刘晓辉 王彬楠 金洪声 陈启龙 赵昱臣
（国网河南省电力公司郑州供电公司）
0 引言
随着我国经济持续快速增长，工业化和城市化进程不断推进，对电力资源的需求呈现出日益增长的趋势［1］。这使得电力供应的可靠性成为了一个备受关注的焦点议题。保障稳定的电力供应不仅对于工业生产和日常生活至关重要，也直接影响到国家经济的持续发展［2］。
在这一背景下，提高电网运行管理的经济效率成为了能源领域的一个热点问题。特别是在配电网的运行过程中，停电检修是一个不可避免的环节，也是影响电网可靠性的重要因素之一。为了优化这一环节的安排，许多学者们投入了大量的研究工作。这项研究涉及到多个目标和多个约束条件，因此在优化的过程中需要考虑到各种不同的因素［3］。早期的研究主要侧重于降低停电损失作为一个重要的优化目标，通过有效地安排检修计划来减少停电时间，提升电网的可靠性［4］。然而，除了降低停电损失，检修计划还需要考虑负荷转移的路径。这是因为在配电网的运行中，当某一部分需要进行检修时，需要将负荷转移到其他部分，以保证整个系统的稳定运行［5］。因此，许多研究将停电损失和负荷转移路径两者进行了整合建模，以寻求一个更为综合的解决方案。在解决这类复杂的优化问题时，考虑到遗传算法相比较而言具有更为优异的性能，其通过模拟生物进化的过程，逐步优化检修计划，寻找最优解［6］。通过遗传算法的应用，能够在考虑多个目标和约束条件的情况下，找到一个相对较优的解决方案。
综合考虑时间和路径的优化策略在实际应用中具有广泛的前景。通过先通过遗传算法优化检修时间，再求解负荷转移的路径，最终得到理想方案，能够为提高配电网的运行管理效率提供有力的支持，从而保障稳定可靠的电力供应。
1 配网停电计划实施方案
利用Sql Server数据库建立：配网项目管理表、配网项目停电需求表、业扩项目停电需求表、配网综合停电计划管理表等［7］。停电计划信息流程图如图1所示。
图1 停电计划信息流程图
使用Visual Studio构建一个局域网基础架构，同时设计相应的网页界面：包括配网项目管理界面、配网项目停电需求界面、业扩项目停电需求界面以及配网综合停电计划管理界面等。
配网综合停电检修系统实现了一个高效的停电检修计划策略与算法。首先，将配网检修停电需求中的项目，设备处缺、设备例试、业扩工程、配网工程、迁建工程等，按照配网停电需求分出策略等级A级、B级、C级、D级、E级、F级［8］。随后，基于停电线路或区域，将具有相似要素的策略等级进行合并，以最高等级为准，形成合并后的停电需求策略等级。检修供电物资到达时，系统会优先供应高等级策略所需的物资，以保障重要线路或区域的优先恢复。若物资不足，系统将强制执行F级策略，以保证即使在资源有限的情况下，也能及时应对紧急情况，最大程度地减少停电造成的影响。停电计划优化策略算法流程如图2所示。
图2 停电计划优化策略算法流程图
2 配网停电计划优化模型
2.1 停电检修时间优化目标函数
停电检修时间优化目标函数如式（1）所示：
式中：F为售电损失费用；N为需要检修设备的总数；Pi，t为t时段第i个设备检修时造成停电的负荷；ui，t为t时段第i个检修设备运行的状况：0正常运行，1停机检修；p为电价；T为检修时段总数。
2.2 停电检修时间优化约束条件
（1）线路潮流约束：
式中：St为线路l的潮流；St，max为线路允许通过的潮流限值。
（2）互斥检修约束：
式中：xi和xj分别为第i和第j个设备的开始检修时间；Di为第i个设备检修持续的天数。
（3）检修资源约束：
式中：M为可以同时检修的设备个数。
（4）时间调整约束：
式中：x0，i为第i个设备申报开始检修时间；Λt为第i个设备调整时间限值。
（5）同时检修约束：
（6）检修窗口约束：
（7）检修持续进行：
式中：Xi为第i个设备允许开始检修时间集合。
2.3 负荷转移路径优化目标函数
（1）降低失电负荷：
（2）减少开关操作次数：
（3）降低转移负荷后的系统网损：
式中：Pi为第i个设备检修时造成的停电负荷界；Ti为第i个设备进行检修需要的时间；nops为负荷转移时开关进行操作的次数；ΔPi为第i个设备进行检修时造成的网损；Di为第i个设备进行检修造成转移负荷的持续时间。
2.4 负荷转移路径优化约束条件
（1）潮流越限约束：
（2）电压越限约束：
式中：、VK，min、VK，max分别为转移负荷后各节点的电压和电压上下限。
（3）网络拓扑约束：
负荷转移后的网络保持辐射状运行。
3 配网停电计划优化方法
在初始检修计划基础上，利用失电区域电力网络的辐射状特点，采用启发式搜索方法来解决负荷转移路径问题，然后通过遗传算法对检修时间进行优化。优化结果将作为负荷转移路径的优化输入条件，产生多种可行的转移方案。之后将售电损失、网损和开关操作费用作为目标函数，再次采用遗传算法进行优化，对检修时间进行修正。最终，得到一份全面优化的检修计划和相应的负荷转移路径，使得售电损失最小化的同时，最大限度地减少了失电负荷、开关操作次数和网损。
负荷转移基本计算步骤如下：
（1）利用宽度优先搜索算法确定失电区域的范围和网络结构。
（2）通过从其他联络开关向根节点回溯，确定失电区域的范围。
（3）根据时间优化计划，按顺序转移失电区域的负荷。在恢复每一个负荷后，要进行潮流计算，这个计算能够帮助确认电流的流向和大小，以及检查系统中是否存在过载或其他潜在问题。如果负荷符合约束条件，继续恢复下游的负荷，逐步恢复整个区域的供电。
（4）再次检查失电区域包含的负荷是否全部都得到转移。如果有未转移的负荷，重复以上步骤直至负荷全部转移，以保证失电区域的电力供应得到全面恢复。
4 结束语
针对配电网检修计划优化问题，在简化了约束条件后，有效地提升了计算效率。运用遗传算法综合考虑各种约束条件，以最大程度简化约束条件为前提，保证了计算效率的同时，全面综合了各项考量因素。遗传算法的全局搜索能力为最终检修计划的可行性和合理性提供了坚实保障。
本文设计的优化方案综合考虑了多方面因素的策略，为电力系统的经济运行提供了有力的支持，不仅提高了配电网检修计划的效率，也为电力企业在保证供电可靠性的同时，兼顾了经济效益，为其提供了更为优化的运营方案。
