电力网的网架结构优化规划方法
王同文
1
，
许文格
2
，
管霖
1
（
1.
华南理工大学电力学院，
广东
广州
510640
；
2.
清溪供电公司生技室，
广东
东莞
523640
）
摘要：电力网网架优化是一个多目标、
多阶段、
离散的、
非线性、
受约束的混合整数规划问题。传统的优化算
法已不能满足规划需要，
以人工智能技术为基础的各类优化算法逐渐成为规划的主流算法。该文综述了近年
来电网网架优化规划领域的国内外研究成果。针对输电网和中低压配电网的不同特点，
分析了相应数学模型
的建立和基于智能技术的寻优算法研究中的成果和进展。重点探讨了中低压配电网网架优化问题建模和算
法研究中存在的问题和不足，
提出了未来网架优化规划研究中应关注的问题和研究方向。
关键词：电网规划；
网架优化；
配电网；
优化算法
中图分类号：
TM715
文献标识码：
A
文章编号：
1003-4897
（
2005
）
21-0058-07
0
引言
随着电力系统的运营管理逐步向企业化和市场
化方向发展，
如何在保证电力安全可靠地输送到电
力负荷中心的前提下，
尽可能降低电网的建设投资
和运行成本已成为电力企业关注的核心问题。电网
规划的任务就是遵照上述原则确定一段时期内
（
一
般为
5
年）
的分年度电网网架结构、
建设项目和投
资费用安排。其中，
一旦负荷发展水平确定，
进行各
年度目标网架优化就成为电网规划的核心问题和难
点，
它直接决定了一个电网的建设成本、
运行可靠性
和经济性。
网架优化是一个多目标、
多阶段、
包括大量不确
定因素的离散、
非线性受约束的混合整数规划问题。
由于电网规划方案需要配合一段时期内的负荷渐进
发展来确定各年度电网网架，
既要求在规划期内所
有年度均满足负荷和可靠性需求，
又要使整个规划
期的综合动态投资额最小、
目标网架最合理，
因此现
有的网架结构优化规划模型原则上又可分为静态
（单阶段）
模型和动态
（
多阶段）
电网规划模型。其
中，
静态电网规划只规划某一负荷水平年的电网接
线，
不考虑方案的过渡问题；
动态电网规划则将规划
期划分若干个水平年并考虑了方案的过渡问题。
从优化求解算法上看，
传统的运筹学方法，
如线
性规划法、
整数规划法、
混合整数规划法、
动态规划
法等虽原理严格；
但在解决电网规划问题时经常遇
到搜索方向错误、
迭代发散等问题；
当变量和约束条
件增多时，
往往会陷入所谓的
“
组合爆炸”
；
并且随
着电网规模的增大，
这些方法
（
除少数线性规划模
型）
很难在合理的时间内得到问题的优化方案。以
人工智能技术为基础的各类优化算法正逐步成为网
架优化问题求解的主流算法。而各类人工智能方法
往往只提供了一种寻优框架，
具体的寻优策略还需
要根据实际问题进行分析和设计，
整个理论体系仍
在不断发展和完善之中。
另一方面，
对电力网来说，
不同电压等级的电网
在网架和优化的数学模型上又有着显著的差别。对
输电网和高压配电网来说，
网架优化的目标是在给
定的高、
低压变电站之间确定线路连接方式和回数。
由于变电站个数相对较少，
位置明确而且大多数在
城市外围，
线路走廊和长度估计较易实现。而中低
压配电网不但负荷点众多，
而且线路走廊直接受到
城市建筑和街道布置的约束。合理的布线和线路长
度的估测成为配电网建设成本计算的重点和难点。
如何考虑线路走向、
分散负荷点归属、
辐射性约束等
问题使配电网优化较输电网更加复杂。
本文综述了近年来电网网架优化规划领域的国
内外研究成果，
分别针对对输电网和中低压配电网
的网架优化问题，
从优化模型的构造
（
包括目标函
数和约束条件的构成）
和优化算法两方面进行了分
析和评述，
指出了已取得的主要成果和存在的问题，
并探讨未来研究方向。
1
输电网的网架优化数学模型
输电网网架优化的基本任务是在已知的规划水
平年的预测负荷和电源规划的基础上，
根据现有网
络和给定参数，
合理布局新建线路，
使规划方案能适
应负荷要求、
发展灵活可靠、
满足安全运行要求且经
济性最好。分析现有文献采用的网架优化模型可以
分为静态和动态模型两大类。每类模型又可以按是
