網模型進行簡化。

　　5 城市配電網規劃的優化方法

　　配電網規劃的數學規劃方法包括確定性方法和不確定性方法。其中，確定性方法又包括線性規劃法、非線性規劃法、動態規劃法、網流規劃法;而不確定性方法有模糊規劃法、場景分析法、風險度估計法等。

　　1.配電網數學規劃優化方法

　　(1)線性規劃法。在眾多的規劃法中，線性規劃發是研究最早，也是最為成熟的一種數學優化方法。它在配網中的應用幾乎涵蓋了配電網早、中期的大部分研究領域。線性規劃法又可以分為運輸模型、線性規劃、整數規劃、混合規劃等。

　　(2)不確定性規劃法。目前，在配電網中考慮不確定性主要有三種方法。他們分別是：

　　第一種方法是模糊數學理論。主要是建立以模糊供電總成本最小為優化目標，通過計算電網故障狀態下的模糊電量不足期望值計算模糊缺點成本最后利用遺傳算法產生動態化解。模糊數學理論在考慮多種不確定信息的基礎上進行的電網規劃，能夠達到一些理想的效果。

　　第二種方法是場景分析法。場景分析法并不是對直接對配電網規劃的不確定性因素進行建模，而是在未來規劃的時間段內進行預想各種可能的確定性場景，然后在不同場景下進行進行常規的配電網規劃。，考慮對各種場景都具有較高適應性的電網規劃，從而得到對各種場景有較高適應性的最優柔性方案。

　　第三種方法是風險評估法。這種方法是通過對可能出現的不確定性情形進行評估和考慮，確定各個方案的風險率，然后進行確定性的電網規劃，從而得到最優的柔性擴展方案。

　　城市配電網啟發式規劃優化方法。

　　(1)傳統的啟發式方法。傳統的啟發式方法通�；�于系統某一性能指標對可行路徑上線路參數的靈敏度，并根據一定的原則，逐步迭代直到滿足要求為止。這種方法在配電網規劃中的應用主要是結合“支路交換”進行的。所謂的支路交換是指：對輻射狀配電網，通過添加一條支路來形成一個環，然后斷開另一條支路以恢復其輻射狀結構。重復該過程，直到任意支路交換都不能使目標函數減小為止。

　　(2)專家式啟發方法。啟發式專家系統可以說是傳統啟發式方法的發展。它與傳統的啟發式方法傳統的啟發式方法的不同式在規劃中引用了專家的經驗，這樣一來就可以方便規劃人員參與到規劃決策中去。在這里需要指出的是，專家人員不是用來代替規劃人員的，而是利用存放在數據庫中的知識和基礎數據，并通過推理機推理，給規劃人員以最優的規劃方案。最終規劃方案的確定還是由規劃人員來確定的。

　　(3)隨機規劃方案(也叫現代啟發式方法)。它包括人工神經網絡ANN( Artificial Neural Network )、模擬退火算法SA (Simulated Annealing)、遺傳算法GA (Genetic Algorithm)、進化規劃法EP(Evolutionary Programming)、Tabur搜索法TS (Tabur Search)、蟻群最優法ACO(Ant Colony Optimization )、等等�，F代啟發式方法是一種通用的優化算法。它的另外的一個重要特點是這些方法都能實現并行計算。由于現代啟發式方法在求解組合最優問題時所表現的卓越性能，在過去的20十年中受到了人們的關注。然而它同樣也具有不足之處就是當配電網的節點比較多時不可不免的出現“維數災”的問題。

　　綜上所述，在配電網優化規劃的各種方法中，總的來說可以分為數學規劃和啟發式算法兩大類。在隨機規劃方案中的人工神經網絡算法、模擬退火算法、遺傳算法和蟻群算法在現在的配電網規劃中用的較多。

　　7 結論

　　在配電網規劃的過程中，對于規劃問題計算效率似乎并不重要，但是如果在配電網規劃中負荷節點多的情況下，若使用遺傳算法則會不可避免得遇到“維數災”的問題。更重要的是，實際上任何一種規劃設計方案都是規劃人員確定了設計思路和所處環境下進行建設的，所以說對于規劃人員在隨著環境的變化以及具體的限制因素發生變化時，其設計思路也要相應的發生變化。因此要求優化規劃算法具有較高的計算效率，這樣才能給規劃人員的設計思路和調整方案帶來較快的的響應時間。

　　通過一些實例分析表明：對于配電網的規劃問題，盡管存在著大量的局部最優解，但是大部分局部最優解與全局最優解的結果相差不大，因而可以作為工程的近似最優解是完全可行的。

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