探讨农网10kV配电线路经济供电半径

探讨农网 10kV配电线路经济供电半径

韩学渊

国网青海省电力公司果洛供电公司 814000

摘要：本文基于满足负荷需求及各项技术指标的条件下,以供电范围内单位面积所承担的总费用最小为原则,提出了青海地区10kV配电线路经济供电半径。

关键词：农网; 10kV配电线路;经济供电半径

前言：目前我国农村高压配电网络普遍采用10kV电压等级, 10kV配电线路成了向广大农村供电的一个重要环节。但由于过去资金短缺,农村电网网架薄弱,布局不合理,供电半径长、供电质量差,有电送不进,用不上,有的线路长达40 km～ 50km,线损高达30%,电压合格率和供电可靠性无法得到保证,严重阻碍了农村经济的发展。借助农网改造的有利契机,确定10kV线路的经济供电半径,对农村电网的经济运行有很重要的意义。

1.供电半径

1.1供电半径的定义

供电半径是配电线路的一个重要参数，所以选择恰当合适的供电半径具有重要意义。供电半径并不如一般人所想那样是配电线路在空间上的长度，而是专业学术的物理上的距离。

1.2供电半径基本原理

电网线路的供电电压在一定程度上决定了供电半径，在一般情况下，配电线路的供电半径与变压器的供电电压的大小成正比。例如，当两种线路的负载量相同时，10kV的供电电压线路的供电半径要大于0.4kV下的电网配电的供电半径。

从另一方面来说，配电线路的供电半径还取决于配电线路终端用电客户的密集度，通常情况下，用户终端密度越大，为保障线路终端的用户都能够正常用电，配电线路的供电半径越小。例如，在实际的生活中，位于城市中心的电网配电线路的供电半径都比位于郊区的地处郊区的电网配电线路的供电半径要小。这是因为在变压器的供电电压相同的情况下，城市中心的线路终端用户较多，线路的电压下降幅度较大，所以电网配电线路的供电半径要相应的较小，才能满足电网供电的正常运行。

1.3供电半径的计算

从分析单位供电面积所承担的总计算费用与10kV线路供电半径的关系入手,按照经济计量学原理有关投资与消费函数,求取当该费用为最小值时的供电半径值,具有最好的经济效果,故称“经济供电半径”。由于实际电网建设中, 10kV线路的建设还与35kV或110kV变电所的位置有关,而110kV变电所与35kV农村变电所不同,在它的负荷构成中,一般工业负荷所占比重较大;县工业用户的具体分布,对110kV变电所的布点有很大影响。故总计算费用中不考虑110 kV工程部分。总计算费用只包括35kV送变电工程与10kV线路工程建设投资,以及上述各项工程的年费用(折旧维护费及电能损耗费用)。按线路允许电压降7%推算10kV线路的供电半径,与经济供电半径相比较,经验算其结果基本相符;按经济供电半径供电时,其10kV干线末端电压降约为额定电压的7%～ -7%。故一般均可满足线路的电压要求。具体规划工作中,对10kV线路的初期供电半径宜选得适当偏小一些,以利将来负荷发展及满足某些集中负荷的需要;对于农村电网中若有举足轻重的集中负荷、或类似集中负荷的情况,不能再认为是均布的面负荷时,则应另按集中负荷的供电方案单独考虑,且其经济供电半径显然将要缩短一些。变电所的10 kV出线回数按6回考虑。这是因为经分析验算,与其他多种不同回数出线的方案相比,唯6回出线时有着最好的技术经济指标;变电所供电面积按正六边形考虑,故每条10kV干线的供电范围呈等腰三角形。在确定10kV线路经济供电半径的基础上,对变电所10kV出线按正六边型6组出线考虑,使每条10kV干线的供电范围成等腰三角形,保证农网整体经济布局。

2.供电半径对线损率的影响

伴随着城市的发展与不断扩大，居民的用电量需求与日俱增，这对配电网来说是一个不得不面对的巨大的难题与考验。所以，我国在电力方面的经济支配与管理技术需要不断提升，这样才能带来更好的经济效益、解决民生问题。

2.1供电半径过大会增加线损率

协调好供电半径与线损率的关系是一个举足轻重的问题。供电半径不合理的计算会给供电网带来一系列的问题，从而影响到居民的日常生活。供电半径过大是一个常见性的问题。现在无论是乡村还是城市，都在飞速地发展，新农村建设的脚步在一步一步向前迈进，新规划住宅项目数量逐步增多。但是，这些发展同时带来了配电线路产生供电半径过大的问题，从而增加了线损率，导致低电压现象出现，影响供电质量，给居民的日常生活带来了不便。

2.2供电半径取值不合理会提高线损率

供电半径的优化是根据规划期单位供电面积年计算费用综合最小求出的，因而各种经济参数、线路的价格、当时的电价、变电所造价等都对优化供电半径产生影响。所以在取得最佳供电半径值时，需要精准各种参数，一个数字的问题都可能给供电半径最后的取值带来很大的差距。而供电半径的取值错误，会带来不合理的供电现象，以至于提高线损率。线损率是供电企业关注的重点，因为它对经济效益产生很大的影响。所以致力于降低线损率，才能提高电力网的高效运作，带来优质的经济效益。

3.利用单纯形粒子群优化算法实现工程优化

通过长时间的实践研究，数据分析计算，供电技术人员最终选定了单纯形与粒子群优化相混合的算法对最佳供电半径进行计算，降低配电线路供电成本，实现供电系统费用最小化。

3.1多目标粒子群优化算法的优势

工程技术人员在面对工程优化问题时多采用单目标粒子群优化方法，这种单目标粒子群的优化方法在国内外的工程研究中出现的也比较多。目前这种优化方法已经发展成熟，在诸多优化问题中被工程技术人员熟练应用，解决了相应的优化问题。但是这种优化算法仅仅适用于单目标工程的优化，在实际生活中，人们面临更多的是多种目标与约束条件的优化问题，由此技术人员将这一优化算法进一步深化研究得到了多目标的粒子群的优化算法，使得该优化算法适用于更多的优化问题，在生活中能够解决更多的优化工程问题。事实证明多目标粒子群优化方法更具有优越性，实用的解决对象更广泛，更贴合实际问题，能够解决更多的实际优化问题。

3.2 单纯形多目标粒子群优化算法

单纯形多目标粒子群优化算法主要包括机制与操作的结合，这种算法既保留了单纯形优化算法所具备的小范围搜索优势又引入了多目标粒子优化算法的在搜索上具有高效率这一优势。

3.2.1结合的机制

单纯形多目标粒子群优化算法是基于变量随机分布而进行的一种多目标粒子优化算法，离子可以通过跟踪之前确定的两个非劣解对自己进行自我更新。通过对单目标的单纯形粒子优化方法与多目标的单纯形的粒子优化方法进行结合，能够增强粒子优化搜索的效率与准确性，得到更符合要求的非劣解。

3.2.2引有机结合的操作

多目标粒子群优化方法具有较高的搜索效率，能够为单纯形优化方法提供一个搜索的出发点与大致的搜索范围，是单纯形优化能够充分地发挥其小范围强大的搜索能力，所以多目标的优化方法与单纯形优化能够很好地结合在一起，实现最佳非劣解的搜索，实现工程中的优化问题。

3.3单纯形多目标粒子群优化算法的步骤

单纯形多目标粒子群优化算法的步骤主要有：首先要确立其初始化粒子群和非劣解集，然后要按照具体公式计算粒子的速度，对粒子加上其速度，实现对粒子群的更新，再对其非劣解进行更新，对粒子群中的每一个粒子进行更新，就可以得到其最终的最优解。将未更新前粒子群中的数据所对应的经济成本与更新后粒子群所对应的最优解的经济成本进行比对，事实证明，最优解对应最低的经济成本，所以单纯形多目标粒子群优化算法具有真实的运用价值。

4.结语

农网 10kV 配电线路的经济供电半径的确定，分析了供电半径对线损的影响，并提出单纯形多目标粒子群优化算法在供电半径确定过程中的应用和算法，有利于保证农网供电质量，同时在确保成本投入方面有着积极意义。

参考文献

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