摘　要　提出了一种馈线自动化规划模型，并采用遗传算法进行求解，以优化开关配置，使得在满足重要用户可靠性的前提下，可靠性总费用最小。在配电网可靠性计算中，实现了一种非常灵活的可靠性算法，能够处理结构任意复杂的树型馈线。针对遗传算法中大量方案重复计算这一事实，对传统算法作了改进。
关键词　馈线自动化规划　配电系统可靠性　遗传算法
分类号　TM 715　TP 18

AN OPTIMIZATION METHOD OF ALLOCATION OF SECTIONALIZING SWITCH
IN LOOPED NETWORK FOR FEEDER AUTOMATION PLANNING

Wang Tianhua, Wang Pingyang, Fan Mingtian
(Electric Power Research Institute, 100085, Beijing, China)

Abstract　For optimizing allocation of sectionalizing switch, and achieving the least total reliability cost in the case of satisfying the reliability of major users, this paper proposes an optimization method for feeder automation planning, in which genetic algorithm (GA) is used. In order to deal with complex tree-type structure of feeders, a smart reliability calculation method is developed. An improved GA is developed to overcome the shortcoming of traditional GA.
Keywords　feeder automation planning　distribution system reliability　genetic algorithm

0　引言
　　近年来，随着竞争机制在电力市场的引入，电力公司迫切需要提高供电质量和可靠性。国内外资料表明，80%的用户停电是由于配电系统可靠性不高引起的。因此，在我国正在进行的配电网改造工作中，一定要考虑规划方案的可靠性。
　　目前，馈线自动化倍受关注，其重要原因就在于，它能以较少的投资来减少停电时间，提高供电可靠性［1,2］。传统的城市配电网为了保证重要用户的供电可靠性，往往采用双回路甚至三回线路供电。由于增加了变电站的出线数，通常需要建开闭站。这种变电站—开闭站—用户的供电方式不仅设备利用率低，线路投资大，而且增加了变电站的出线困难，使得城市电缆和架空线路更加拥挤［3］。在环状供电网中，采用馈线自动化技术只需要沿馈线装设柱上开关、分段器、重合器等设备，就可以通过故障定位、隔离和恢复供电功能来保证供电可靠性，并降低配电网的维护和检修费用［1～3］。但线路如何分段，环网开关如何定位，这是馈线自动化规划阶段应该解决的问题［4］。开关定位是馈线自动化规划中最重要的决策变量，一旦开关的位置确定，就可初步确定配电自动化的通信方式和控制策略及其他设备的配置。
　　本文采用遗传算法进行馈线自动化规划，实现了一种非常灵活的、能够处理任意复杂的树型馈线结构的可靠性算法。它不仅能够处理不同的元件可靠性对供电可靠性的影响，而且能够考虑故障隔离和恢复对于提高可靠性的作用。针对遗传算法中大量方案重复计算这一事实，本文作了如下改进：对每一种方案进行编号，记录已计算方案的适应度(fitness)，再碰到同一种方案时不再重复计算。结果表明这种改进能够提高速度16倍以上。

1　配电系统费用与可靠性关系
　　通常，配电系统的可靠性越高，其投资越大，运行费用也越高。但高可靠性可以减少用户的停电损失。图1表示了费用和可靠性水平的关系［2，4］。投资和停电损失之和可以看作是可靠性的总费用。馈线自动化规划的目标就是要确定一种开关配置方案，使得在满足重要用户可靠性的前提下，可靠性总费用最小。
 

图1　可靠性费用曲线
Fig.1　Reliability cost curves

2　可靠性计算
　　配电系统的可靠性指标主要有：系统平均停电频率指标SAIFI、系统平均停电持续时间指标SAIDI、停电能量损失ENS（energy not supplied）、停电功率损失PNS（power not supplied）等。以用户可靠性费用(customer cost of reliability)计算停电给用户造成的损失。本文重点考虑ENS和PNS。假定单位电量和单位功率的停电给用户造成的损失分别为CkWh和CkW，则用户停电损失费用为：