配電線路無功補償優(yōu)化配置的研究與圖形化軟件開發(fā)(完整版)實用資料

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鄭州大學(xué)配電線路無功補償優(yōu)化配置的研究與圖形化軟件開發(fā)（完整版）實用資料(可以直接使用，可編輯完整版實用資料，歡迎下載）碩士學(xué)位論文配電線路無功補償優(yōu)化配置的研究與圖形化軟件開發(fā)姓名:張洪波申請學(xué)位級別:碩士專業(yè):電力系統(tǒng)及其自動化指導(dǎo)教師:章健20060501摘要隨著我國電力工業(yè)的迅速發(fā)展,配電系統(tǒng)的負荷目益增長,無功需求也相應(yīng)增加。當(dāng)無功功率不平衡時,將會導(dǎo)致系統(tǒng)電壓降低、電能質(zhì)量下降、功率因數(shù)降低、線損增加等問題。為了解決以上的問題,保證系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行,必須做好無功補償?shù)囊?guī)劃、建設(shè)和管理等各方面的工作。這樣,通過合理的無功補償和無功調(diào)度可以:(1補充電力系統(tǒng)的無功功率使之保持平衡;(2降低電網(wǎng)中的功率損耗;(3減少電網(wǎng)中的電壓損失,提高電壓質(zhì)量;(4提高電網(wǎng)的輸送能力和設(shè)備的利用率;(5提高系統(tǒng)的功率因數(shù),節(jié)省電費支出。為了最大限度地減少功率的損耗,提高輸電設(shè)備的效率,發(fā)揮無功補償裝置的經(jīng)濟效益,無功補償設(shè)各的配置應(yīng)按照“就地補償,分級分區(qū)”的平衡原則進行規(guī)劃。對于配電網(wǎng)來說,其無功補償有3種常用的方式:在變電站lOkV母線裝設(shè)可分組投切的電容器組實現(xiàn)集中補償;在配電線路上裝設(shè)并聯(lián)電容器實現(xiàn)分散補償;在變壓器低壓側(cè)裝設(shè)可自動投切的低壓無功補償裝置實現(xiàn)就地補償。本文根據(jù)目前配電網(wǎng)無功補償?shù)默F(xiàn)狀,結(jié)合配電網(wǎng)實際結(jié)構(gòu),主要研究了在配電線路上裝設(shè)并聯(lián)電容器補償?shù)膬?yōu)化模型與算法,并在visi03的基礎(chǔ)上開發(fā)了配電線路無功補償優(yōu)化配置的圖形化軟件。具體的內(nèi)容和所做工作如下:1.提出了適用于任意負荷分布或結(jié)構(gòu)形式的配電線路無功補償優(yōu)化配置的數(shù)學(xué)模型,并研究提出了有效的算法。該數(shù)學(xué)模型以網(wǎng)損最小為目標(biāo)函數(shù),以并聯(lián)電容器的補償位置和容量為尋優(yōu)變量,待補償容量及各補償點容量的上下限為約束條件,謀求合理的無功補償點和最佳補償容量。在求解此優(yōu)化問題時,提出了兩層優(yōu)化的方法,內(nèi)層為無功補償位置確定情況下的容量優(yōu)化問題;外層為無功補償位置的優(yōu)化,通過對備選補償點進行組合確定組合方案,然后利用內(nèi)層優(yōu)化方法進行優(yōu)化計算,從所有組合方案中選擇最優(yōu)的一種方案。2.研究了基于MicrosoftVisi03圖形軟件的二次開發(fā)技術(shù)。根據(jù)本文所提出的配電線路無功補償優(yōu)化配置的數(shù)學(xué)模型和算法,以Microsoftvisi03為開發(fā)平臺,使用VBA對其進行二次開發(fā),完成配電線路無功補償優(yōu)化配置的圖形化應(yīng)用軟件。該軟件包括圖形界面的開發(fā)、數(shù)據(jù)的管理及優(yōu)化計算程序的實現(xiàn)。新開發(fā)的圖形化應(yīng)用軟件具有功能強大、人機界面友好、操作簡便,圖形效果美觀等特點。簽叢盔堂三芏嬰主絲耋3.設(shè)計開發(fā)的軟件實現(xiàn)了理論研究成果向?qū)嶋H應(yīng)用的轉(zhuǎn)化,它既可以對配電線路進行無功補償優(yōu)化配置計算,還可以進行線損計算,為線損和無功管理工作提供了有力的工具。通過對實際系統(tǒng)的計算,證明軟件基本達到了預(yù)期的目的,該軟件已應(yīng)用到實際電力企業(yè)中,用于指導(dǎo)配電線路無功補償優(yōu)化配置的實踐,取得了良好效果。關(guān)鍵詞:配電線路:無功優(yōu)化配置;MSVisi03:二次開發(fā);圖形化;線損Ir—————————————————————————————————————————————————————————————————————————————_—————J—————_—————-————————一Abstract、l,iththedevel叩mentofelec仃icalIndus仃yinchina,theloadofdistributioⅡsystemisincreasingandtheneedofrcactiVepowerisalsoincre船ing.WhenreactiVepowerisunbalance,itwillcallsesomepmblems,suchaslowerVoltage,worsenvoltagequality,lowerpowerfactorandincreaselineloss.TosolVenleproblemsaboveandensuresecllreaIldeconomicope嗽ionofsystem,theworkaboutreactiVepowerpl踟血g,cons打uctionandmallagememmustbedonewell.Sobyreasonablereac廿Vepo、vercompcnsationanddispatch,itcallsuppl鋤entreacdvepowertomakeitkeepbalaIlce,decfeasepower10ssaIldvoltageloss,improVevoltagequality,increasetransrnissionabilityofpowernct、Ⅳorkandutilizationratioofequipment,raisepowerfactorandsaveeIec啊ci夠expense.ForreducingthepowerIossfhnhest,raisingtbeutilizationratioofcquipment,increaSingtheeconomicbenefhofreactivepowercompensationdevices,也ei11stallationofrcactivepowercompensationdevicesshouldobeyp血ciplesofon—sitecompensation,differencegmdeaIldafeacompensation.Thercarethreercactivepowercompensationmcthodsfordis研butionnet、vork:Concen仃atedcompensationbyinstallinggmups塒tchedcapac“oronsubstationor1OkVbusofswitchingstation;Dis砸butedcompensationbyinstallingshuntc印acitorondis缸butionfeeder;On-s“ecompeⅡsationbyinstallingau協(xié)matics謝tchedlow—voltagecompensationdevicesonthelow—vohagesideoftransfb玎ner.Basedonthesituationofreactivepowercompensationanddistributionnetwork’sstructllre,tllisp印erstudiesthereactiVepowercompensationmetllodsofinstallingshuntcapacitorondistributionfeeder,aJlddevelopsnewgmphicalsoft、vareofreactivepowercompensationoptimizationondis伍butionfeederbyusingⅥsi03aSdeVelopmentplatfoHn.Mainworksasfollowing.1.Itpresentsamatllematicmoddofrcactivepowercompcnsationoptimizationondistributionfeederande仃ectivealgoritm,urhichcaIlbeusedtoa11ydistmutionfeedeLTllismathematicmodeJtakestheminimumofpowerlossasobiectivefmlction,thelocationaIldc印acityofshuntc印acitorasoptimizingv撕able,thesurn,theminim姍andthema(im啪ofc印acity船cons訂ajnts.T0solvet11eoptimization,misHI..簽捌鑾堂三釜堡占壘鏨一usesbi.1eveloptimizationmemod.Theinside撕t11meticisfortheoptimizationofcapacity試thgiven也elocationofrea礬vepowercompensation.Theoutsidearimmeticisfortheoptimizationoflocation.ThemethodgetsallplaIlsbyselectingdi虢rcmlocationandcalculateseveryplansbyusingtheinsidearimmetic,thenselectsoneoptimalplan6.omallplans.2.nstudiesMicrosoRVisi03sonwarea11dthetechniqueofsecondarydevelopment.Accordingtothematllematicmodelandalgorit脅fordistributionfeederreactivepowercompensationoptimization,Anewgraphicalreactivepowercompensationoptimizationondis伍butionfcedersoftwareisdevelopedw}lichusesMicrosonⅥsi03asdevelopmempl甜bmlaJldVBAassecondarydevelopmemtools.ThedeVelopmentofsonwareconsistsofdeVelopingofgraphimerface,managingofd砒aandwritingofprogr鋤.ThenewsoRware}lascharacteristicsofs們ng‰ction,goodhuman—computerinteractionimerfhce,convenientoperation,beautifulgraphicale仃ect.3.Thissofhvarerealizesthetra:nslationoftlleorytopractice.ItcancalclllatcnotonlythereactiVepo、vercompensationoptimizalionondismbutionfeederbutalsotlletheoreticalnet、vorkloss.ThisgiVesed’cctivetoolsfor廿lemanagementofnetworklossarldreactiVepower.Practicalcalculationindicatesthatthesonwareattainsanticipativegoal.Keywords:distributionfeeder;rcactivepowercompensationo砸mization;MSⅥsi03;secondarydevelopment;grapllicaI;networklossV鄭重聲明本人的學(xué)位淪文是在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨立撰寫并完成的,學(xué)位淪文沒有剽竊、抄襲等違反學(xué)術(shù)道德、學(xué)術(shù)規(guī)范的侵權(quán)行為,否則,本人愿意承擔(dān)由此產(chǎn)生的一切法律責(zé)任和法律后果,特此鄭重聲明。學(xué)位論文作者(簽名:張洪睫W年5月易同1.1無功補償?shù)囊饬x1緒論改革開放以來,我國電力工業(yè)發(fā)展很快,全國發(fā)電裝機容量、電力設(shè)旌都以前所未有的速度在增長。但是電力系統(tǒng)無功規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)管理工作仍然比較薄弱,存在著無功電源容量缺額大、功率因數(shù)低、線損率高、電壓質(zhì)量差等問題。在電力系統(tǒng)中,無功是同有功一樣重要,都是保證系統(tǒng)安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定、高效運行的必備條件。而無功補償也是維持現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定與經(jīng)濟運行所必需的。因此,在電力系統(tǒng)中應(yīng)保持充足的無功功率,否則將會導(dǎo)致系統(tǒng)電壓降低、電能質(zhì)量下降、電網(wǎng)能耗顯著增大;嚴(yán)重時,還會引起電壓崩潰,系統(tǒng)解裂,造成大面積停電事故。所以,為了解決以上的問題,保證系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行,必須做好無功補償?shù)囊?guī)劃、建設(shè)和管理等各方面的工作【1】。合理的無功補償和無功調(diào)度可以12J:(1補充電力系統(tǒng)的無功功率使之保持平衡:(2降低電網(wǎng)中的功率損耗:(3減少電網(wǎng)中的電壓損失,提高電壓質(zhì)量;(4提高電網(wǎng)的輸送能力和設(shè)備的利用率:(5提高系統(tǒng)的功率因數(shù),節(jié)省電費支出。因此,電力系統(tǒng)不僅要供給負載有功功率,同時還要供給無功功率。當(dāng)電力系統(tǒng)無功功率供給不足時,就要加裝無功電源,進行無功補償。1.1-2降低電網(wǎng)中的功率損耗電網(wǎng)不僅在給用電設(shè)備輸送有功功率時造成有功損耗輸送無功功率時也造成有功損耗。其表示式為峨2峨+屹=(吉2Rxt。一3+(罟2Rxt。一3式中△吒——電網(wǎng)的有功功率總損耗,kw;同時,在給用電設(shè)備△尸P——電網(wǎng)輸送有功功率時造成的有功損耗,kw;△%——電網(wǎng)輸送無功功率時造成的有功損耗,kw;JP——電網(wǎng)給用電設(shè)備輸送的有功功率,kw;0——電網(wǎng)給用電設(shè)備輸送的無功功率,kvar;月——電網(wǎng)輸送功率的線路電阻,Q。由(1.1式可見,當(dāng)有功功率Jp和無功功率Q通過電阻月時,都會產(chǎn)生有功功率損耗A尸。一方面,當(dāng)輸送容量.p2+Q2和電壓Ⅳ一定時,功率損耗△P與電阻月成正比,即電阻R越大,功率損耗AP越大;反之,電阻胄越少,功率損耗艫也越小。另一方面,當(dāng)輸送的有功功率尸一定時,輸送的無功功率Q越多,有功損耗A尸就越大;反之,當(dāng)輸送的無功功率Q越少,有功損耗舯就越小。顯而易見,當(dāng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)固定,輸送的有功功率一定時,電網(wǎng)有功功率損耗的大小取決于無功功率的輸送量,而且與其平方成正比。也就是說,在電力系統(tǒng)中輸送無功功率的大小對線損有重要的影響。為此,很有必要在電網(wǎng)的各個用電負荷點進行無功補償,以減少電網(wǎng)的無功功率輸送量,從而降低有功功率損耗。線路電壓損失與其輸送的無功功率之關(guān)系可用下式表示肌堡筍=魯+警(V(1.2UUU、’L…,式中u——線路額定電壓,kv;冠、Ⅳ——線路電阻,電抗,Q。由(1.2式可見,電網(wǎng)中電壓損失的第二部分和輸送的無功功率成正比。在架空線路中,當(dāng)導(dǎo)線截面積較大時,線路的電抗值要比電阻值大2q倍,而變壓配電線路無功補償優(yōu)化配置的研究與圖形化軟件開發(fā)器繞組的電抗值要比電阻值大5~10倍,電網(wǎng)線路電阻引起的電壓損耗可忽略不計,線路的電壓損失主要由線路的電抗值來決定。因此,在各個用電設(shè)備處加裝無功電源沒備,進行就地補償,可以減少電網(wǎng)的無功功率輸送量,從而可以減少線路的電壓損失,提高電網(wǎng)的電壓水平和電壓質(zhì)量。眾所周知,無功補償可以提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。因此,在電網(wǎng)視在功率不變的情況下,電網(wǎng)輸送的有功功率必將增加,即輸送的有功功率更多了,亦即提高了電網(wǎng)的輸送能力?！?p=馬一B=s(cos妒2一cos許取w(1-3式中廿——電網(wǎng)輸送有功功率的增加量,kw;s——電網(wǎng)的視在功率,kvA:cos妒。、cos妒:——無功補償前后的電網(wǎng)功率因數(shù)。從另一方面來看,無功補償可使功率因數(shù)提高,那么在傳輸相同的有功功率下,就可以節(jié)省設(shè)備的容量;即設(shè)備在傳輸原來的有功功率時,設(shè)備有超載現(xiàn)象,經(jīng)無功補償后就不存在超載現(xiàn)象了;亦即提高了設(shè)備的利用率。叢;量一s2:—L—jLr。,‘÷~(kvA(1.4=|pI——L一——LLc08硯c08卿/式中鯔——傳輸相同有功功率設(shè)備容量的節(jié)省量,kvA:P——設(shè)備傳輸?shù)挠泄β?假若不變,kw。當(dāng)電網(wǎng)進行無功補償時,系統(tǒng)中的無功功率就減小,有功功率就相應(yīng)增大,系統(tǒng)的功率因數(shù)也就相應(yīng)提高。功率因數(shù)的提高,將使電網(wǎng)線損降低,從而節(jié)約了電能和電費支出。1.2配電網(wǎng)無功補償?shù)默F(xiàn)狀1-2.1無功補償?shù)呐渲迷瓌t為了最大限度地減少無功功率的損耗,提高輸電設(shè)備的效率,發(fā)揮無功補償要做到電力網(wǎng)的無功功率平衡,首先要滿足整個電網(wǎng)的無功功率平衡,其次要同時滿足各個分站、分線的無功功率平衡。如果無功電源的布局選擇不合理,局部地區(qū)的無功功率就不能就地平衡,會造成一些變電站或者一些線路的無功功率偏多,電壓偏商,過剩的無功功率就要向外輸出;也可能會造成一些變電所或一些線路的無功功率不足,電壓下降,必然要向上級電網(wǎng)吸取無功功率。這樣仍會造成不同分區(qū)之間無功功率的遠距離輸送和交換,使電網(wǎng)的功率損耗和電能損耗增加。所以,在規(guī)劃時就要在總體平衡的基礎(chǔ)上,研究各個局部的補償方案,獲得最優(yōu)化的組合,才能達到最佳的補償效果。統(tǒng)計資料表明,用戶消耗的無功功率約占50%;在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中,用戶消耗的無功功率約占60%;其余的無功功率消耗在供用電網(wǎng)絡(luò)中。因此,為了無功功率在網(wǎng)絡(luò)中的輸送,要盡可能地實現(xiàn)無功就地補償、就地平衡,所以應(yīng)當(dāng)根據(jù)總的無功功率需求,同時發(fā)揮供銷電部門和用戶的積極性,共同進行補償,才能搞好無功功率的設(shè)置和管理。無功補償既要達到總體平衡,又要滿足局部平衡;既要開展供電部門的補償,又要進行用戶的補償。這就必然要采取分散補償與集中補償相結(jié)合的方式。集中補償是指在變電所集中裝設(shè)容量較大的補償設(shè)備進行補償;分散補償是指在配電網(wǎng)絡(luò)中的分散區(qū)(如配電線路、配電變壓器用戶的用電設(shè)備等分散進行的無功補償。變電所的集中補償,主要是補償主變壓器本身的無功損耗,以及減少變電所以上供電線路的無功功率,從而降低供電網(wǎng)絡(luò)的無功損耗,但它不能降低配電網(wǎng)絡(luò)的無功損耗,因為用戶需要的無功功率仍需要通過變電所以下的配電線路向負荷輸送,所以,為了有效地降低線損,必須進行分散補償。又由于配電網(wǎng)的線損占全網(wǎng)總損失的70%左右,因此,應(yīng)當(dāng)以分散補償為主。利用并聯(lián)電容器進行無功補償,其主要目的是為了達到功率就地平衡,減少網(wǎng)絡(luò)中的無功損耗,以降低線損。與此同時,也可以利用電容器組的分組投切,對電壓進行適當(dāng)調(diào)整。一般配電網(wǎng)無功補償方式有‘61:變電站集中補償方式、低壓集中補償方式、桿上無功補償方式和用戶終端分散補償方式。圖1.1各種無功補償方式示意圖如圖1?1的方式2所示,該方式主要目的是提高專用變壓器用戶的功率因數(shù),實現(xiàn)無功的就地平衡,對配電網(wǎng)和配變的降損有一定作用,但難于維護、控制和管理。該方式直接對用戶末端進行無功補償,如圖1.1的方式4。它能最恰當(dāng)?shù)亟档碗娋W(wǎng)的損耗和維持網(wǎng)絡(luò)的電壓7K平。礙亨11213配電網(wǎng)無功補償主要存在的問題隨著人們對配電網(wǎng)建設(shè)的重視和無功補償技術(shù)的發(fā)展,無功補償技術(shù)在配電系統(tǒng)中也開始普及。但是在實踐中也存在一些問題,必須引起重視。1.2-3.1無功補償與配電網(wǎng)無功需求不同步近年來,配電網(wǎng)發(fā)展較快,無功需求量較大,而投入的無功補償電容器遠不能滿足電網(wǎng)的無功需求。部頒標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定補償度為O.7,而有的省的補償度只有0.5左右,差距較大一J。無功優(yōu)化配置的目標(biāo)是在保證配電網(wǎng)電壓水平的同時盡可能降低網(wǎng)損,增大經(jīng)濟效益。雖然無功補償?shù)呐渲迷瓌t在宏觀上為電網(wǎng)無功補償指明了方向,但在具體操作時因為不好把握,所以往往采取很粗略的處理方法。對于變電站采用集中補償方式,其補償容量一般按主變?nèi)萘康囊欢ò俜直葋砼渲?對于桿上并聯(lián)電容器的補償,利用基于“安培.英里矢量”理論【9j的“電氣距離”概念(每段線路所流電流與其長度的乘積來確定并聯(lián)電容器的最佳安裝位置Il們,此方法針對的是梳狀網(wǎng)而非樹狀網(wǎng),實際中如何將樹狀網(wǎng)簡化成梳狀網(wǎng)是影響計算結(jié)果的關(guān)鍵;配網(wǎng)分散補償時通常是根據(jù)幾種典型負荷分布情況推出的最佳配置結(jié)果來確定補償?shù)娜萘亢臀恢?。例?在負荷沿主干線路均勻分布的配電線路中,通常的做法是:當(dāng)線路上只裝一組電容器時推薦裝在距線路首端2,3處,容量為線路分散補償總?cè)萘?當(dāng)線路裝設(shè)兩組電容器時,第一組安裝點推薦在距線路始端2,5處,第二組為4,5處,各組補償容量為線路分散補償總?cè)萘康囊话?當(dāng)線路上安裝三組電容器時,第一組安裝點推薦在距線路始端2/7處,第二組為4/7處,第三組為6/7處,各組補償容量為線路分散補償總?cè)萘康?/3。這些數(shù)據(jù)對于負荷沿線路均勻分布的情況是精確的。但實際負荷并不是均勻分布在配電線路上的,分布情況差異很大,采用均勻負荷分布線路無功補償優(yōu)化結(jié)果進行實際配電線路的無功配置這種以不變應(yīng)萬變的做法,雖然運算簡單,但脫離實際,其結(jié)果難以實現(xiàn)無功補償?shù)膬?yōu)化配置,從而難以使無功補償達到最佳效果。1.3本文的主要內(nèi)容根據(jù)目前配電網(wǎng)無功補償?shù)默F(xiàn)狀,結(jié)合配電網(wǎng)實際結(jié)構(gòu),本文研究了配電線路無功補償優(yōu)化配置的數(shù)學(xué)模型以及有效的算法,在visio的基礎(chǔ)上開發(fā)了配電線路無功補償優(yōu)化配置的圖形化軟件。主要完成了以下幾個方面的工作:配電線路無功補償優(yōu)化配置的研究與圖形化軟件開發(fā)1.研究了Visio圖形化軟件的二次開發(fā)技術(shù)。本中所設(shè)計的軟件是以Ⅵsio繪圖軟件作為平臺,將自定義的程序與Ⅵsio軟件組合起來,這樣,可以使用內(nèi)置在visio軟件中現(xiàn)有的功能,而不是從頭開發(fā),減少了工作量。由于visio軟件具有強大的繪圖功能、簡單易學(xué)的操作方法、專業(yè)和美觀的圖形效果,所以,選擇Visio軟件作為配電網(wǎng)無功補償優(yōu)化軟件的開發(fā)平臺。Ⅵsio軟件本身提供了vBA開發(fā)環(huán)境,在整個開發(fā)過程中,均是在VBA中編寫程序,完成軟件的各功能。該部分內(nèi)容詳見第二章。2.根據(jù)現(xiàn)有無功補償優(yōu)化配置的方法,確定本設(shè)計所使用的方法的數(shù)學(xué)模型。該方法的數(shù)學(xué)模型主要包括兩部分:其一為配電線路無功補償配置的優(yōu)化模型,用于確定無功補償?shù)淖罴盐恢煤腿萘?其二為線損計算,用于優(yōu)化方案的比較和經(jīng)濟效益分析。該部分內(nèi)容詳見第三章。3.配電線路無功補償優(yōu)化配置的圖形化軟件的開發(fā)。該內(nèi)容主要包括三部分:圖形平臺的開發(fā)、數(shù)據(jù)的管理和各功能計算的程序?qū)崿F(xiàn)。圖形平臺是人機交互的界面,用戶可以在圖形平臺中完成繪制圖形、輸入與顯示數(shù)據(jù)和顯示優(yōu)化結(jié)果等功能;數(shù)據(jù)管理,包括數(shù)據(jù)的存儲、取出、修改等;計算程序是軟件的核心內(nèi)容,它完成無功補償優(yōu)化配置的計算和理論線損的計算。該部分內(nèi)容詳見第四章。4.配電線路無功補償優(yōu)化配置軟件的介紹及其應(yīng)用實例。該內(nèi)容主要介紹了配電線路無功補償優(yōu)化配置軟件的特點及其應(yīng)用的實例。本文中以某市的一些10kV配電線路為例,使用本軟件進行了無功補償優(yōu)化配置的計算和理論線損的計算。該部分詳見第五章。2Ⅵsio圖形化軟件二次開發(fā)技術(shù)visio是一款正逐漸風(fēng)靡全球的繪圖軟件,功能非常強大,能夠繪制各種各樣的專業(yè)圖形。在目前已有的各類繪圖軟件中,它是建立流程圖、組織圖、日程表、布置圖等其他各種圖形圖表最快速、最簡便的工具。Ⅵsio提供了各行各業(yè)、各種各樣的圖形模板,并且這些模板還在不斷地補充和發(fā)展中,另外,用戶還可以根據(jù)自己的需要建立個性化的新模板,其使用范圍也將越來越廣泛。Visio軟件吸收了軟件設(shè)計領(lǐng)域“模塊化”和“可重用性”的先進思想IllJ,其核心功能包含了智慧圖元技術(shù)、智慧型繪圖和開發(fā)式構(gòu)架,它的最大特色就是“拖曳式繪圖”。只需用鼠標(biāo)把相應(yīng)的圖件拖到繪圖頁中,就能生成相應(yīng)的圖形,可以對圖形進行各種編輯操作。通過對大量圖件的組合,就能繪制出各種圖形。2.1Ⅵsio軟件的操作Ⅵsio是MicrosoRO位ce家族的一員,它的操作方法同word、Excel、PowerPoim等軟件一樣,非常簡單易學(xué)。因此,這里就不再詳細介紹其基本的操作,主要來介紹一些在本設(shè)計中用到的內(nèi)容‘”131。模具是為了繪圖方便而集中在一起的一組相關(guān)圖件的集合。利用模具中的圖件可以迅速生成相應(yīng)的圖形,模具文件的后綴名為.vss。模板就是“模具+繪圖頁”,它定義的是一組模具和頁面的設(shè)置信息,文件的后綴名為.vst。打丌模板就可以打開’一組預(yù)設(shè)的模具和使用預(yù)設(shè)的頁面設(shè)置,而無需一個個地打開新模具和重新再設(shè)置一次頁面設(shè)置。1.新建模具盡管Ⅵsio已經(jīng)提供了大量的模具,但是這些自帶的模具不可能囊括所有的圖形?此時就需要創(chuàng)造存放新圖件的模具了。新建模具是一個很輕松方便的工作。具體操作如下。執(zhí)行菜單命令“文件/形狀/新建模具”,將生成…個新的模具文件,且該模具一R.處于可編輯狀態(tài),如圖2.1所示。在模具標(biāo)題欄單擊右鍵,執(zhí)行右鍵菜單命令“屬性”,將彈出“屬性,,對話框,可以對模具進行設(shè)置,如圖2.1所示,完畢后單擊“確定”使設(shè)置生效。接下來為模具添加新的圖件。用鼠標(biāo)右鍵單擊新建模具的空白部分,執(zhí)行菜單中的“新建主控形狀”命令,在彈出對話框中填入圖件名稱和提示,如圖2.2所示。“確定”后在模具窗口中將出現(xiàn)一個名為“箭頭’’的圖件,如圖2.1所示,此時該圖件還沒有實際內(nèi)容,需要進一步進行編輯。圖2.1新建模具及其屬性設(shè)置對話框Fig.2?1Dialogboxofcreatingstencilafldse仕jngpfoper哆圖23編輯圖件的圖標(biāo)Fig.23Editmaster’sicon?10-對新建圖件的編輯包括給它繪制圖標(biāo)和圖件的具體形狀。首先繪制圖標(biāo)。在I虱件上單擊右鍵,執(zhí)行“編輯主控形狀/編輯圖標(biāo)圖像”命令,彈出圖標(biāo)編輯窗口和“圖標(biāo)工具”工具欄,利用工具欄繪制圖標(biāo),如圖2.3所刁io接著編輯圖件的形狀,執(zhí)行右鍵的“編輯主控形狀/編輯主控形狀”命令,打開圖件形狀編輯窗口,在此窗口上編輯圖形,如圖2.4。鬟童零黲黲娥繁黲警囊麟黲囅熙蟛鞭虬翻萋削轡南勰瓤l轡,捆刊。飆l圖?！?。。j矗。o爨熊鋈鬻驥.|。?！鰚一一更￥曲謎趣。叫編輯完畢后,關(guān)閉浚繪圖窗口,彈出對話框提示是否更新圖件,單擊t?是,,即可。至此,對模具中一個圖件的編輯操作就完成了,當(dāng)模具的創(chuàng)建完成后將其保存下來。2.編輯模具若想要重新編輯模具或者編輯圖件,用鼠標(biāo)右鍵單擊模具標(biāo)題欄,在彈出菜單中執(zhí)行“編輯模具”命令,使模具處于編輯狀態(tài)。選中任何一個圖件單擊右鍵,可以看到對圖件的所有編輯命令,包括復(fù)制、刪除和形狀修改等。再次執(zhí)行右鍵命令“編輯”可以退出模具的編輯狀態(tài)。要生成新的模板,少不了必要的模具。鬻豢鬻攀—————●——_——●—_____●—●——_—————_—————’—’———_—_—_—_____-———————————————————一關(guān)閉所有的繪圖頁和模具,使整個窗口變成一個空白狀態(tài),執(zhí)行菜單命令“文件,新建/新建繪圖”,新建一個純繪圖頁面;然后單擊“常用工具欄”的“打開模具”,在彈出對話框中選中所需模具并打開;最后,將其保存為模板文件,如圖2.5所示。ShapeShcet是Visio提供的一種特殊工具,它就是記錄各種對象的特征屬性并且用于公式設(shè)計的表格。包括繪圖文件、繪圖頁面、圖形和輔助線等在內(nèi)的所有Visio對象都有一個對應(yīng)的Sllapesheet,利用shapeSheet可以通過數(shù)學(xué)坐標(biāo)、角度、距離以及將它們聯(lián)系在一起的公式,對Visio對象的特性和行為進行精確的控制和描述。通過對shapesheet的修改,就可以改變對應(yīng)對象的屬性。Shapesheet的結(jié)構(gòu)如圖2,6所示。其中:A——shapeshcct窗口激活時,系統(tǒng)提供Shapesheet窗口工作菜單:B——公式編輯框;C——Shapcsheet窗口中的單元(cell,它們之中的表達式稱為公式(Fonnula,.12.D每個公式都對應(yīng)著圖形等對象的一種屬性或者行為:D一稱為區(qū)段(section,每個區(qū)段都表示了對象的一類屬性,區(qū)段中的每個小格稱為一個單元(cell,單元的值可以用一系列相互關(guān)聯(lián)的公式來表示。由圖2.6知,Sh印esheet窗口由多個區(qū)段組成,可以根據(jù)需要控制區(qū)段的顯示與隱藏。下面詳細介紹幾個后面用到的區(qū)段。篡辯一翼戮黲灞霉孵理孽粵垮萼一劬格式@i芏毒m}蛾毽i胄口喧幫助啦二彭。j麓矗^裁潤.,一J黛,囊j囊j_-膝’f瑚一瑁船晶I國醬;鶼。。置嘉j避。趣簟赫熬鼬?5曼一…,……掣……。...……,…。….~…….~…羞“唧黑。弼鼉!-一一《i燃!爨燃11-j艘iP甜n拈.悖mm’r¨豇;茹“i菇甄…釋^n矗刮0“‘k馘讖+mt洶5’卜㈨lj贏礦鞫川『善墨”一一l黼瓣#■?f瓷齏薹讖群j1。譬舞誓警”|=E3耘蝴’j。。9攢“。”——.§“=…j精螄1.辯。。1“84蛐媾。謦;譬妻攀…、j擎燃盼4鬻”。-“t㈣“‘K嚳瀵嬲醚鯔魏精叩z!-}:;{善i罐:~.一二二鰣Pr晴j”一~i一》”r…≥÷jj};。囂一瓢嗽i,鮒m,.。薔.手?！弧畕。。垂i,等。一j?！?““諺鬻m二舉簍≥挈學(xué)?1。;妻掣,t、粼j:一。?！璱多;囂篙盞;i:i豈鎏惹l蠹:j墨露;霧i蠹:醚鯫㈣o‘Ⅳ口吃‘-?！瓌h}Uh叮m1吐t蝴5t,^帥v一…+?_lⅪ1一.竺羔=÷;囂’一,~?！换?粵唑魁剛ot“dd碰t苗?！癘1-薹囂鬻;}茹絮目kdⅣ啦越t10…,j簍蹬嗍oLodid.cto……1矗j矗嗣。"…甚蒜端一一?r.“然震毒一.一曼幽赫粵》■bc.c4dHOF圖2.7“自定義屬性”區(qū)段的結(jié)構(gòu)pmpemes’’section利用右建菜單的“插入行”命令,單元行的各欄內(nèi)填入控制公式,同樣,定義屬性。2.“連接點”區(qū)段(connectionPoil如可以在該區(qū)段增加一個單元行,在該新建也可以通過修改單元的公式,改變對應(yīng)自“連接點”區(qū)段指定了圖形中所有的連接點,基本結(jié)構(gòu)如圖2.8所示。該區(qū)段中,第一欄的編號是連接點的序號,x、Y欄分別記錄了連接點的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo),改變X、Y欄中的值就可以改變連接點的位置。在“連接點”區(qū)段中,每個單元行都對應(yīng)著一個連接點,通過插入或者刪除單元行改變圖形中的個數(shù),通過修改該區(qū)段中單元行的單元值就可以改變圖形中連接點位置。當(dāng)選中任意一個單元行,圖形中對應(yīng)的連接點周圍會出現(xiàn)黑色小方Fig.28“connectpoints”sectjon一14.配電線路無功補償優(yōu)化配置的研究與圖形化軟件開發(fā)利用shapesheet的“連接點”區(qū)段,通過在該區(qū)段的單元格中輸入公式,其格式如圖2.8所示。這樣可以更精確地對連接點進行定位,使其分布在指定的任意位置處。3.“動作”區(qū)段(Actions“動作”區(qū)段可以為圖形增加自定義的右鍵菜單,如圖2.9所示。各欄的含義如下:Action:該單元格中的公式定義了圖形的對應(yīng)菜單命令響應(yīng)的動作,其公式可以是Ⅵsio本身提供的函數(shù)或者自定義的程序;Menu:定義右鍵菜單中顯示的命令名稱:checked:定義是否顯示右鍵菜單中命令名旁邊的復(fù)選記號:Disabled:定義菜單命令是否可以執(zhí)行。如圖2.9中所示,圖形有一個自定義的右鍵菜單,若要對其定義,可在Actions區(qū)段中的單元行中添加函數(shù),其格式為:=RUNADDON(”ThisDocument.過程名稱N鯽e”在VBA編輯環(huán)境中,有一個Ⅵsio對象,在其中的TllisDocllnlent下寫一段過程名為N鋤e的打開相應(yīng)窗體的程序即可。這樣這個圖形就具有響應(yīng)右鍵命令的能力了。圖2.9“動作”區(qū)段及圖形右鍵菜單一墅盟苧蘭i!蘭亟細這—————————————=除了上面所介紹的幾個區(qū)段外,還有圖形形狀區(qū)段(ShapeTransfom、事件區(qū)段(Event、文本形狀區(qū)段(TextTransform等。這些也是常用的一些區(qū)段。圖形形狀區(qū)段(shapeTransform主要定義圖形的外觀,如大小、位置、角度等;事件區(qū)段(Event主要是指定圖形對應(yīng)的各種響應(yīng)事件,如在一個圖形上進行雙擊操作的事件;文本形狀區(qū)域(TextTransform主要是定義文字框的樣式,如位置、大小、角度等。2.2visio的開發(fā)工具——VBAVBAll4】是ⅥsualBaSicApplication的簡稱,其功能和作用相當(dāng)于ⅥsualBasic。在Ⅵsio中,凡是可以用菜單、工具欄和shapesheet實現(xiàn)的功能,用VBA都可以實現(xiàn);同時,若對visio的對象做進一步的開發(fā)和處理,vBA還可以完成菜單或者其他工具所不能完成的功能。Ⅵsio本身提供了~個規(guī)范集成開發(fā)環(huán)境(IDE用來作為vBA的開發(fā)平臺?？梢酝ㄟ^在這個平臺上進行編程,來控制圖形和繪圖頁、獲取和設(shè)置對象的屬性、調(diào)用程序以及從外部的資源中讀取和寫入數(shù)據(jù),或者實現(xiàn)與其他應(yīng)用程序的交互。執(zhí)行菜單命令“工具/宏,ⅥsualBaSic編輯器”就可以進入vBA的編輯界面如圖2.10所示。各部分的說明如下:菜單欄:包含了建立、編譯、運行和調(diào)試程序的各種命令;工具欄:相當(dāng)于一些菜單命令的快捷方式,可以利用它迅速方便地使用vBA開發(fā)環(huán)境中的一些命令;:亡程資源管理器:顯示了文件組(Documents中的工程組(Proiects和工程(Project的列表;屬性窗口:顯示所選條目(Item的屬性列表:編程空間:用來顯示在編程過程中所有打開的模塊(module、類模塊(classmodllle和用戶窗口對應(yīng)的程序,可以在這個區(qū)域進行編成:編碼窗口:在該窗口可以進行程序編寫工作,可以隨時查看所要的模塊的代碼,對代碼進行編制,對程序增加觀察窗口,設(shè)置斷點,進行調(diào)試。配電線路無功補償優(yōu)化配置的研究與圖形化軟件開發(fā)麟瓣瓣蘩鬻褰瀵黧黲鋈鬻i寥黲攀鬻㈤黼l蘊涵蘊懣瀛舀_I蕊囊刈。k。;泌。圈。施筮盔..愆畿。&裔蘸。;j‰二。。,趣蓋謄i毫i懣繼溲I臌i澄潑瑟露瑟薹蛋。1(瞳腫劃I痹帥■。j曰題縫田2強盈k0P‘i。““P1id‘=目《喜vlsio對象國一一一目目砌匿鬯i宙體一圈vs”F0rml圈固苧‰。.除警1邋梗塊l”j|日由婁根塊腳類l.臻k瞧幽■一-幽幽…一藤王—————檄~~÷一t“…“裂nidⅧ1tno口-∞t立Kf1。4豫穗蛹i酶:_I|茹箍溢盆。赫掣麓一i。。瓣*j參黧I泛囂蕓:。dh陸。簍lli冀艘警豎趔掣;謄一IH¨irj_j一’’‘‘?！弧痶I■I;燃煦撼擘一一~船憋~罐lf曲l叢■羔譽圖2.10VBA編輯界面Visio對象是指與Ⅵsio有關(guān)的各種對象,例如文件、繪圖頁等等,可以為相應(yīng)的Ⅵsio對象添加各種方法和響應(yīng)函數(shù)。窗體包含了所有與用戶交互界面處理有關(guān)的內(nèi)容,它的作用是用來生成人機交互界面。模塊是一個可以實現(xiàn)特定功能的程序段,在它里面可以進行最基本的編程工作。類模塊中定義了一個對象及其屬性和方法。類模塊在某種程度上起到了一個模板的作用,在程序運行時其他的程序可以引用該對象,從而創(chuàng)建出新的對象實例。在一個工程中總是包含一個或多個模塊與類模塊,下面就介紹插入模塊并且編碼窗口——————————————————————————————————————————————一-為其命名和在其中添加響應(yīng)函數(shù)的操作方法。類模塊的插入方法同模塊大致相同,只須將操作過程中的“模塊”改為“類模塊”即可。在VBA編輯器窗口中,執(zhí)行菜單命令“插入/模塊”或者在工程資源管理器窗口中單擊右鍵,執(zhí)行“插入/模塊”命令就可以添加一個新的模塊,系統(tǒng)會自動命名。選中該模塊,在它的屬性窗口中可以看到它的所有屬性。若要改變模塊的名稱可以在屬性欄中修改名稱屬性即可。修改的效果可以在工程資源管理器窗口中看到。雙擊該模塊,可以激活模塊對應(yīng)的編碼窗口。在編碼窗口被激活的狀態(tài)下,執(zhí)行菜單命令“插入/過程”,彈出“插入過程”對話框,如圖2.11,設(shè)置各項內(nèi)容,完畢后單擊“確定”按鈕。這樣,可以在編碼窗口中看到新添加的過程或函數(shù),在其內(nèi)輸入程序代碼,實現(xiàn)所需功能。圖2.1l“添加過程”對話框窗體用來實現(xiàn)程序與用戶的交互工作,是程序設(shè)計中不可或缺的部分?！?在丫p編輯器窗口中,執(zhí)行菜單命令“插入/用戶窗體”或者在工程資源管理蘭妻??單擊右鍵,執(zhí)行“插入傭戶窗體”命令就可以添加一個新的用j薔磊,一霉譬會自動命名。同樣,可以在新增窗體的屬性窗口中的tc名稱,,欄為窗囂主薪¨U自o。一彈出的窗體制作窗口包含了用戶交互窗口和控件工具箱兩個部分,如圖2.12所不。———————————————————————————————————————~用p交互窗口—■—?1,。,P”_’q■”’1__-__?_N■■m■_“_一蛹《r■■酶鹺::廣■■1運’攔件l■a●■惜;^A酬角!躺強I缸t:{.T:艇盹峨啉醴pp爿,i:∥i.工二二—?:::.:×:::’曲-J_J;gt女§Po:{。T:女tl№n_:,一二一鼻?！ｎ盒蛨D睜÷÷一。。::.:::.?！?::屯置‰和窖量溘i編目孵鰳‘’F}蹙塞江墓:囊攀爨il鬻墓:=翁i糕’鬣Control咖lbox利用控件工具箱中的各種控件工具按鈕可以在用戶交互窗口中添加各種控件。雙擊鼠標(biāo),可進入編碼窗口,在此進行程序代碼的編寫。當(dāng)不需要某個模塊、類模塊或窗體時,可以將其刪除,以控制整個程序的體積。在工程資源管理器窗口中選擇要刪除的模塊、類模塊或窗體,單擊鼠標(biāo)右鍵,執(zhí)行右鍵菜單中的“移除(項目名稱”,將彈出對話框,提示是否將要選中的模塊、類模塊或窗體輸出到某個文件中保存下來,如圖2.13所示。圖2.】3刪除模塊提示Fig?2.13DeletemoduJepmmpt.。如果選擇“是”,將會彈出“導(dǎo)出文件’’對話框,選擇保存路徑和模塊名稱,堂莖掣除粵簍塊、類模塊或窗體保存到文件中;如果選擇“否”,將直接刪除選中的模塊、類模塊或窗體。一Ⅵ8i03中VBA代碼的調(diào)試主要利用調(diào)試(Debug菜單中的:【具如圖2.14所示。利用調(diào)試菜單中的命令就可以編譯、執(zhí)行程序,可以添加、編輯監(jiān)藉蔓量,也可以增加、清除斷點等,其操作方法與vB程序基本一樣。中壓配網(wǎng)線損計冀也5譬逮語句遙聆暖逛過程心shIft+F8毫跳出@ctrl+Shift+F8《運行到光標(biāo)處趣ct,l+F8i添加監(jiān)視∞i編輯監(jiān)視哩g塊速監(jiān)視QCtrl+WShin+P9戮切換斷點∞F9螺溪清除所有斷點G0ctrl+shift+n設(shè)置下一條語句嗵ctrl十n顯示下一條語句o【在visi03的VBA中,最基本、最常用的對象就是shape(圖形了,幾乎所有的操作都和Sh印e對象有關(guān)系,要想得到shape對象,就必須通過Doc啪ent(文件對象和Page(頁對象叭1舶。1.Document對象Document對象中的Document可以是繪圖文件(.vsd,可以是模板文件(.vst,還可以是模具文件(.Vss。DocumeⅡt的繼承關(guān)系如圖2.15所示。獲取Doc岫ent對象的方法是:DimDocObjasvisio.DocIlfnentSetDocObi=ActiveDocumentActjveDoc啪entGlobal。一'DocumeIltSApplicationDocllment圖2.15Document對象的繼承關(guān)系2.Page對象Page對象對應(yīng)著Ⅵsio中的繪圖頁,其繼承關(guān)系如圖2.16所示。獲取Page對象的方法是:DimPagobjasⅥsio.Pagesetpagobj=ActivePage~叫ActiVeRGlobalApp“cation圖2.16Page對象的繼承關(guān)系Fig?2.16RelationofPageobject.21.]1一至蘭習(xí)爿三竺3.shape對象在Ⅵsi03中,最基本的對象就是Shapc對象。一個Sllape對象可以是一個基本圖形、可以是一個組合(Group,還可以是一個超級鏈接對象。一個Shapes對象是一個繪圖頁中所有sh印e對象的集合。sh印e對象的繼承關(guān)系如圖2.17所示。獲取shape對象的方法:DimPagObjasVisio.PageDimShpsObjasvisio.sh印esDimShpObjasⅥsio.ShapesetPagObj.ActivePageSctShpsObj_Pa90bj.ShapesSetshpObj=shpsObj.nem(I圖2.17shape對象的繼承關(guān)系以上是Ⅵsi03中常用的三個對象。另外還有很多其他對象,如strle對象、MenuSet對象等,這里不再一一介紹了。2.3小結(jié)由于配電線路無功補償優(yōu)化配置的圖形化軟件的開發(fā)是以visi03為平臺,因此,必須掌握Ⅵsi03的使用及其VBA二次開發(fā)的技術(shù)。本章重點介紹了一些Ⅵsi03的使用及其VBA二次開發(fā)所用到的基本內(nèi)容,具體開發(fā)過程見第四章。3配電線路無功補償優(yōu)化配置的數(shù)學(xué)模型與算法隨著配電系統(tǒng)負荷日益增長,無功需求也相應(yīng)增加。除了系統(tǒng)規(guī)劃、運行要考慮無功優(yōu)化,其它的如電力市場等更多的領(lǐng)域也涉及到無功優(yōu)化問題Ilt”J。無功優(yōu)化問題【17l是指某電力系統(tǒng)在一定運行方式下,滿足各種約束條件,達到預(yù)定目標(biāo)的優(yōu)化問題,它涉及無功補償設(shè)備投入地點的選擇、無功補償裝置投入容量的確定、變壓器分接頭的調(diào)節(jié)等,是一個多約束的非線性規(guī)劃【J8’19l問題。針對實際工作中確定配電線路無功補償位置和容量存在的問題,本文提出了配電線路無功補償優(yōu)化配置的數(shù)學(xué)模型和算法。該方法充分考慮了具體的配電網(wǎng)實際結(jié)構(gòu),適用于各配電線路無功補償位置與容量的優(yōu)化,能夠滿足供電企業(yè)理論線損分析與無功優(yōu)化規(guī)劃工作的需要。配電線路無功補償優(yōu)化配置的數(shù)學(xué)模型包括兩部分:其一為配電線路無功補償配置的優(yōu)化模型,用于確定無功補償?shù)淖罴盐恢煤腿萘?其二為線損計算,用于方案比較和經(jīng)濟效益分析。3.1配電線路無功補償優(yōu)化配置的數(shù)學(xué)模型配電線路無功補償優(yōu)化配置的數(shù)學(xué)模型是一個優(yōu)化模型,它包括兩方面的內(nèi)容:最佳補償位置和最佳補償容量的確定,因此,就有反映補償位置和反映補償容量的兩組決策變量。其數(shù)學(xué)模型可描述為:目標(biāo)函數(shù):。熙&[凸愛‰F@,92,…,Q;%x:,…,k](3.1約束條件fg+Q2十‘?。+Q=姨{Q。。蔓QsQ』。。(i=1,2,?一,盯【x。∈Ⅳ(『=l,2,…,訂式中,F(Q一,Q2,…,姨;。-,x:,…,x一一為尋優(yōu)的目標(biāo)函數(shù),例如,線損、年運行費用、年支出費用等。若,@,Q2,…,Q;一,xz,…,矗為年經(jīng)濟效益,則該數(shù)學(xué)模型目標(biāo)函數(shù)應(yīng)最大化。顯然,F@-,92,…,Q;一,xz,…,矗是無功補償位置與容量的-23—函數(shù),不同的補償方案,會導(dǎo)致不同的效果,我們的目的是要達到最佳的補償效果。五,矗,…,x。一。個無功補償點的位置,為待尋優(yōu)的決策變量;Q,照,…,Q一一個無功補償點的補償容量,為待尋優(yōu)的決策變量;p。一為無功補償?shù)目側(cè)萘?可根據(jù)欲提高的功率因數(shù)或線路上配變的參數(shù)來確定;Q。。,Q一一為位置x。處無功補償容量的上下限;Ⅳ一為無功補償位置備選集合。這是一個有約束的兩層優(yōu)化問題【20川。內(nèi)層為無功補償位置確定情況下的容量優(yōu)化問題。外層為無功補償位置的優(yōu)化。目標(biāo)函數(shù)F(琺,Q2,…,絨;x。,x:,…,矗可以有多種選擇形式瞄刪。①以線損晟小為優(yōu)化目標(biāo)目標(biāo)函數(shù)為:F(Ql,Q2,…,Q;xl,工2,…,“J=△足(Q1,Q2,…,Q;■,x2,…,x。J△B(島,琺,…,Q;一,屯,…,_]c。為總有功功率損耗。②以年運行費用最小為優(yōu)化目標(biāo)目標(biāo)函數(shù)為:F(Ql,Q2,…,Q;而,z2,…,矗=E+E=刪∥+K彪。(Q1+琺+…+Q=△是∽,Q2,…,幺;■,z2,…,x。弦。?！?足。K。(Ql+Q2+…+或式中,F一安裝補償電容后網(wǎng)絡(luò)損耗的費用,元;只~補償裝置的年運行、維護費用,元:∥一有功電價,元/kWh;世。~補償裝置的維護費用率,%;K,~安裝單位補償容量的綜合投資,元瓜var;r。。一最大負荷損耗小時數(shù)。③以年支出費用最小為優(yōu)化目標(biāo)年支出費用是同時考慮運行費和投資的回收。目標(biāo)函數(shù)為:F【G,Q2,…,Qj;一,工:,…,矗=E+五十只=△4蘆+K。K。(Ql+Q2+’?‘+Q+K。K。02+Q2+…+Q:5峨∽,Q2,…,Q;J.,zz,…,kf?！?(疋+世。疋(Ql+Q2十…+Q式中,E~補償裝置的折舊費用,元;足。一補償設(shè)備的投資回收率,%。④以年經(jīng)濟效益最高為優(yōu)化目標(biāo)目標(biāo)函數(shù)為:F(QI,Q2,…,Q;xl,x2,…,b=z。一z。=(△P0一峨(Q,,Q:,…,Q。;一,x2,…,b咖。。盧一(置。+足。K。衄+Q2+…+QnJ式中,Z。一投入補償電容后由于減少電能損耗一年內(nèi)節(jié)約電能的費用,元:z.一新裝電容器的年綜合造價,元;△只一補償前最大負荷下的有功損耗,kw;△最(Ql,Q2,…,Q。;x。,x:,…,x。—辛}償后最大負荷下的有功損耗,kw;其余符號的意義同前面敘述。因無功補償而減少的年電能損耗費用若大于投資安裝無功補償設(shè)備的年綜合造價,即節(jié)省的超過投資的,則認(rèn)為是劃算的,其差值稱為年經(jīng)濟效益,這里追求年經(jīng)濟效益的最大值。3.1-2兩層優(yōu)化問題的描述及求解【25t71內(nèi)層優(yōu)化問題為無功補償位置確定情況下的容量優(yōu)化問題,可描述為:。夠喝磐,(Qc,x;?！?』善%哦(3.2l如mm≤%≤如。U=1,2,…,”式中,x。=【xi,x;,…,x:】為無功補償?shù)奈恢?為給定值。如上所述,目標(biāo)函數(shù)F(Q。x,可以是線損、年運行費用、年支出費用等。這里設(shè)其為線損,其他形式的目標(biāo)函數(shù)推導(dǎo)過程類似。配電網(wǎng)中線段f的參數(shù)如圖3.1所示。mr+jx.f……一o_———_[二]———_o……-墨=P+j心一%圖3.1配電網(wǎng)中的線段j-25-一———======蘭些望蘭娑蘭垡============了丐西歪萬麗下麗耳焉再五矗西示蠶爵■西戛酉潺再雨麗點蕪功負荷之和(不包尸為線段i的F游節(jié)點有功負荷之和,Q為線段f的F。游節(jié)點無功負荷之和(個包括無功補償。Q,,為線段j的下游節(jié)點電容器容量之和,%=∑%%(3.3式中,口i為O一1變量,其取值為:fl線段f的下游節(jié)點集合中含有電容詈靜%21o線段f的下游節(jié)點集合中不含有電容器,線段f的有功損耗為|22】:業(yè):墨!亟;絲■一(3.4r毒設(shè)線段的總數(shù)為上,則配電線路總損耗為:峨:競墮掣.。(3.5式(3-2所述,位置確定后,補償容量的優(yōu)化可具體描述為:嘶唧蛆=喜掣?l“.j善g。2如(36I如?！?≤Q0。。(_,=l,2,…,療此為有約束的優(yōu)化問題,不等式約束在越限時考慮,先只考慮等式約束。引入拉格朗日乘子【28J,則可以構(gòu)造與式(3.6問題同解的如下無約束優(yōu)化問題?；耷銯-峨“l(fā)善%~Q曉j‘3.7根據(jù)極值的必要條件,有:由前述諸式,可以推導(dǎo)出式(3.8的具體表達式為式中,∑%%+五=以(t=1,2,…,胛J=1∑Q。=紼:(3.9鼢0力11旦擎礦配電線路無功補償優(yōu)化配置的研究與圖形化軟件開發(fā)顯然,式(3.9為~線性方程組,可以很容易利用高斯消元方法129珈J求解,可解得研,Q;,…,娥。若Qj,殘,…,鱗中有越限者,將其固定在其界限上,然后對剩余變量繼續(xù)尋優(yōu)。在無功補償優(yōu)化配置計算中,需要大量計算補償位置確定情況下的補償容量的優(yōu)化。因此,補償容量的優(yōu)化計算效率對整個無功補償優(yōu)化配置計算至關(guān)重要。外層優(yōu)化問題為無功補償位置的優(yōu)化。在此,該問題是一個組合方案的問題。設(shè)無功補償位置備選集合Ⅳ中的各選位置數(shù)目為m,若擬在一處安裝無功補償設(shè)備,則共有q個組合方案,對每一個組合方案應(yīng)用前述位置確定的容量優(yōu)化方法進行優(yōu)化計算,最后從所有組合方案中選擇最優(yōu)的一種方案。因此,如上所述,無功補償容量的優(yōu)化,采用間接優(yōu)化方法計算,化成了線性方程組的求解,算法簡單高效。所以,才使這里的無功補償位置優(yōu)化采用全枚舉方法成為可能。3.2配電線路理論線損計算的數(shù)學(xué)模型配電網(wǎng)電能損耗是指一定時段內(nèi)網(wǎng)絡(luò)各元件上的功率損耗對時間積分值的總和。由于配電線路分支線多、負荷量大、數(shù)據(jù)多、情況復(fù)雜等原因,使配電網(wǎng)理論線損計算成為一項繁瑣復(fù)雜的工作。理論線損計算的方法有很多種,各有特點,精確度也不同。如均方根電流法,它是理論線損計算的基本方法,在此基礎(chǔ)上根據(jù)計算條件和計算資料,可以采用平均電流法(形狀系數(shù)法、最大電流法(損失線路導(dǎo)線的線損舊墼瑤一~嘭,∑管∑Ⅲ%釓——==望型堂望翌壘姿==========卟¨錨等×m…肌一,。川’線路上變壓器的負載損耗艫∞鐫。×等圳線路的可變損耗“¨=M1+M6或鮒n地魄×魯圳叫胍^’線路的固定損耗鮒耐:f芝‰]哪Ⅳ,c肌一,線路的總損耗鮒￡=叫¨+鮒州(tⅣ?^線路理論線損率蚴=嫠圳慨=竺學(xué)刪%線路中固定損耗所占比重鮒列%=熹圳o%線路最佳理論線損率(即經(jīng)濟運行線損率蚴=等等壓砉螄,線路經(jīng)濟負荷電流(0式中』%、一。g一線路有功供電量(^緲?^、無功供電量(女V口‘h;K一線路負荷曲線形狀系數(shù);凡。、勘。~線路導(dǎo)線等值電阻(Q、變壓器繞組等值電阻(n;如:一線路總等值電阻,Q;Ⅳ。。~線路平均運行電壓,女礦;^、f.一線路運行時間、變壓器平均運行時間,^:.28.(3.13(3.14(3.15(3.16(3.17(3.18(3.19夏蛾配電線路無功補償優(yōu)化配置的研究與圖形化軟件開發(fā)f,~線路和變壓器的綜合運行時間,^;△Jl{l,一線路上投運的第,臺變壓器的空載損耗,∥:m一線路上投運的配電變壓器臺數(shù)。從上述線損計算式可見,電量法和電容法的關(guān)鍵是:線路導(dǎo)線和變壓器等值(1線路導(dǎo)線等值電阻和線路上變壓器繞組等值電阻的計算,此時,可以有兩種方法計算,即“按電量求阻法”和“按容量求阻法”。A.按電量求阻法∑爿去尺,衙㈨’m∑露R如^2葡㈨’Ⅷ%(對cQ,凡d=(Q(3.20(3.21(3.22(3.23(3.24晾∑蛾;心^2z~(Q(3.25l∑s”,}\J=l/式中爿。一線路上第j臺變壓器二次側(cè)總表的實抄電量,女∥^:一,z一由第,段線路供電的所有變壓器實抄電量之和,t緲.^;q、￡,一任意線段的電阻(Q、長度(枷一中乒一¨如一隆塑趔盔堂三芏塑土適塞,0。一任意線段導(dǎo)線單位長度電阻值,n/加;”一線路分段的總數(shù):R一變壓器歸算到一次側(cè)的電阻,Q:u,。一變壓器一次側(cè)額定電壓,^r;如,、△%~每臺變壓器的額定容量(^塒、短路損耗(礦:s?！粃~各汁算線段供電之變壓器額定容量之和,女喇。(2‘、屯、畦的計算確定^=24×天數(shù)一停電時間(^mm∑‘sm∑‘b=號~(^或屯=j=L(^(3.26∑曲?！?=l鏟嘩單(^‘Rdd+%6式中‘一每臺變壓器裝設(shè)的計時鐘的記錄時問(3線路負荷曲線形狀系數(shù)K值的計算確定K:生:,口P寺善,躲匿÷芝t(3.27(3.28^~第f小時或任意一時段內(nèi)的電流,爿:kk一均方根電流、平均負荷電流,爿;”一天內(nèi)電流值抄錄的數(shù)目或次數(shù)。(4線路平均運行電壓的確定U日p=UⅣ(5線路負荷功率因數(shù)的計算爿p。。8妒27亍圭蘭=蘆(3.29√邡。+鬈?！薄谂潆娋W(wǎng)理論線損計算中,電量法和容量法因計算簡單、所需數(shù)據(jù)量少而被廣泛采用。3.2-2計及配變負荷曲線的線損計算方法本文根據(jù)需要,采用的配電網(wǎng)理論線損計算能夠計及補償電容器的作用,并一30—配電線路無功補償優(yōu)化配置的研究與圖形化軟件開發(fā)能夠詳細考慮配變負荷曲線對線損計算的影響。由于在計算中計及補償電容器的作用,所以計算配電網(wǎng)備線段上的功率流時,不僅要考慮到配變負荷在各線段上的功率,而且要考慮到補償電容器提供的功率。為了計算電網(wǎng)各線段上的功率流,首先引入一個支路一結(jié)點關(guān)聯(lián)矩陣H,其中元素為:①^。=l,支路f與結(jié)點,有關(guān)聯(lián),即結(jié)點,的負荷會影響支路i的功率;②^。=0,支路f與結(jié)點J無關(guān)聯(lián),即結(jié)點J的負荷不會影響支路j的功率。若已知各結(jié)點的負荷列向量為s,O=只(,+/必O,其中各配變臺區(qū)日負荷曲線列向量為曲O=廳和+,島O,線路補償電容器結(jié)點為品O=JQcO,則線路各線段上負荷列向量毋O=日O+廚(f,可由下式計算得出:s,O=月.s。(f(3.30或sfp=日?srQ+Hcsc(f(3.31式(3.30是將配變與補償電容器結(jié)合在一起考慮,其中日,是考慮兩者所形成的支路一結(jié)點關(guān)聯(lián)矩陣,維數(shù)為支路數(shù)×結(jié)點數(shù);式(3.31是將配變與補償電容器單獨考慮,其中坼、Ⅳ。分別為配變、補償電容器所形成的支路一結(jié)點關(guān)聯(lián)矩陣,其維數(shù)均為支路數(shù)×結(jié)點數(shù)。例如:圖3.1所示的一個簡單的配電網(wǎng)電氣接線圖,結(jié)點及支路編號如圖,共有5條線路,6個結(jié)點,線路的功率從源點流向各元件,假設(shè)各結(jié)點的負荷分別為sl、s2、馬、鼠、s5、s。,各支路的功率分別為島、￡2、島、上4、￡;。例3l配電網(wǎng)電氣接線圖Fig.3.】E1ectricdjagr秈ofdistributionnetwork根據(jù)圖可知:L4上的功率只與結(jié)點5的配變的負荷有關(guān),L3只與結(jié)點4、5有關(guān),L2與結(jié)點3、4、5、6有關(guān),L1與結(jié)點2、3、4、5、6都有關(guān)。因此,可以得到支路一結(jié)點關(guān)聯(lián)矩陣H為:可得即OH=IOLlL2L3L4L50O=H×SlS2S3S4S5S6=睦;|×(3.32(3.33因結(jié)點量sO=C(f+忍(f為復(fù)數(shù),將實部和虛部分開,分別計算有功功率和無功功率分布。若計算出配電網(wǎng)各線段(包括配電變壓器等值電路中的串聯(lián)支路上的功率流S●=日O+,0(f,則代表日線損電量為:鮒卻2喜攀R,西+z4?B。=喜薯半q+z4.B。(3.34式中,‰一為配電網(wǎng)額定電壓;B。一為配電變壓器空載損耗總合‘L一線段總數(shù)。月線損電量為:創(chuàng)…m。鮒卻虬一m(乏囂j式中,一—。。一線路某月的實際有功供電量,々∥^爿。。一代表日平均每天的有功供電量,t∥.^Ⅳ。。。一某月天數(shù);(3.35鰳鯫出鼽島郎S%&++鯽艮}+昏亂出+++鮑鯽軋出酆|I==|Il|¨∽∽“∽配電線路無功補償優(yōu)化配置的研究與圖形化軟件開發(fā)Ⅳ.一線路某月實際投運天數(shù)。全年線損電量為12個月線損之和,即:12削M,=∑叫。一¨(3.36l一1配變臺區(qū)的負荷曲線可以通過測量統(tǒng)討’獲得。首先對配電臺區(qū)的用戶進行分類,然后對每類用戶選擇幾個臺區(qū)測量其典型日的負荷曲線,各負荷曲線化成咀平均負荷為基準(zhǔn)的標(biāo)么值,最后對各類用戶的幾個臺區(qū)的標(biāo)么值負荷曲線取平均,得各類用戶典型負荷曲線。所得負荷曲線保留了屬于相應(yīng)類的負荷曲線的形狀。計算中實際負荷曲線為平均負荷乘以這里的典型的標(biāo)么值負荷曲線,而平均負荷則可以用某段時間內(nèi)的用電量計算出來。4圖形化配電線路無功補償優(yōu)化配置軟件的開發(fā)目前,圖形化電力應(yīng)用軟件因其界面友好、直觀、操作簡單和符合專業(yè)習(xí)慣等優(yōu)點受到電力企業(yè)的歡迎?，F(xiàn)在的電力應(yīng)用軟件若不具備圖形化的功能,僅靠窗體、表格和數(shù)據(jù)文件等傳統(tǒng)的方式進行參數(shù)輸入、運行狀態(tài)的設(shè)置、結(jié)果的輸出,己經(jīng)很難被電力企業(yè)接受。即使算法先進,也因其不良的操作界面無法在實際生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。因此,具備圖形化的功能是電力應(yīng)用軟件開發(fā)的趨勢。眾所周知,visi03是微軟0伍ce套裝軟件之一,是當(dāng)今最優(yōu)秀的繪圖軟件之一,許多人都在其各自的工作中用該軟件繪制圖形。在許多場合下使用visio較之Aut0CAD,更加簡單高效。但是能夠基于Visio進行圖形化應(yīng)用軟件的二次開發(fā)則還鮮為人知。在電力企業(yè)應(yīng)用的圖形化電力系統(tǒng)應(yīng)用軟件,都主要是用VB、Del曲i或vC等開發(fā)工具完成的。這種開發(fā)模式工作量大、周期較長、功能有限、后期維護困難。本文的軟件摒棄了目前多數(shù)開發(fā)單位廣泛采用的全部基于vB、Delphi或VC等開發(fā)工具的開發(fā)模式,而是借助visi03,利用vBA進行二次開發(fā)‘33341。站在Ⅵsi03的平臺上進行專業(yè)化二次開發(fā),充分利用了visi03的所有功能,僅花很少的代價和用很短的開發(fā)周期就實現(xiàn)了用純VB、Delplli或VC開發(fā)工具編程所難以實現(xiàn)的十分完善的功能。關(guān)于圖形化配電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置軟件的開發(fā)主要包括:圖形用戶界面、數(shù)據(jù)管理和優(yōu)化計算三部分f35】。4.1圖形用戶界面的開發(fā)圖形用戶界面(GUI是交互式繪圖軟件與用戶進行信息交流的中介。系統(tǒng)通過界面反映當(dāng)前信息狀態(tài)或?qū)⒁獔?zhí)行的操作,用戶則按照界面提供的信息做出判斷,并準(zhǔn)各下一步的操作【361。圖形化配電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置軟件的圖形用戶界面主要由菜單欄、工具欄、模具、繪圖元件、繪圖區(qū)等部分組成。菜單欄中匯集了軟件的全部操作命令,通過用鼠標(biāo)點擊菜單欄中的選項可以完成軟件的全部操作。配電線路無功補償優(yōu)化配置的研究與圖形化軟件開發(fā)為了快速操作,工具欄把菜單欄中的最常用的命令匯集在一起,使用戶能夠快捷的使用軟件的最常用命令,提高軟件的使用效率。工具欄中的選項都可以在菜單欄中找到相應(yīng)的命令選項。繪圖元件是本軟件為了繪制配電網(wǎng)絡(luò)提供的常用元件圖符,這些繪圖元件放在稱為模具的文件中。用戶可以用鼠標(biāo)從模具中拖拽出繪圖元件放到繪圖區(qū)中,通過適當(dāng)?shù)倪B接構(gòu)成配電網(wǎng)電氣接線圖。菜單欄的開發(fā)是根據(jù)軟件需要完成的功能,為了使用戶操作簡單、方便而進行的。在visio的基礎(chǔ)上,可以通過訪問co衄andBar對象或ulobject對象,利用程序完成菜單欄的開發(fā)。在此,選擇從程序通過使用UIobiect對象f37】來開發(fā)配電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置軟件的菜單欄。菜單欄的開發(fā)可以分為三步:(1獲得uIob{ect對象圖4.1顯示了Visio對象模型中的uIObiect對象。由圖4.1知,可以使用Application對象的BlliltMenus或BuilfI’oolbars屬性來獲得UIObject對象。例如,要獲得Visio菜單的ulobiect對象,其代碼可以為:DimuiObjas、nsio.UIObjectsetUiObj=visiofApplication.BlliltInMenus廣——一1…。pp№。ionh———————]r——————]一MenuseIsM㈣{M哪us日Menur———]f——一]AccelTaM苗l|Ac∞lIkms—fL———lMenuseIAcceIIt啊1Men_t…M。nunemMenmtcm}|Men山tem..——;rj:二二二二■]}1BudⅡt村ernB『l一7—1—1r一——]Doc帥entuIobl氍tToo惱乳“f}10d№lT呻lⅧ㈣sIT洲barIlcmslhi孟二蒜al!。竺竺L!““!_JL竺‘竺叫巴”竺竺J一一一L:二::二:J圖4.1visio對象模型中的uIobject對象Fi晷4.IuIobjiectobjectofVisioobjeccInode}筮型盔堂三蘭堡圭鯊塞(2添加菜單和菜單項目在獲得uIobject對象之后,就可以添加項目。要添加項目,可以在Visio對象模型中定位到UIObiect分支,來獲得包含想要添加到項目類型的集合,然后使用該集臺的Add或AddAt方法。下面的示例添加的是當(dāng)激活繪圖窗口時可用的新的菜單和菜單項目:DimUiObjAsⅥsio.U10bjectDimmenuSetsObjAsVisio.MenusetsDimmenuSetObiAsvisio.MenuSetDimmenusObiAsVisio.MenusDimmenuO巧Asvisio.MenuDimmenuItemsobiAsVisio.MenultemsDimmenuItemObiAsVisio.MenuItemSetmenuSetsO均;uiobj,MenuSetssetmenusetObj=me加SctsObj.ItemAtID(visuIObjSetDmwin曲setmenusobj=m蜘uSctObj.Me肌ssetmenuobj=menusObj.Addmenuobj.c印tion=”圖形處理(&D”SetmenuItemsObi=menuObi.MenuItemssetmenll】temObj=menuItemsC}bj.AddAt(1menuItcmObj.C印tion=”刷新界面(&R”menuIt鋤0q.Enabled=TruemenllItemO巧.ActionText=”刷新界面(&R”menuItemobj_Addol】N砌e=”刷新界面”menunemObi.visible=11me(3設(shè)置對象的菜單,它將會把菜單應(yīng)用于軟件中要應(yīng)用對菜單所做的更改,可以使用Doc恤ent或Application對象的SetcustomMenus或SetCustom,I的lbars方法,然后指定表示菜單的UIObject對象。例如,為文檔設(shè)置菜單:r肺isDocufnem.setCustomMenusUiobj配電線路無功補償優(yōu)化配置的研究與圖形化軟件開發(fā)繪圖元件是繪制配電網(wǎng)電氣接線圖過程中常用元件的圖符,模具是這些繪圖元件的集合。繪圖元件不僅僅代表是何種元件,而且還應(yīng)該包含它所代表的元件的屬性、數(shù)據(jù)等內(nèi)容。模具及繪圖元件的開發(fā)過程主要可以分為三步:(1新建模具,為模具添加新的繪圖元件新建模具,并為模具添加新的繪圖元件的方法如第二章中所述。(2為繪圖元件添加屬性首先,使模具處于編輯狀態(tài)下,選擇一個繪圖元件,打開其圖件形狀編輯窗口,如圖4.2所示。選中窗口中的圖形,執(zhí)行“窗口/顯示SllapeSheeet”命令,顯示該繪圖元件的shapesheet表格,如圖4.3,然后,對各區(qū)段進行操作。①在use卜de丘nedCells區(qū)段,添加元件的名字。為了能夠分辨出該元件是何種類型的元件。②在customPmperties區(qū)段,添加~些自定義屬性。這些屬性單元格可以存放該元件的一些屬性、數(shù)據(jù)等內(nèi)容。③在collIlectionPoims區(qū)段,添加連接點。由于在識別配電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)時,要求繪圖精確,因此,設(shè)置了連接點。利用連接點的明顯顯示及自動捕捉功能,使用戶容易操作,并且繪制圖形時不易出錯。④在Actiofls區(qū)段,為元件添加自定義的右鍵菜單。該右鍵菜單為了顯示元件的數(shù)據(jù)窗體。⑤在EVents區(qū)段的EventDblclick單元格中,輸入函數(shù)RuNMACR0(過程名或宏名,其中的過程或宏是為了完成某種功能而編寫的程序,這樣當(dāng)雙擊繪圖元件時,就可以直接打開繪圖元件的數(shù)據(jù)窗體?！猒—————————_-—__-—————————————————_———————————————————————————————————————————————————————●————_●—————————————_____-___—_-______一Ti^●I*州R臆蛆墨囂酗鐘mett∞-僧-冀i趟嘲4.2圖件形狀編輯窗口Edit州ndowofmaster’sshape耋盛b蘸量:t單配變臺區(qū),-一一“—一_烈孽一2黼滋≥謄攀瑚聰_…≯“:l謄”-pi‘j”。?！?。”?、栲弟插鞒刚閩≯:I_『:“。1”“,∞_隳慚L“q。罩般臺姓”r_矧~一!蔫靄蓊≮,“i:矗品}啊稍l鹺髓;擘一一一“i}“f*‘;“-Ii‰m炮啦j節(jié)點撕警““…}。涫一-~話‘。t一基?！癷囂h;i僦。曩己羹容量i~:;≥-.一^汀…”饕鬟霉裝:≥i}}≥碧一。::…!二一麓roP_垤。阻抗電壓”.~=j。2…--.:n‘。.…。,點甕囂囂I≯毫…≯j事。z‘料…_一__一高.≠‰矗+?！埂啊啊栏?1tn一…“ti啪酗_i赫砒咖姍(。rh-曲。哺ntTr眥船.。d鬻電囊壓器教蛋。一降。7,。’圖4.3繪圖元件的shapesheet表格Sh印eSheettabJeofmaster?38(3為繪圖元件創(chuàng)建數(shù)據(jù)窗體創(chuàng)建繪I羽元件的數(shù)據(jù)窗體是用來實現(xiàn)人機交互的,通過它能夠方便、直觀的輸入元件的屬性、數(shù)據(jù)等內(nèi)容。創(chuàng)建數(shù)據(jù)窗體[33】的方法很簡單,可以分為三步:①進入VBA的開發(fā)環(huán)境中。②為繪圖元件添加窗體,并利用控件工具箱添加各種控件聞。以單配變臺區(qū)元件為