优化理论在城市配电网变电站选址中的应用

优化理论在城市配电网变电站选址中的应用

王可勇

摘要：城市配电网是电力系统的重要负荷中心，也是城市现代化建设的重要基础设施之一。对城市配电网进行科学合理的选址规划，能够保证配电网建设改造的合理性和电网运行的安全性和经济性。本文以此为背景，针对城市配电网变电站选址优化进行了探讨。

关键词：优化理论；城市基建；配电网；变电站；选址

引言

变电站新建设规划时，需要考虑的内容多，涉及面广，环节复杂多变，再加上城市发展造成的变数等等，使得变电站选址规划十分复杂，工作量巨大，想要获得优化可行的实施方案需要经过大量的勘察、设计、优化、评价等，在有关专家的指导下才能形成。毕竟提交待审的方案具有较强的个人主观性，考虑的问题也不够细腻和全面，需要专家进行深入分析与评价，才能挖掘出方案中存在的漏洞与不足，从而保证变电站选址方案具有较强的可行性。

1配电网变电站选址程序

城市发展离不开电力系统，而且随着城市不断扩张，电力系统的负荷越来越大。为了保证供电稳定性，城市供电网建设至关重要。在电力系统发展规划中，城市配电网规划其不可分割的重要部分。具体的配电网选址包括三项内容：

（1）根据城市现行负荷电量与规划发展所需要电量来进行负荷预测，从而明确各区域小范围内的电力负荷范围，同时将高耗电区位进行点位标记；

（2）通过负荷预测来判断变电站的合理地点，变压器容量大小，变电站工程耗资及投产日期等等；

（3）完成前两项工作内容后，进行城市配电网优化设计，将变电站、中线、电压等级等进行科学设计与优化，从而给出最佳的建设方案。

2变电站选址规划的重要性

在城市配电网中，通过变电站来实现电压转换，为城市输送稳定合格的电力。由于变电站自身拥有较多的结构，如配电器、变压器、控制设施、保护设施等等，这些设施和设备需要一定的隔离空间安全保障。选择变电站位置时，要结合变压器的功能、变电站的危害、变电站的负荷以及设备设施的物理空间等进行优化设计。合选的变电站位置，能够直接优化网络构架，保证电网的节能性，减少电网无功消耗等，还能为电网的无功补偿设备的应用提供较好的位置选择，从而保证电网的稳定与安全。可见，变电站位置优化选择是十分精细的工作，需要全面考虑相关环节，综合相关影响因素，合理地规划才能实现配电网的经济性，高效性和稳定性，为城市发展提供优质的电力供应。反之，变电站位置不科学，不但增加损耗，还会产生安全问题，影响生活生产。

3影响变电站选址规划的因素

变电站位置选择是电力系统规划发展的重要环节，特别是对配电网的效率和损耗以及安全性来说，其位置更为重要。变电站位置直接关系到配电网的负荷能力和安全性，现将选址原则进行简要的分析：

3.1满足负荷中心就近原则

所谓的就近原则是指变电站选址要接近城市负荷中心。负荷中心距离城市用电距离最短，线路辅设最为经济，而且损耗也最小。同时，就近建站还可以将配电网的供电半径最小化，从而提高配电网的整体安全性和供电质量。当选址存在征用补偿时，在经济条件不允许的条件下，可以就近选择合适的地点，并重新进行经济性、损耗性、影响性、稳定性等方面的考量，从而确定最佳的变电站位置。

3.2满足城市近远期用电负荷原则

进行变电站选址时，城市用电负荷是主要参考因素。在进行预测时，无法精准地统计城市近、中、远期用电负荷的变化规律，只能给出一个可能的预测结果，这种不确定的预测结果固定选址必将产生较大的误差，从而无法满足城市发展需要。因此，在选址时，最好根据负荷增长需要预留站址，面积以远期发展规划为标准进行预留。一旦城市发展较快产生负荷中心转移的情况，在选址时要考虑这种可能性，必要时进行选址偏移，以最终的负荷中心为选择，从而满足城市未来用电。

3.3远离特殊地貌或建筑原则

变电站出线向外输送电力，所经过的地方需要不影响交通、不影响城市发展，还要尽量少受特殊地貌如河流、山脉、村庄等影响。

3.4考虑环境的稳定性

变电站选址建设后，具有长期使用的特性，因此，在规划时一定要将环境影响因素考虑在内进行选址。这里的环境是不仅包括地形、地貌，还包括气候因子、地质特征、土地流转、辐射隔离以及人文传统等等。综合考虑环境因素后，才能降低变电站与周围产生矛盾，降低污染影响，避免产生不必要的纠纷，从而保证变电站投入使用后能够稳定安全运行。

3.5远离公共通信设施原则

变电站本身具有电离效应，电磁效应以及电位变化等特征，这些特征对附近的公共通信设施能够造成一定的谐波影响，从而干扰通信质量，使依靠通读为主要工作内容机场调度、通讯服务、军事设备以及其他设施产生干扰甚至损坏，从而产生较大的通信故障，产生不良影响范围较广。所以，变电站必须远离公共通信设施，做到必要的隔离防护，并通过评测来获得建站许可。

此外，变电站选址时还要遵循方便操作，维护安全，设备进出自如的原则。主要是靠近道路，空间足够，与污染区、易燃易爆区保持足够的安全距离，能够符合预防不可抗力灾害的要求。

4变电站选址规划方法

在变电站进行选址规划专家进行评审时，也是对众多方案通过比较分析，从经济性、操作方便性、影响性、效益性、可行性等等方面进行综合评价，从而解决变电站规划中存在的问题，保证规划质量可靠，安全可行，从而保证规范能够顺利实施。

4.1从技术环境考虑

从技术和环境进行双重选择，从而保证变电站位置具有较强的优越性。只考虑其中一种因素而忽略其他因素的影响，往往给变电站带来较大的不利影响，如危险性高、损耗高、耗资高等等。

4.2模型计算法

应用数学模型来进行选址优化。在变电站分支定界时，运用数学模型如运输模型能够产生较好的应用效果。但其缺陷是只能对小规划的分支定界问题进行应用。

4.3图像模型选址法

利用图像构建模型帮助变电站进行选址设计。该方法对于老站改造来说，应用意义不高。而对于新站规划应用效果良好，因此，方法广泛应用性差。另外，应用数量模型方法进行规划。这种方法将变电站涉及的容量、负荷、服务区域等通过数量模型进行优化，使规划更方便。但其先决条件是选址要明确具体，并在模型前给出。所以此方法缺点也十分明显。

4.4智能选址法

运用启发式方法和人工智能/专家系统方法进行规划计算。该方法在理论上可以较好地确定变电站选址。但是实际环境存在较大影响时，如商业街区、居住小区、桥梁等影响其安全性时，可考虑绕行或重新进行选址。

4.5自动寻优法

此方法先进行用电预测，然后对大范围内的可选地址进行搜索和评估，从而给出优化的选址方案。此方法适用于电网结构复杂、范围内变电站多、计算量较高时，运用平面中位和试探组合法进行优选，所得规划方案也具有较强的可行性，在实际建设中应用效果良好，能为城市规划变电站选址定容提供优化方案。

5结束语

变电所选址是配电网规划的重要组成部分，其位置是否合理除直接影响变电所工程投资和运行经济效益。而变电站的选址因素涉及负荷分布、现有电网状况、线路走廊、所址地形地质等，相关人员必须充分警惕，做好相应的优化工作。

参考文献：

[1]苏传坤.配电网网格化优化规划方法研究与应用[D].郑州大学，2018.

[2]陈金阳.基于负载率的配电网变电站与开闭所规划[D].燕山大学，2009.

[3]夏勇涛.城市电网电压等级选择及变电站选址的研究[D].昆明理工大学，2007.

[4]周敏，程浩忠，周中明.优化理论在城市配电网变电站选址中的应用[J].供用电，2003（02）：7-10.