配电网规划研究

配电网规划研究（精选十篇）

配电网规划研究 篇1

关键词：配电网,优化算法,变电站选址

0 引言

电力行业关系国计民生, 电力企业在尽量降低成本提高效益的同时也要考虑社会效益[1]。所以, 电网规划工作就要力求做到经济性和可靠性同时达到最优[2]。电网规划涉及到两个方面:输电网络规划和变电站选址定容。输电网络规划的目标就是在负荷预测及电源布局已知条件下, 确定在何时何地建设何种类型的输电线路以满足经济、可靠地输送优质电能的要求[3]。变电站选址定容直接影响未来电网的结构、供电质量、运行经济性和供电可靠性[3]。如何在负荷预测基础上, 确定变电站站址和容量、网络走廊、馈线型号和数目等, 使得经济性成本和可靠性成本综合最优, 是电网规划的重要课题。

电网规划是一个复杂的组合优化问题, 其中涉及到许多不确定性因素, 现有文献研究的目标只针对电网规划的网架优化或变电站定址定容。本文对现有文献中网架优化或变电站定址定容的模型和算法进行总结和分析。

1 网架规划模型

1.1 网架的目标函数

配电网处于电力系统末端, 直接向用户供电, 是整个电力系统规划的重要组成部分[2], 配电网络的目标是在满足可靠、经济的条件下将优质的电能输送给用户, 因此配电网络的优化显得非常重要。网架优化的目标函数一般考虑的因素有:一是只考虑经济性成本, 以可靠性为约束条件;二是考虑经济性成本和可靠性成本, 计及违反约束条件的惩罚性费用。

1.1.1 考虑线路投资、网损、可靠性成本的多目标模型

受约束于:

(1) 容量约束Iij≤Iij, max;

(2) 电压降落约束Ui, min≤Ui≤Ui, max;

(3) 潮流约束AP=D。

参考文献[2]采用此模型, 其中, fs为变电站投资及运行费用;N为变电站数;ω为等年值投资回报系数;f (si) 为变电容量si的变电站建设费用;u (si) 为运行费用;ff为馈线建设投资费用和线损费用;β1为线路单位长度造价;lmj为节点m到节点j的线路长度;kmj为lmj线路的回路数;xj为线路决策变量;Pj为第j块区域负荷;J为负荷分区总数;Tmax为最大负荷利用小时数;β为电价;fr为用户因停电而造成的损失费用, 即表征配电网可靠性的指标;λt和λl分别为配变和单位长度线路的故障率;Cj (t) 为由用户停电损失费用函数曲线得到的各负荷节点j的停电损失费用。Kmj为线损系数;M为约束条件数目;Yj, i为j节点的第i种约束的惩罚系数, Wi为第i种约束的决策变量;Iij为线路lij的电流, Iij, max为线路lij的最大允许电流;A为节点关联矩阵, P为网络潮流, D为负荷需求;[Ui, min, Ui, max]为Ui的上下限。

1.1.2 考虑线路投资和网损并计及违反约束条件的惩罚性费用的静态优化模型

受约束于:Bθ+PL=PG;

参考文献[4]采用此模型, 其中:F为年综合费用, 包括建设费用和运行费用;kj为支路j中扩建一回新建线路的投资费用;xj为支路j中新建线路回路数;c为年网损费用系数;rj为支路j的电阻;Pj为正常运行情况下支路j输送的有功功率;α为惩罚系数;W为违反约束条件限值的差值;B为系统节点导纳矩阵;θ为节点电压相角矢量;PL为负荷矢量;PG为发电机出力矢量;BL为由各支路导纳组成的对角矩阵;A为系统关联矩阵;Pmax为线路最大输送容量;xj, max为支路j可以新增线路的上限。

1.1.3 考虑输电网所有者、发电厂商、用户三者利益的静态优化模型

受约束于{运行约束条件集合}。

参考文献[5]采用此模型, 其中CTi、Cli、CGi、CLi分别为规划方案i对应的总费用、输电网扩建工程投资费用、电网扩建后系统发电费用以及扩建后的新的电网在各种预想事故下的负荷损费用期望值;下标i表示解空间θ中的任何一个可行解输电规划方案。

1.1.4 只考虑线路投资和网损的静态优化模型

受约束于:

电压降必须在允许范围内;

每条线路容量不能超载;

配电网结构呈辐射状网络结构;

网络规划线路必须沿城市街道铺设。

参考文献[6]采用此模型, 其中:N为变电站的个数;M为路线的条数;Ji为构成第i个变电站辐射型线路的总数;lik为第i个变电站的第k条线路的长度;ml为变电站低压侧线路折旧年限;r0为贴现率;α为单位长度线路投资费用;Pik为第i个变电站第k条线路上的有功负荷;β为线路网损折算系数。

上述1.1.2~1.1.4小节中三种模型都是对单一目标函数进行优化, 处理方法相对简单, 容易实现效益最大化。但惩罚系数如何选取至今没有科学的理论, 有待探讨。

1.2 约束条件

目标函数的约束条件由简单的电力平衡约束, 发展为各种复杂的可靠性约束, 如潮流约束、容量约束、连通性约束、辐射状约束、节点电压约束等[7]。

1.3 求解配电网架的方法

目前一般文献所采用的网架优化方法有以下几种方法。

1) 采用多目标函数的规划方法。该方法以经济性和可靠性各自作为目标函数, 通过赋予权值对综合成本产生影响。该方法除了考虑的因素较多外, 可靠性成本也作为综合成本中的一部分, 得到综合考虑经济性和可靠性的优化方案。但该方法有几点缺陷: (1) 可靠性成本如何转化为经济性成本; (2) 如何确定两者权值大小; (3) 可靠性和经济性是相互矛盾的, 如何处理两者的关系。基于Pareto算法的多目标优化方法可以有效克服以上问题, 且与并行计算方法有天然的兼容性, 可以很方便与遗传算法结合。参考文献[2]应用Pareto的多目标优化方法求解中压配电网网架规划的多目标模型。先按N个目标函数单独优化得到N个子种群, 利用Pareto最优概念将N个子种群进行排序得到一组Pareto最优解, 通过精英选择算子选择精华种群, 并利用个体迁移算子把精华种群中优秀个体迁移到相应的单目标种群中, 避免有效基因流失。

2) 采用单目标函数的规划方法。这种规划方法一般只考虑经济性成本, 以可靠性为约束条件。该方法考虑的因素较少, 编程相对简单, 寻优速度较快, 但经济性因素和可靠性因素地位不平等, 得到的优化方案不一定最优。

参考文献[3]将种群分为S个子种群同时搜索各自的最优解, 把各个子种群的最优解进行比较得到全局最优解, 根据“弱肉强食”淘汰策略将全局最优解替换各个子种群的最差解, 用全局最优解作为指导信息影响子种群的进化, 避免陷入局部最优解。参考文献[4]考虑到线路运行费用占总投资费用的比例较小, 对其不予考虑。同时考虑网络可靠性, 以支路输送容量与支路最大输送容量之差为惩罚因子加入目标函数。参考文献[8]基于整个寻优过程中, 参数的设定对结果影响较大, 本文引入云模型对参数在寻优过程中进行动态调整。参考文献[9]基于现有部分文献采用的方法无法满足配电网的辐射性、连通性、线路不跨接的特性, 同时忽略很多不确定因素, 如负荷变化的不确定性等, 本文通过改进编码方式使其满足辐射性、连通性、线路不跨接的要求, 用区间潮流端点法处理负荷变化。参考文献[10]基于配电网规划是个高维数、非线性混合整数优化问题, 通过序优化理论筛选形成由较优解组成的初始种群, 可以减少计算量, 提高搜索效率。参考文献[11]基于寻优过程中出现违反辐射性约束的结果, 本文在编码上采用二进制编码策略, 将待选线路的建设与否作为优化变量, 同时采用根节点融合法形成初始解。

3) 采用多阶段规划方法。多阶段规划模型求解的关键是各阶段方案通过相互之间的协调以达到各阶段总体优化的目的。参考文献[12]基于单阶段规划机制与多阶段规划机制相似, 结合伪动态规划的思想, 将多阶段规划转化为多个单阶段规划。先利用静态规划的方法得到单阶段规划末期的最优方案, 以此方案为基础基于动态规划的思想得到各个阶段的最优方案。

2 变电站规划模型

2.1 变电站的目标函数

配电网规划中一个重要的问题是对变电站选址, 变电站站址影响电网结构、运行经济性、电能质量等。一个好的站址不但使变电站满足负荷需求, 还可以节省线路投资。目前有许多文献对这部分内容进行了理论研究。

2.1.1 考虑变电站投资、运行费用、变压器损耗费用和变压器二次侧线路网损费用的静态模型

受约束于:

参考文献[13]采用此模型, 其中N为已建和待建变电站总数;Wj为负荷j点的负荷值;Dij为第i个变电站与第j个负荷之间线路长度;Ji为第i个变电站所供负荷的集合;Ri为第i个变电站供电半径;e (Si) 为第i个变电站负载率;Si为第i个变电站容量;gij为j负荷点是否由i变电站供电的标志;C1为折算到每年变电站投资;C2为运行成本费用;C3为变压器损耗费用;C4为变压器二次侧线路网损。

2.1.2 考虑变电站投资及运行费用、馈线投资费用、馈线年网损费用

受约束于:

参考文献[14]采用此模型, 其中C1为折算到每年的变电站投资及运行费用;C2为折算到每年的馈线投资费用;C3为馈线年网损费用;Ji为由变电站i供电的负荷集合;Wj为负荷点j的有功负荷;Si为变电站i的容量;e为经济负载率;cosφ为功率因数;N为已有变电站和新建变电站的总数;lij为第i个变电站到第j个负荷之间线路的长度;L为变电站允许的最大供电半径。

2.1.3 考虑变电站投资运行费用、变电站高压进线投资费用及年网损、变电站中压出线投资费用及年网损

受约束于:

参考文献[15]采用此模型, 其中:Cstation为折算到每年的变电站投资运行费用;Chigh为折算到每年的变电站高压进线投资费用及年网损;Clow为折算到每年的变电站中压出线投资费用及年网损。Wj为负荷点j的有功负荷;e (Si) 为第i个待建变电站的负载率;kij为第i个待建变电站到负荷点j线路常量系数;Iij为该线路额定电流;lij为该线路长度;ΔUi, max为该线路最大允许电压降;gij为负荷点j是否由变电站i供电判别因子, gij=0表示“否”, gij=1表示“是”;Ri为供电半径约束;N为已有和待建变电站总数。

2.2 求解变电站站址的方法

目前大部分文献在进行变电站站址优化中, 并不考虑地理环境因素, 没有河流、山脉或其他影响变电站选址的因素。在实际中总是有许多限制变电站选址的因素存在, 因此部分文献考虑到地理环境的影响, 配合地理信息系统 (geographic information system, GIS) 进行规划。参考文献[16]把不可建区域用规则图形进行标识, 随机生成变电站站址后通过垂线法判断变电站落点是否位于不可建区域。参考文献[17]把地块用多义线 (多段线) 组成闭区间, 闭区间内有所需的地理信息, 变电站的站址在GIS中看做一个点, 点和地块的拓扑关系有三种:点在地块内, 点在地块外, 点在地块边界上。通过射线法判断落点与地块的关系, 决定该落点是否在不可建区域。

虽然地理信息系统 (GIS) 可以处理部分地理因素的问题, 但是还是存在大量不确定性因素影响变电站站址的选择。部分文献考虑用负荷聚类和交替定位来确定站址, 但聚类方法对初始位置的选取依赖性较大。近年来Voronoi图这种特殊几何形状的多边形, 其具有的空间最邻近特性和空心圆特性适合站址规划问题。参考文献[18]考虑区域负荷均匀分布和非均匀分布两种情况, 在负荷均匀分布情况下, 根据Voronoi图顶点所在空心圆半径按大到小的顺序排序, 设置相邻站址最小距离约束, 逐点添加并判断是否满足最小距离约束。在负荷不均匀分布情况下, 设置调整规则并采用交替定位选址方法, 根据已有负荷分布对新建站址进行调整。参考文献[19]利用常规Voronoi图法及综合考虑规划区域地形特点、区域面积和负荷分布情况的坐标几何方法产生初始站址。在此基础上, 通过对Voronoi图进行加权来考虑负荷分布不均匀、各变电站额定容量和负载率不同对变电站供电范围的影响, 进行变电站供电范围的整体优化, 并确定新建站站址。

3 求解电网规划的智能算法

对于电网优化问题, 目标函数的确定是一个重要方面, 但是利用何种工具来寻求这个目标函数最优的同时满足经济性、可靠性和保证网络末端电能质量, 同样是电网优化的重要方面。目前一般文献都是以传统的智能算法为基础, 对算法中存在的问题进行改良, 使其最大限度地发挥算法优势的同时避免该算法存在的缺陷对方案的影响。目前大多数文献所使用的智能算法有蚁群算法、粒子群算法、人工鱼群算法、遗传算法等。

3.1 遗传算法

遗传算法以决策变量的编码作为运算对象, 借鉴生物学中染色体概念, 模拟自然界生物遗传和进化的精英策略, 采用个体评价函数进行选择操作, 并采用交叉、变异算子产生新的个体, 使算法具有较大的灵活性和可扩展性。参考文献[2]引入精英选择算子筛选进化算法到当前代为止产生的Pareto最优解。个体迁移算子将精华种群中的优秀个体迁移到相应的单目标子种群中, 更新每个子种群的相关基因, 使优良基因能不断遗传下来避免优良基因丢失。为避免大量无用的计算, 引入裁剪算子, 剔除每组解对应的目标函数值与其他目标函数值的欧式距离最小的解, 尽量使目标空间比较均匀的分布。参考文献[9]采用根节点融合法生成具有辐射性的网架。为避免陷入局部最优, 采用两点交叉减少交叉的基因位数, 减少不可行解的产生, 变异部分仅仅在同一编码内任意两位进行交换。

3.2 人工鱼群算法

人工鱼群算法是一种基于模拟鱼群行为的现代智能启发式算法, 主要利用了鱼的觅食、聚群和追尾行为算子, 从构造单个人工鱼个体的底层行为做起, 通过鱼群中个体的局部寻优来达到全局最优值的目的。该算法不需要了解问题的特殊信息, 只是对问题进行优劣对比, 很好解决了非线性函数优化等问题。参考文献[4]引入禁忌表减少大量无用的计算, 同时在中小规模电网规划中取消寻优效果不明显的聚群行为, 寻优策略上选择在当前领域中使目标函数改善最大的移动, 将当次搜索结果按优劣排序同禁忌表结果比较, 如果即将执行的移动在禁忌表内, 则选择次优结果进行判断, 直至移动未在禁忌表中则实际执行。

参考文献[11]为保证辐射性要求, 采用改进的二进制编码, 利用根节点融合法得到可进行配网潮流计算的初始方案。参考文献[12]将算法的觅食行为进行混沌优化, 利用混沌优化的遍历性改善人工鱼搜索范围过程中容易陷入局部最优的缺陷。参考文献[20]基于人工鱼群算法很难得到精确最优解, 引入精英选择思想和改进的模拟退火算法对人工鱼群算法的觅食、聚群行为进行改进。

3.3 蚁群算法

蚁群算法作为一种仿生优化算法, 通过模拟自然界蚂蚁群体行为来寻找最优解, 具有较强的鲁棒性、优良的分布式计算机制、易于与其他方法结合等优点。蚁群算法采用了正反馈机制或称是一种增强型学习系统, 通过不断更新信息素达到最终收敛于最优路径的目的。但蚁群算法需要较长的搜索时间, 且容易出现停滞现象, 且该算法的收敛性能受初始化参数的设置影响较大。参考文献[8]引入能处理随机性和模糊性这双重不确定性问题的云理论, 利用云理论调整信息素挥发系数ρ和信息素强度Q的取值, 可以保证算法的收敛速度和全局搜索能力。对于蚁群算法容易出现停滞现象, 本文对信息素数量设定上下限, 避免算法停滞和限制算法扩散。参考文献[21]改进转移概率, 将转移概率由参数α和β控制变为由参数α控制, 从而有较好的联动效果。对信息素进行动态更新, 在传统信息素更新公式增加一项由当前表现最好的个体在时刻t到t+n从i转移到j留下的信息素, 并且赋予变化的权值。

3.4 粒子群算法

粒子群算法模拟社会的群体行为, 每个个体在迭代过程中通过比较自身和群体的最优位置来修正自身的寻优方向和速度, 从而得到最优解。该算法是一种简单、容易实现又具有深刻智能背景的启发式算法, 与其他仿生优化算法相比, 该算法所需代码和参数较少, 而且受所求问题维数的影响较小。粒子群算法中粒子容易受到个体极值点和全局极值点的影响, 粒子群因发生群聚情况容易产生早熟现象。参考文献[3]结合协同进化的思想, 将初始种群分为S个子种群, 子种群进行自我进化并得到子种群最优解, 通过比较得到全局最优解, 并用全局最优解取代S个子种群的最差解, 同时保持子种群最优解, 小群体迭代提高局部搜索能力, 种群信息的正反馈避免陷入局部最优解。参考文献[15, 17]为扩展粒子全局搜索能力和避免陷入局部最优, 对速度和位置更新方程进行修改。参考文献[15]取消粒子速度方程, 并对个体最优值和全局最优值设置极值扰动算子对个体最优值和全局最优值进行修改, 使算法能快速摆脱局部极值。参考文献[17]引入组织概念, 该组织是由一定粒子数目构成的群体, 对自己的行动或行为具有控制权, 无须外部组织干预并与其他组织有信息交互。一个粒子在寻优过程中, 不仅受到个体最优值、全局最优值影响, 还受到组织最优值影响, 减弱了群体的趋同性。为彻底解决陷入局部最优解问题, 引入变异思想, 进一步扩大粒子的寻优空间, 并通过群体适应度方差来监测“群聚”现象。

3.5 其他算法

除了一些传统的算法外, 许多研究者提出一些新颖的方法, 这些方法从其他角度研究配电网规划算法方面的问题。参考文献[5]引用何毓琦教授提出的序优化理论来优化配电网, 在整个解空间中选取有限解集, 估计OPC曲线确定优化问题的类型, 通过粗糙模型在有限解集中选取s个可行解构成集合S, 计算s个可行解的目标函数值并进行排序, 选取前k个可行解作为足够好解。参考文献[22]也是一种仿生算法, 将种群内局部深度搜索和种群间全局信息交换结合起来。将初始种群P个青蛙向量按适应度大小升序排列并分成m个子种群, 每个子种群按进化策略对较差个体进行更新, 完成后再对新种群P进行升序排序并分成m个子种群再进化, 最终得到最优解。

4 结语

配电网规划研究 篇2

【关键词】配电网规划；地理信息系统；电力系统

在传统的规划配电网规划系统中，人们常常利用手动技术或者借助AUTO CAD绘图软件来实现配电网规划系统，这样不仅消耗大量的时间，也消耗了大量的人力。而且规划设计结果并不美观，灵活性能也受到了局限，导致效果不理想。GIS系统不仅具有大量的数据储备空间，还有较强的的网络分析能力，借助其具备的功能来进行配电网络规划系统处理，这样不仅对大量的数据实现统一管理，从而提升工作人员的工作效率，还把规划措施调配的更加灵活，使规划过程更加明朗清晰，提升配电网络规划系统的效果和效率。

一、配电网规划概述

（一） 配电网规划的主要内容

配电网规划主要包含以下几个内容：

（1）负荷预测：第一是未来需求量的预测，第二是对未来用电量的预测，两个方面。

（2）为了网络构造可以实现优化规划，就要预算出未来电源和负荷水平呈现的状况，建立一个合理的网络建设计划，应用较少的资金来实现配电网络的运行需求，从而满足资金限额的拘束要求。

（3）为了变电所实现优化规划，将变电所的位置和容量进行规划，在进行变电所规划时要满足多种约束条件，其中包括负荷要求、线路容量以及变电所容量等，进而完善变电所的地位和容量。

（4）短路容量校核是指根据不同的设备方式进行配电网络控制，例如提高网络设计，根据电压等级分配，变压器容量的大小，阻抗的选择方式以及运行方式等，从而确保各个级别的电压断路器开断电流和设备中稳定电流可以很好的配合。

（5）无功规划是指根据无功补偿设备的最好的地理位置，容量的大小，类型的区分和投放时间的长短来确定是否更换新的无功补偿设备。

（二） 配电网规划的基本要求

实现配电规划的主要因素是利用最少的资金，来实现最好的方案，保证配电规划和城市规划共同完成并且与生态环境协调一致，从而满足人们对未来用电量的需求。

二、基于 GIS 的配电网规划智能决策支持系统

专家决策模块相当于一个智能储存库，它可以将配电网络进行分化，该系统可以根据涉及的中心理论进行支持。专家决策模块可以借助配电网络规划有关的不同信息，实现综合解析，根据分析的结果采取最合理优化的解决措施进行配电系统的网络规划。专家决策模块可以借助知识库中广大数据实现推理判断，模型库根据不同的标准模式划分成多个模型，其中包括任何方面都可以用的通用模型，指定的专业模型和根据不同的用户要求划分的用户模型等。方法库中有很多的数学筹算办法，在配电网络规划中根据不同的问题寻找不同解决对策。在制定配电网规划时，不仅要求科学合理布局，还要兼顾到基础数据，这些基础数据包括区域国民经济状况、配电网络系统负荷特性、配电网络结构等。配电网规划能够与SCADA 系统、MIS系统等进行有效连接，并且能够一并与专家决策模块进行互联互通。利用 GIS智能技术，可以直接将配电网络各个目标进行优化。在负荷分析子系统和优化规划子系统等诸多子系统大力支持下，专家决策模板才能准确的实现对配电网络进行规划，进而形成一个独立的规划效果。同时在地理信息数据的帮助下， GIS系统可以直观地将配电网络规划效果清晰的展现出来，建立出各规划年的配电规划图。

三、基于 GIS 系统的配电网规划方法

我们可以借助GIS 系统中巨大的资源容量和技术，应用到配电网络的规划中来，这样不仅可以让配电工作人员方便快捷进行配电网络规划设计，还使配电网络规划具有合理科学的性能。具体来说，基于 GIS 系统的配电网规划方法主要分为以下几个部分。

（一）空间负荷预测

（1）在空间负荷预测中，为了更好的管理供电系统，可以根据不同的用电类型和不同的负荷性质把供电地域划分到多个小区。在进行配电系统规划的过程中，小区负荷预测一般采用的方式是负荷密度法，它主要根据规划部门所在的区域进行从上至下的规划方式，其主要特点就是对负荷密度进行预测。而负荷密度法的主要缺点就是容易因为人为的失误受到影响。

（2）基于 GIS 系统的配电网规划的案例很多。例如，在GIS 系统中应用GIS 空间负荷预测系统，它主要功能就是将降低数据收集数量，降低分析和处理系统的难度，减少配电工作人员的工作量。以负荷密度法举例。首先，在制定配电网规划时，不仅要求科学合理布局，还要兼顾到基础的负荷，而这些基本负荷包括商业负荷、城市居民负荷、农村负荷、工业负荷、城市公共负荷和其他负荷。然后再借助GIS 系统中的规划功能，将整个大区域划规划成诸多小分区，进而将各个小分区中原来的负荷数据以及未来预测的负荷分布进行整理收集。并将整理出来的数据进行分析，并与各个区域规划部门给出的规划数据进行对比，进而整理出最合理的数据进行计算，得出准确的分区负荷密度。

（二） 变电所的地理位置及容量优化规划

在实现负荷空间预测时，根据各个小区实际负荷值和分布趋势作为基础，借助GIS 系统来实现未来我国负荷发展的要求，进而优化变电所的地理方位和容量。利用最少的资金的同时，确定各个阶段时期变电所不同的地理方位和不同的容量。为了得到准确的空间负荷预测结论，就要借助GIS 系统和电子地图技术，将在规划区域内的所有能够查询的地理方位进行备选，可以先制定一个变电所地址的选择表，进而实现目标年的用电要求。最后结合负荷实际增长状况以及成本投放的数量进行审核，实现各个期间的用电要求可以满足负荷增长的需求，进而实现投资经济利益的最大化。

（三）网络结构优化、短路容量校核及无功规划。

为了实现配电网络结构优化，我们可以从两方面入手，第一步骤是实现空间负荷预测，第二步骤是实现变电所的位置优化和容量优化。网络结构优化主要是借助设立非线性混合整数规划模型的原理，在诸多拘束的因素下，例如负荷要求、优化变电所地理方位和容量、提高变电器和线路的容量以及保持功率平衡性能等，实现应用最少的资金，规划出最合理的目标以及保障各个高压和中压配线具有稳定的网架结构。

四、结束语

总而言之，通过本文对GIS 的配电网规划系统的应用及发展方向的进一步分析，使我们对GIS 的配电网规划系统有了新的认识，配电工作人员在拟定配电网络图纸时，可以根据配电网络不同的地理信息进行配电网规划系统的设计，从而加大配电网规划系统的工作效率。

参考文献：

[1]周云成. 基于 GIS 的 10kV 配电网络电气连通性分析[J]. 电力系统保护与控制，2010，38（ 10） ： 83 -87.

城市中压配电网规划研究 篇3

1 10k V中压配电网规划的主要步骤

中压配电网规划是在分析中压电网现状和预测负荷的基础上, 对未来变电站选址, 新建线路走向, 电网网架优化等问题进行科学、合理的规划, 以提高供电可靠性和供电质量。所以主要规划步骤有以下几方面:

1.1 分析中压配电网现状, 提出现状的主要问题。

对所有公用中压线路的主干线长度、接线模式、“N-1”率、分段数、配变装见容量、架空线路绝缘化率进行列表统计。对中压配电网现状有一个比较清晰系统的了解, 并分析其存在的主要问题。这对后面的整体中压配电网规划奠定基础, 提供可靠的现实依据。

1.2 用多种方法进行负荷预测。

目前常用的负荷预测方法有以下几种:

1.2.1弹性系数法———由规划区以往的用电量和国民生产总值分别求出它们的平均增长率K y、Kx, 从而求得电力弹性系数E=K y/K x, 再用某种方法预测未来m年的弹性系数E′及国民生产总值的增长率Kx′, 则可得电力需求增长率K y′, 从而可按比例系数增长预测法得出第m年的用电量。1.2.2回归分析法———回归分析法假定负荷同一个或多个独立变量存在因果关系, 通过寻找因果关系的数学模型, 据此预测出将来负荷值。回归分析模型参数估计技术比较成熟, 预测过程相对简单。但一般为避免数据处理过于复杂, 常将变量间的关系假定为线性。文献[1]将偏最小二乘回归模型应用于年用电量预测, 克服了自变量之间多重相关性的问题, 使得计算结果更为可靠。文献[2]在回归分析中采用了非线性参数估计计算, 从而得到更精确的预测模型。1.2.3灰色理论法———该方法就是对在一定幅值范围、一定时区内变化的灰色量, 通过一定的数据处理技术, 寻找出比原始数据有更强变化规律的新的数据数列, 进而建立一定数学模型进行预测的方法[3]。1.2.4负荷密度指标法———根据规划区各地块的用地性质, 通过统计各不同用地性质的总土地面积乘以与其对应的负荷密度来确定负荷的方法。

1.3 确定规划原则

1.3.1针对不同供区的近期功能定位、发展特点以及用电状况, 按供区配网的规划标准由高到低划分为A、B、C三类, 每类规划标准对应不同的区域产业特点和用电水平。A、B、C三类供区的近期分类参考指标与典型区域见表1。1.3.2各类供区的中压配电网推荐接线方式如表2所示。1.3.3架空主干线均应装设分段开关 (一般采用柱上负荷开关) 进行分段, 按供电范围和负荷分布宜分为3至4段, 每段配变容量控制在2000k VA以下或配变户数5至6个左右。电缆线路的分段采用开闭所或环网柜作为节点。1.3.4线路分支线超过1km或后端负荷超过1500k VA, 应在分支线装设断路器或负荷开关, 其它分支线可装设刀闸或跌落开关。负荷超过1000k VA的架空支线应采用柱上断路器进行连接。对可靠性要求较高的地区, 可选用具有自动重合功能的开关。1.3.5中压配电网应有较强的适应性, 主干线杆塔及导线截面应按远期规划一次选定, 可以避免远期重复建设和用电高峰期时出现“卡脖子”现象。中压配电网导线截面选择应标准化。1.3.6中压线路供电长度应满足末端电压质量的要求, A类供区供电长度不宜超过2km, B类供区供电长度不宜超过4km, C类供区长度不宜超过10~15km。1.3.7根据城市配电网规划目标网架建议, 中压主干架空网络供电接线模式尽量采用多分段单联络或多分段多联络, 中压主干电缆网络供电接线模式宜按“3-1”环网建设, 今后负荷增长、密度更高时可逐步过渡到双环网或“N供一备”接线方式 (N≤4) 组网。这样可以进一步减少线路故障停电范围, 增强供电转供能力和提高线路供电可靠性。

1.4 规划投资估算。

根据当地实际的设备价格和工程施工报价情况对本次中压配电网规划进行投资估算。分析此次规划投资资金是否在合理范围内, 这也是判断本规划是否合理、经济的重要依据。

2 结论

本文结合城市发展及10k V配电网规划实践经验, 从规划、建设及与城市建设相协调出发, 阐述了10k V配电网规划的主要思路和一些规划原则。配电网建设是电力企业发展的重要部分, 也是社会经济发展的重要基础部分。科学、合理的配电网规划能够提高电网供电的可靠性和供电质量, 并进一步促进国民经济的增长。

摘要：本文通过配电网规划实践经验, 详细阐述了中压配电网规划的主要步骤, 并对负荷预测和规划原则做了进一步说明。通过对各个步骤的说明, 使得大家对中压配电网规划有更深刻的认识和了解, 为配电网规划提供全面合理的指导。

关键词：中压配电网, ,配电网规划,负荷预测,接线模式,可靠性

参考文献

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[3]牛东晓, 曹树华, 赵磊, 张文文.电力负荷预测技术及其应用[M].北京:中国电力出版社, 1998.

谈论城市配电网规划现状及问题 篇4

论文摘要：城市电网建设是电力部门的重要规划，城市配电网的规划是否合理直接关系着城市电网的建设和改造，更是保证供电质量和供电效率的依据。站在城市配电设置的宏观角度阐述配电网规划中存在的问题，并提出一些建议。

论文关键词：配电网;规划;问题

随着我国电力系统整体配置的不断发展，国家对城乡配电网建设日益重视，如何科学地设置城市配电网的规划显得尤为重要。在传统的电力建设中，我国总是将发电摆在第一位，输送配电摆在第二位，认为只要有充足的电能资源就可以做好电力系统的建设。但是，输送配电也在无形中影响着城市供电的能力和供电的可靠性。因此，合理适当的城市配电网规划在逐渐彰显着自己独特的优势，为电网建设的改造提供了合理性、科学性的指导经验。

一、我国配电网建设的现状

如今，我国有意识地改变原先的“重发电、轻输送配电”的现状，并取得了一定的成果，使得整体上配电网的设置都趋向了正规、合理。但是由于我国在配电网规划上发展较晚，依旧存在一些不合理的因素。

1.基础差、底子薄

基础差、底子薄是我国配电网建设的真实写照。在过去的电网建设中，由于缺乏早期的勘测、考察和规划，导致我国配电网的设置分布不合理，供电线路较长，损坏较严重。一些城市出现了市中心电源丰富，周边村落电源稀少的现状，这种情况致使一些周边农村长期处于没有电用的状态。

2.电路结构不合理，转换复杂、不灵活

我国在电网建设中呈现出电路复杂、互相交错、难以移动等现象。近电远送、电网接线复杂、迂回供电、专用线路占有主线路过多等不合理的安排也为之后重新建设新电路结构带来了极大的不便，也增大了电路维修的困难。

3.供电质量下降，故障多

由于基础差、底子薄，加上线路设置的不合理，就必然会影响供电的质量和效率，降低了供电的可靠性。直到现在还有很多地区都在采用架空线输送电能的方式，这也直接影响着供电的可靠性。同时，采用这种架空线路的方式，故障出现的频率较高，容易引发电路漏电、触电等事故的发生，增加了危险性。

二、我国城市配电网规划存在的问题分析

由于一直倾向于对发电能源的开发，很少关注于基础的配电网的建设，致使我国电力事业建设出现偏颇。随着科学技术的不断发展和信息产业的出现，高速度、高质量、安全、可靠成为了人们对电力发展的新要求。这也迫使专家和相关的工作人员对配电网规划作出了重新的审视，对城市配电网的规划进行了新的研究，并取得了一定的成果，但基于各方面的因素，我国城市配电网规划还面临着一些问题。

1.城市发展不稳定

国家建设部提出“以人为本，以安全舒适为基础，重新调整修改城市建设规划”。该规划指出，各个城市应根据自身特色和现代化建设的需求，重现对出现的不合理的城市规划进行修改，将城市规划的重点放在危房改造、处理城市垃圾、缓解低收入家庭的住房条件的目标上来，同时建设相应的市政基础设施和文化设施，努力改善城市综合服务和人居环境。这个规划的提出对于城市电网建设来说既是好事，也是难题。城市规划标准的提高必然影响着城市电网建设的提升，但是由于每个城市的发展状况都不一致，而且也在不断改进和变化，这给城市电网配电网的规划带来相当大的困难。

2.城市规划的衔接存在问题

城市电网规划的衔接问题一般分为两方面，城市电网规划和城市规划衔接存在问题，城市电网建设和城市建设衔接存在问题。这两者相辅相成，互相影响。城市规划包含电网规划，电网规划又对城市规划起着至关重要的作用。依据规划进行建设，所以也导致城市建设与电网建设之间有着很深的摩擦。城市在规划中一般是同一时间编制，所以在面临突发问题时不能及时快速地进行修改和协调，导致了城市规划与电网建设规划之间出现问题。另一方面，城市建设和电网建设有时候不能同时建设，这样也导致了资源的极大浪费。

3.配电网规划数据难以统计收集

配电网在建设过程中需要海量数据进行考证和收集，以保障能做出合理有效的电网规划，同时还要注意各方面的因素。如前期考证、收集数据时耗费大量的人力资源，花费大量成本等，这都需要我们事先做好规划。但是这样的复杂大工程，其实施难度可想而知，也是摆在我们面前的一个巨大难题。

4.配电网建设中审批程序复杂

配电网规划的审批要经过各种复杂的程序，而且审批难度较大，需要结合城市自身的情况和人力、物力等各方面的条件进行综合考虑。同时，电力部门是我国的核心能源部门，承担着巨大的社会责任。所以，国家和城市在考虑配电网建设规划时更要三思而后行。但这也意味着配电网规划的实行需要经历一段长久的等待。

三、城市配电网规划问题的若干解决措施

城市配电网规划牵扯着国家现代化建设的.步伐，更对整个电力系统的发展具有重要意义，所以我们要排除万难，将城市配电网的规划落实到实处，真正为电网建设的可靠性和经济性、安全性做好先驱保障工作。结合笔者多年来的工作经验，分析当前解决城市配电网规划问题的措施，为在以后配电网建设中指明一些方向。

第一，针对城市在规划过程中发展不稳定、不平衡的状况，我们要加大事先对城市不同区域用电量和用电指标的调查，针对各类区域的特点制定出相应的配电网架结构，从整体上做好布局，更好地融入到城市建设中来，满足广大用户对于高品质生活的追求。另外，要加强与城市主要决策人员的沟通，了解城市的进一步规划详细情况，做到心中有数，避免与城市规划发生冲突。

配电网规划研究 篇5

摘要：高压配电网是连接输电网和中压配电网的重要环节，其规划结果直接影响整个配电网的经济性和可靠性。目前高压配电网规划普遍以满足区域供电能力为目的，只考虑初始投资，没有从运维费用、故障损失等方面全面评估规划方案的经济性。针对该问题首次提出了基于全寿命周期成本分析的区域高压配电网规划方法，全面考虑区域配电网建设时序不同引起的初始投資差异、运维费用、线损及资金的时间效益等，寻求给定供电可靠性下的经济性最优方法。使用该方法对某区域高压配电网规划进行方案比选，结果表明该方法给够综合反映规划方案的全寿命周成本，对规划方案制订具有较强的指导意义。

关键词：配电网规划;全寿命周期成本（LCC）;初始投资;运行费用

中图分类号：TM714 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）32-0183-03

全寿命周期成本（Life-Cycle Cost，简称LCC）指的是从设备、系统或项目的长期经济效益出发，全面考虑其在规划、设计、制造、购置、安装、运行、维修、更新，直至报废的整个寿命周期全过程中，一共需要支付的总费用。传统的管理方法没有从设备或系统的整个周期考虑，得出的成本可能是阶段性最优，但从长远来看并不一定是最优的。应用基于LCC的管理方法可以使设备或系统在整个寿命周期内的成本更合理，效益更高。相比于传统的经济性指标，LCC分析综合考虑了传统方法不能考虑的可靠性问题、设备成本回收的问题等，为电力企业的发展提供了良好的技术支持。[1-3]2013年新颁布的《配电网规划设计技术导则》也要求“需确定供电可靠性和全寿命周期内投资费用的最佳组合”，因此在电网规划中使用全寿命周期成本管理理念具有较强的优越性。

一、LCC配电网规划中的应用现状

目前配电网规划中对规划方案进行技术经济分析主要是通过计算各项指标（如容载比、N-1通过率、供电可靠性、综合电压合格率等）进行技术分析;通过单位投资增供负荷和增供电量研判电网投资效率，并对电网投资进行财务分析。配电网规划项目仅注重工程的建设过程，重点控制项目建设阶段的造价，而弱化了项目未来的运行成本、可靠性及报废成本等。但LCC的总和可能往往数倍于初期投资成本，所以在配电网规划中应用基于LCC的管理方法可以使整个寿命周期内的成本花费更合理，因此获得的经济效益更高。[4-7]

文献将应用LCC理念，结合当前配电网规划的经济性、可靠性指标分析，建立全面的LCC分析模型，重点考虑规划方案的一次投资成本、缺电成本，从设备层和系统层两个层面全面分析LCC成本分析在配电网规划中的应用方法。在实际应用中，系统层故障损失等因素难以准确衡量，因此本文针对高压配电网规划的特点，给出较为实用的配电网规划全寿命周期成本分析方法。

二、基于全寿命周期成本分析的高压配电网规划

1.LCC在配电规划中的数学模型

全寿命周期成本在配电工程中的数学模型可用式（1）表示：

（1）

其中，CI指初始投资;CO指运行成本;CF指故障损失成本;CD指设备退役处置成本。

初始投资（CI）主要包括设备的购置费、安装调试费和其他费用，包括110（35）千伏变电站和线路投资及对应10千伏配出投资。

运行成本（CO）年运行费用包括线路损耗费用、线路检修维护费用。线损功率包括110千伏与35千伏变压器损耗与线路损耗。线损费用计算公式为：

（2）

式中：为线损功率，τ为最大损耗小时数，J为成本电价，元/kWh。

按线路损耗公式为：

（3）

式中：PL为线路负荷;U为额定电压;ρ为电阻率;l为线路长度;S为线路截面积，cosφ为功率因数。

故障损失成本（CF）主要是由于电网电力供给不足或中断造成用户缺电带来的经济损失。退役处置成本（CD）包括退役处置费和设备回收残值费。

2.高压配电网规划LCC成本分析基本思路

进行LCC成本分析时可根据有无对比原则，相同或是非常相近的成本予以忽略，占LCC计算较小且难以精确量化的成本因素也予以忽略。以此为原则，根据电网实际情况对高压配电网规划的全寿命周期成本过程进行适度简化，为LCC的实用型推广提供借鉴。

在对涵盖110千伏/35千伏的区域配电网规划方案进行全寿命周期成本分析时，除了考虑设备层的全寿命周期成本外，还应考虑系统层成本。系统层LCC模型主要考虑设备间的相互影响，从输送电量、多重故障的角度考虑其成本的构成，其关注的不是单个设备的行为，而是设备总体对全网的影响，主要由以下成本构成：

（1）投资成本。系统层的投资成本主要指开展规划的研究费用和设计费用。

（2）运行成本及维护成本。系统层运行成本主要指全网逐年运行产生的线路损耗成本。系统层的维护成本为应对较为主要的多重故障场景的校正维护成本及预防维护成本。对高压配电网来说，这两项成本可在设备层中考虑。

（3）故障成本。主要指停电损失费用，包括直接损失和间接损失。直接损失包括设备引起的设备损坏、事故后的修复和重新投运及维修工人的工资、电量损失，还包括用户的赔偿费用等。间接损失指的是事故发生呆在的用户和社会停电损失，如大面积停电事故给社会再次的经济损失和社会影响等。

《配电网规划设计技术导则》对各类供电区域的N-1通过率等运行指标作出了规定，可比的各项规划方案必须首先满足导则的技术要求，可以认为各方案中设备故障造成的停电损失等。因此，可不考虑退役处置费用，并将运行费用简化为线损费用和线路维护检修费用。所以采用LCC成本分析法进行高压配电网规划方案比选时主要从初始投资和运行费用两方面进行。

（1）可比选方案的前提条件。对配电网规划而言，技术经济分析需确定供电可靠性和全寿命周期内投资费用的最佳组合，一般有两种评估方法：给定投资额定下选择供电可靠性最高的方案;给定供电可靠性条件下选择投资最小的方案。为了简化方案比选步骤，一般选用给定供电可靠性条件下选择投资最小的方式进行LCC分析，即对技术指标相当的方案进行经济性分析。

因此，对不同高压配电网规划方案进行比选时，需要对110（35）千伏电压等级需要通过电力平衡等确保方案能够满足该区域用电需求，必要时还需进行潮流、短路计算及供电安全水平分析;高压变电站的10千伏配出线路应考虑中压配电网网架优化，并进行供电可靠性计算或估算。

（2）考虑建设时序的初始投资计算。資金的价值与时间有密切关系。电力设备的寿命及规划周期一般比较长，且不同配电网规划方案中规划项目建设时序也不尽相同。为了对规划方案的经济性进行正确评价，不能仅仅将各项成本直接相加，应虑计算期内规划项目的建设时序把不同时刻的金额折算为某一基准时刻的金额，采用费用现值法进行分析比较，折现率一般取8%～10%（也可采用财务数据）。采用费用现值法的另一个理由是区域配电网规划方案中各个电网项目逐年建设，难以用单个设备的寿命周期来衡量，因此方案比选可与远景规划相结合，评估远景规划期内所有项目费用成本（一般取20年或25年）。

（3）运行费用CO。运行费用主要包括损耗（线路及主变）及运维检修费用。规划方案不同，对应的年运行费用可能存在较大差异。

根据式（2）、（3）计算得到的线路、主变年损耗电量及上网电价，即可得到线路及主变年损耗费用。但区域配电网规划方案涉及的电网项目较多，对规划年的电网运行情况也难以精确预测，因此对主变年损耗电量可根据型式主变的空载损耗、负载损耗及主变负载率进行估算，主变年电能损耗估算公式如式（4）所示。

（4）

式中：为空载损耗，为负载损耗，k为最大负载率，τ为最大负荷利用小时数。

线路有功损耗主要与电流、线路长度及线路电阻有关。可根据线路单位长度电阻、额定载流量、线路最大负载率及最大负荷利用小时对年线路损耗进行估算。

运维检修费用进行精确核算比较困难，可根据电网检修运维和运营管理成本标准或当地电网核算变电站及线路单位检修成本进行简化。

3.敏感性分析

LCC成本分析结果与评估周期、折现率、设备造价、运维费用等参数密切相关，评估周内这些因素的变化会影响到分析结果，同时这些因素又难以精确预测，因此应对与LCC成本分析密切相关的因素进行敏感性分析，对各方案评估结果进行校核。

三、算例分析

选取某县部分高压配电网规划为例，采用全寿命周期成本分析的方案进行方案比选分析。该区域目前通过110/35/10千伏电压等级供电，根据区域负荷发展情况，该区域电网发展有面临两个发展方向：110千伏、35千伏、10千伏电压等级共同发展;限制35千伏电压等级，发展110千伏、10千伏电压等级。对应的方案如下：

方案一：适度发展35千伏电压等级，满足负荷增长。根据综合规划水平年变电容量需求情况，结合现有变电站分布和供电范围情况，拟在2013～2015年期间在该区域扩建35千伏元村站，新建35千伏邵庄站;2016～2020年期间扩建35千伏邵庄站，新建110千伏乐北站。

方案二：根据远景负荷发展方向，提前建设110千伏变电站并增加布点，限制35千伏电网发展。根据综合规划水平年变电容量需求情况，结合现有变电站分布和供电范围情况，按照限制发展35千伏电压等级的思路，不再新扩建35千伏变电站，在2015年新建110千伏乐北站，对110千伏乐南变进行增容改造，2018年新建110千伏元村变。

根据电力平衡结果，两个方案均能满足近期及远期负荷需求和供电可靠性需求，因此主要从经济性方面进行方案比选。在进行LCC分析时评估周期为20年，折现率取10%。

1.方案一LCC成本分析

（1）初始投资CI。方案一需要新建110千伏两座，增容1座，35千伏变电站新建1座，扩建2座，建设投资如表1所示（含对应的10千伏配出费用）。

表1 方案一初始投资表 （单位：万元）

年份 2014 2015 2016 2017 2024

建设项目 35千伏元

村扩 35千伏邵庄及10千伏送出 110千伏乐北变及10千伏送出 35千伏邵庄扩及10千伏配出 110千伏元村变及10千伏配出

工程投资 520 939 2501 325 3000

现值 520 854 2067 244 1157

现值合计 4841

将各年度费用折算至2014年后，初始投资现值为4841万元。

（2）运行费用CO。根据《国家电网公司电网检修运维和运营管理成本标准》，110千伏每座变压器运行成本为11.42万元/站，35千伏每座变压器运行成本取7.46万元/站，110千伏及以下配电网单位检修及运行费用如2表所示。

表2 变电站及线路单位检修成本（单位：万元/兆伏安，万元/公里）

110千伏变电站 0.3195 110千伏架空线路 0.5227

35千伏变电站 0.7169 35千伏架空线路 0.4041

110千伏电缆 0.2685 35千伏电缆 0.1548

根据GB-T6451-2008《油式电力变压器技术参数和要求》，110千伏主变空载损耗为40千瓦，负载损耗156千瓦;35千伏主变空载损耗为7千瓦，负载损耗为39千瓦。按该区域2012年最大负荷利用小时数及平均上网电价，按主变最大负载率60%进行测算，可得各年度主变损耗费用。取110千伏线路单位长度电阻为0.001Ω/公里，额定载流量445A，35千伏线路0.0124Ω/公里，额定载流量373A，线路最大负载率按50%进行测算，根据最大负荷利用小时数及平均上网电价进行测算到线路损耗。运行费用根据2014～2034年某县西北区域110千伏及35千伏变电站及线路情况，得到方案一2014～2034年年运行费用如表3所示。

表3 方案一年运行维护费用表 （单位：万元）

年份 2014 2015 2016 2017-2023 2024-2034

年运行费用 243 263 303 312 352

现值 2958

2.方案二LCC成本分析

（1）初始投资CI。方案二需新建110千伏变电站2座，扩建1座，不再新扩建35千伏变电站。建设投资如表4所示（含对应的10千伏配出费用），将各年度费用折算至2014年后，初始投资现值为5194万元。

表4 方案一初始投资表（单位：万元）

年份 2014 2015 2018

建设项目 110千伏圣源变10千伏配出 110千伏乐北新建，及10千伏配出，乐南变增容改造 新建110千伏元村变及10千伏配出

工程投资 424 3014 3000

折算为现值 424 2731 2049

现值合计 5174

方案二年运行费用如表6所示，运行费用计算方法同方案一。

表5 方案二年运行维护费用表 （单位：万元）

年份 2014 2015-2017 2018-2034

运行费用 225 242 254

现值 2360

经过计算，虽然方案一初始投资低于方案二，但从全寿命周期成本来看，方案一全寿命周期成本为7781万元，方案二全寿命周期成本为7553万元，方案二较方案一节省投资228万元。因此选择方案一作为推荐方案。

表6 各方案全寿命周期成本对比 （单位：万元）

方案一 方案二

初始投資CI 4841 5194

运行费用CO 2940 2360

合计 7781 7553

3.敏感性分析

取评估周期为25年、30年时，对方案一及方案二进行LCC周期成本分析，方案二较方案一分别节省投资240万元、228万元;取贴现率8%、12%，方案二较方案一分别节省投资469万、41万;上网电价下调、上调10%时，方案二较方案一分别节省投资11万元、43万元。可见，贴现率、LCC周期及上网电价改变时，方案二投资均低于较方案一;规划方案的LCC周期成本对贴现率灵敏度最高，上网电价次之，评估周期最低。因此，选取方案二作为推荐方案。

四、结论

研究了LCC成本分析方法在配电网规划领域的现状及存在的问题;全面考虑区域配电网建设时序不同引起的初始投资差异、运维、线损及资金的时间效益等，提出了采用LCC成本分析进行区域配电网规划方案比选的基本思路;以某区域配电网规划为例，采用LCC成本分析方案对不同方案进行比选，并针对高压配电网的特点及电网运营实际情况，给出了较为简单实用的计算方法。

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县级配电网规划的实施研究 篇6

1 认真分析县级配电网现状

首先要对县级配电网的现状进行详细透彻地分析, 例如配电网的网架结构、负荷情况、运行状况以及存在的问题等。主要内容包括考虑N-1条件下的配电网供电可靠性、现有网架能否满足用户的要求、发生故障时馈线将所带负荷转供出去的能力以及如何提高配电网供电可靠性、降低电气设备故障率和减少配电网停电时间等。表1为浙江省永康市配电网现状分析情况[1]。

2 准确的电力负荷预测

以浙江省永康市配电网规划为例, 分别采用回归分析法、产值单耗法以及年增长率法三种方法对永康市各规划期全社会用电量进行预测后发现, 采用回归分析法预测结果偏小, 产值单耗法略低于年增长率法。因此根据永康市历年来电力电量的变化情况, 综合分析采用产值单耗法预测结果作为最终预测结果。然后再根据全社会用电量预测结果, 采用最大负荷利用小时法预测负荷。根据永康市电网十二五期间全社会用电量预测提出的高、中、低方案, 利用最大负荷利用小时数法, 计算出规划年的最大电力负荷情况。

参考永康市的产业发展情况, 永康市的最大负荷利用小时数Tmax将呈下降趋势, 但从近几年加强需求侧管理、充分利用设备容量及提高供电效益等角度考虑, Tmax下降趋势较缓。根据历年统计的最大负荷利用小时数, 可以初步测算出十二五期间最大负荷利用小时数水平, 由于经济形势的影响, 预测2011年Tmax处于5020h左右, 2011～2014年均处于4900h～5000h之间, 2015年预测为4900h左右, 电量及负荷预测结果见表2。预测结果的高方案较能反映永康市经济超常发展时的需求, 低方案则反映经济受外部经济环境的影响滞后发展的情况, 中方案较为符合永康目前的实际情况和经济建设的需要, 因此推荐中方案为永康市配电网规划的电力需求预测方案[2]。

3 遵循相应的设计规范和技术导则

合理的技术原能够对县级配电网规划起到很好的指导作用。在永康市配电网规划中, 除了需要遵循《城市电力网规划设计导则》 (Q/GDW156-2006) 、《城市中低压配电网改造技术导则》 (DL/T599-2005) 外, 还需要执行《浙江电网规划设计技术原则》 (Q/GDW-11-159-2009) 以及《浙江省配电网规划设计导则》 (Q/GDW-11-282-2011) 中相应的标准和要求。

4 制定合理的配电网规划目标

在对配电网现状进行详细分析的基础上, 结合规划地区经济发展和电力负荷以及电网发展情况, 合理制定规划期末的规划目标。永康市配电网规划中规划目标如下:

4.1 供电能力充裕, 主配网协调发展

线路平均负载率控制在50%以内, 配变负载率控制在40%左右, 中压馈线规模2015年达到400条左右。充分利用新建或扩建变电站的供电能力, 增强配电网供电能力, 优化供电范围。

4.2 改善电能质量, 消除低电压问题

通过消除迂回线路、新增变电站布点、优化供电方案等手段缩短供电半径。根据负荷增长情况逐步消除小截面导线, 增大线径以提高供电能力和电压质量, 降低网损。解决用户低电压现象, 市中心区、市区综合电压合格率分别达到99.7%、99.5%以上。

4.3 提高供电可靠性, 满足日益增长的安全可靠供电的要求

城区满足变电站主变N-1-1准则, 非城区满足变电站主变N-1准则。采用清晰、规范的中压配电网接线方式、优化配电网结构, 避免复杂接线。调整现状接线复杂和联络过多线路, 使得每条馈线转供电源点不大于4个, 简化现有配电网接线方式, 以利于配电网自动化和智能化。

4.4 提高电网的灵活性

4.4.1 运行灵活性:

检修或故障条件下, 负荷转供方便快捷, 电网重构和自愈能力强。

4.4.2 建设灵活性:

适应电网近、远期发展, 便于过渡, 考虑到远景电源建设和负荷预测的各种可能变化, 在较长发展期内, 电网结构仍然合理。

5 规划目标的分解及规划建设方案的制定

在提出总的规划目标之后, 要将规划目标按照规划年进行分解, 并结合规划地区电力平衡结果来分年度制定规划建设方案, 规划建设方案要与当地经济建设发展相适应并做到适当超前。规划建设方案除了要各年度新建变电站的布点以及线路路径方案外, 还要确定各年度配电网架的改造目标以及最终的目标网架。简而言之, 就是通过各年度的新建及改造工程来实现最终的配电网规划目标[3]。

6 结论

作为直接面对广大电力用户的城市配电网, 其供电可靠性和电气设备的故障率以及停电时间将直接影响到电力企业的形象和效益。运行经验证明, 城市配电网的故障所引发的停电事故比例在70%以上。因此, 必须加强城市及县级配电网规划、建设与管理工作

参考文献

[1]杨泓, 李刚, 韩建军等.城市配电网规划及存在问题分析[J].内蒙古电力技术, 2009, 27 (5) :1-5.

[2]黄毅.浅谈城市配电网规划[J].广东科技, 2009, 9:154-155.

配电网规划GIS数据模型研究 篇7

关键词：GIS,数据模型,配电网

1 配电网规划GIS数据模型

在地理信息系统中, 有关空间目标实体的描述数据可以分为空间特征数据和属性特征数据, 二者统称为地理数据。空间特征数据和属性特征数据通过内部索引相连, 是地理信息系统区别于其他绘图软件的关键之处。

1.1 配电网分布的地理要素分析

1.1.1 配电网的组成

配电网是利用适当的电压等级将电能输送给最终用户, 担负着电力生产终端用户的管理调度和运行服务等职能, 是电力系统的重要组成部分。配电网管理的对象包括变电站、开闭所、线路 (包括电缆) 、杆塔、变压器、配电箱、开关、刀闸等设备, 以及连接在变压器上的各类用户单位。其示意图如图1所示。

1.1.2 配电网的地理分布特性

配电网信息具备地理信息的三大特征:

(1) 配电网信息的区域性:在配电网中, 变电站和用户是网中的结点, 可以用点来表示, 配电线路是供电路径, 可以用线来表示, 由不同的点和线构成了配电网的分布区域。配电网的分布呈拓延结构, 表征了配电网信息的区域性。

(2) 配电网信息的多层次性:配电网具有不同的电压等级, 如35kV, 10kV, 6kV, 380V/220V等, 网中连接有不同的节点, 如变电站、变压器等。装配不同的电力设备, 蕴含不同的设备参数, 覆盖不同的用户区域, 从而反映出配电网信息的多层次性。

(3) 配电网信息的动态变化性:按照配电网规划的要求, 每隔两三年应检查修订规划一次, 并且配电网运行需随时维护, 适时改造, 甚至并网联合, 扩容更新, 从而表现出配电网信息的动态变化性。

1.2 配电网规划GIS数据模型

配电网直接联系着用户, 其信息可以分为两大类:一类是围绕配电网设备和用户的各种信息, 另一类是与地理位置相关的空间信息。这两类信息互相联系并且是有层次的。对配电网信息的分析, 可以看出配电网直接联系着用户, 配电网的线路、设备都与所在的地理环境密切相关。这种配电设施的地理分布特性, 使得必须结合GIS数据模型来建立配电网规划GIS数据模型, 从而实现配电网规划决策支持系统。

配电网规划GIS数据类型, 如图2所示。图中的各类空间数据, 应该在相对高斯平面坐标系下 (这取决于实际系统应用的范围, 一般以所在城市的高斯平面为基准) 进行空间叠加, 各类属性数据利用GIS的拓扑连接关系与空间数据相联系。

配电网规划GIS数据模型, 包括空间数据和属性数据两大部分, 如图3所示。配电网的空间数据采用矢量数据模型。采用这种数据模型来表达空间数据比栅格模型占用的存储空间要少, 而且, 这种模型非常适宜于表达地图上的图形目标, 点和一些小的多边形都能够清楚地表达。属性数据采用关系数据模型, 可以利用现有成熟的关系数据库技术进行管理和维护。空间数据和属性数据通过标识符实现关联。

2 配电网规划GIS数据模型建立数据库

GIS数据库是一种专门设计的具有空间数据模型的数据库, 其空间数据模型由点、弧和多边形以及数据文件构成。配电设施也可以由这些符号形式地表示。空间数据模型以这些符号来表达拓扑信息:变电站由哪些线路向哪些负荷点供电等。配电网规划GIS数据库存储着配电系统的地理数据, 与电力系统一般数据库的不同之处在于它需要在数据库中记录地理信息, 而且有两种类型的地理信息:电力设施的详细位置信息和设施之间的空间关系信息。

建立配电网规划GIS数据库主要包括有几个过程:数据获取, 数据组织, 图形数据录入数据库, 利用GIS软件进行数字化作业程序, 属性数据录入数据库, 编辑修改、存入计算机。配电网规划GIS数据库建库流程如图4所示。

2.1 配电网规划GIS数据库的数据组织

GIS数据库的设计包括空间数据库的设计和属性数据库的设计两部分。实现图形数据库设计的关键问题是分解地理要素。一幅地图就是根据总体设计而选取若干地理要素层的叠置结果。配电网规划的图形数据通过以1:500和1:2000的城市土地利用地图作为底图, 在其上叠加电网图而获得。

2.2 属性数据库设计

以本文配电网图层中架空线路属性表为例来说明配电网规划GIS各表的数据格式、结构, 线路属性表的基本内容如表1所示。

由表1可以看出, 根据变电站编码可以连接变电站属性表, 将线路与变电站属性表连接起来;根据线路两端的起点杆号和终点杆号, 记录了线路与杆塔之间的拓扑关系, 可以进行连通性分析。根据前述有关配电网图层信息空间的划分和数据编码的制定, 配电网数据库涉及到的属性表主要包括:建筑物信息表, 杆塔属性表, 架空线线路属性表, 电缆线路属性表, 配电变压器属性表, 线路开关器属性表, 变电站属性表, 进户点信息表, 避雷器属性表, 电熔器属性表, 断路器属性表, 电流互感器属性表, 电压互感器属性表, 线路接地装置属性表, 用户属性表, 配电设备统计属性表等。各表之间通过相关的标识符连接。

2.3 空间数据与属性数据的连接

本文建立的配电网规划GIS数据库采用图形数据与属性数据自成体系方式连接, 通过标识符建立起图形与属性的连接关系, 便于实现从图形到属性以及从属性到图形的双向参照。图形数据用地理信息系统商业软件提供的空间数据库管理, 属性数据用商业用数据库管理信息系统管理, 通过标识符建立起图形与属性的连接关系, 实现两者的统一操作。

3 结语

通过对配电网络特征的分析, 指出配电网具有地理分布特性、配电设备数量众多且比较分散等特点, 提出了采用矢量模型的配电网规划GIS数据模型。

通过将处理对象分层次、分步骤来划分信息图层空间, 设计了配电网规划GIS的空间数据库和属性数据库, 提出采用标识符来连接分别存储的空间数据和属性数据, 并举例说明了具体实现方法。

参考文献

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中低压配电网建设与改造规划研究 篇8

1 中低压配电网建设与改造规划的基本原则

负荷预测是中低压配电网建设与改造的核心内容, 也是基本原则, 根据预测原理, 明确一定范围内电力负荷的分布情况, 并以此为基础, 合理分布配电网实际供电区域, 同时与上级配电网紧密相连, 形成完整的供配电网络。在编制中低压配电网建设与改造规划时, 还需根据供电网的具体走向和发展趋势, 制定长期目标和规划, 并在实践中坚持执行规划的各项内容, 确保整个供配电系统的完整和全面。此外, 为了使配电网改造发挥出重要的作用, 还需建立一系列健全的评价与反馈体系, 对建设和改造过程中出现的问题进行及时的分析和解决, 为电力行业中低压配电网建设与改造提供准确、健全的规划, 使其踏上正确的发展道路。

2 中低压配电网建设与改造规划中存在的问题和缺陷

就目前来看, 我国电力行业领域中中低压配电网的建设与改造规划中或多或少的存在一些问题, 主要包括以下几方面:

1) 有一些中低压配电网网架的结构存在不合理、不规范的现象, 对配电网的日常检修和维护制造了很大的麻烦和不便。

2) 由于规划方案的不健全, 所以长期存在供电电源点分布不均的现象, 电源点的数量并非仔细测算得出的结果, 往往偏小, 为供电线路带来较大的负担和压力, 使其在使用过程中极易发生破损, 进而影响供电的稳定性。

3) 人们对电力资源的需求量达到了历史最高点, 空前的供电压力逐渐成为配电网建设改造所要解决的直接问题, 也是主要的影响因素。

4) 供电线路多处于室外, 线路在环境等因素的影响下, 容易出现破损和故障, 如果线路保养和检修不到位, 还会引发更为严重的后果, 从而使供电的可靠性大打折扣。

3 中低压配电网建设与改造规划的工作重点

认识到配电网建设与改造的重要性, 明确目标, 了解不足和差距, 综合实际情况, 选取有效的方法是实现中低压配电网建设与改造有效规划的重要基础。为了使规划发挥出最佳的效果, 为规划的制定创建良好的环境还需从以下几个方面入手。

3.1 注重配电网规划

中低压配电网建设会涉及到很多方面, 不同的侧重点所取得的成效也是不同的。目前, 在城市建设不断完善的影响下, 配电网建设及改造规划应对城市外围引起高度的重视, 根据实际情况, 在合适的位置加设配电网变压器, 同时对供电线路实施必要的改造, 从而加强变电站之间的联系, 有效缓解负荷较高区域的供电压力, 提高电力供应的整体水平。

3.2 完善技术制度

科技是第一生产力, 技术在中低压配电网建设与改造中同样具有至关重要的作用。技术水平高低将直接决定中低压配电网的建设与改造质量, 因此电力行业还需加强相关技术的研究力度。在实际情况中, 可根据具体要求制定技术规范, 明确电缆、变压器等装置的技术原则, 并开展相应的技术创新活动, 加强资金支持。就目前来看, 想要切实满足社会和人们对电力的要求, 配电网的建设与改造不仅需要充分利用先进的科学技术, 还要符合环保等政策的实际要求。

3.3 加强人才培养

在这人才济济的社会中, 人才已然成为各行业发展的关键因素, 在配电网的建设与改造中, 专业人才无论在管理还是监督上都起到不可取代的作用。因此, 加强人才培养是配电网建设与改造的必经之路。在实际情况中, 企业应关注两方面内容, 分别为人才的选拔和培养。首先, 应创建健全的人才市场, 并引入完善的竞争机制, 促进人才之间的竞争, 从而便于电力行业择优选取, 有效减少虚占其位的现象, 真正提高规划水平。其次, 电力行业加强人才的培训力度, 为人才再教育提供良好的环境, 并与实践充分结合, 使其为配电网的建设与改造发光发热。此外, 电力行业还需完善内部的奖罚制度, 鼓励人才进行创新研究, 从而全面提高建设与改造规划的质量。

3.4 加大自动化技术的研究力度

在这信息化时代中, 科学技术进步神速, 将先进科技充分运用到生产当中逐渐成为社会各行业的共同目标。对于中低压配电网建设与改造规划而言, 应加大自动化技术的研究力度, 开展与自动化有关的改进与建设, 并在实践的过程中总结经验, 不断完善, 使其发挥出应有的效果。如今, 我国计算机技术趋于完善, 成为社会主流技术, 中低压配电网建设与改造也可在计算机技术的支持下创建出智能高效的供电网系统。

4 总结

电力行业在社会发展中的作用不言而喻, 中低压配电网是供电系统的主体, 其建设与改造直接关系到人们的日常用电, 所以应对配电网建设与改造给予更多的关注, 选取有效、科学的方法, 完善建设与改造的规划工作, 使电力行业在正确的发展道路上越来越好, 从而切实满足社会发展的需求。

参考文献

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法国配电网规划方法研究及相关启示 篇9

ERDF的组织架构分为三级, 包括总部、8个大区和23个地方公司。每个大区管辖2~3个地方单位。每个地方单位下设1~2个调度中心 (RCA) 、3~5个运行机构 (OA) 和1个事故应急中心 (RCC) 。ERDF的8个大区与国家行政区划不一一对应, 大区下设电力研究院, 电力研究院下设2~3个分部。

配电网规划的组织

职责分工

ERDF配电网规划纵向上采用总部和大区两级管理、地方单位参与的工作方式, 横向上规划、设计、研究和管理一体化。具体而言, 总部层面负责制定配电网规划总体原则、技术路线、电网发展方向、投资管控重点, 研究规划方法和工具;大区层面负责组织编制并审定各区电网规划、电网加强工程和用户接入;地方单位负责为大区公司提供运行中发现的问题, 协助现状诊断, 按分配的投资额对项目进行优选。

工作流程

ERDF在全国共设22个电力研究院, 每个研究院设3人左右负责电网规划编制。各电力研究院根据电网总量将所负责区域细分为多个小区, 每个小区一般包括3~6座变电站, 并分配至5年内逐步开展电网规划编制工作, 下一个5年在原先基础上进行滚动修编。每年电网规划编制时间约6个月。

22个电力研究院完成规划编制后, 向总部上报投资。总部层面同时负责配电网规划方法和技术原则的把关, 但不开展全国性的配电网规划。

配电网规划的编制

规划年限

ERDF配电网规划分为30年长期规划和10年中期规划。长期规划不考虑投资收益率, 只从技术上规划目标电网, 不考虑分阶段实施。中期规划采取技术经济分析, 进行投资收益率比较。中期规划建立在长期规划目标下, 通过对0~10年规划方案的技术经济计算后确定工程项目最优方案。

规划编制内容

ERDF配电网规划在注重解决当前问题的同时, 考虑电网长远发展, 主要包括初始电网分析、负荷预测、规划方案及评估等。

(1) 初始电网分析。在现状电网上加入已确定了列入计划的工程, 形成电网初始状态, 逐站逐线分析设备状况以及正常方式和“N-1”备用方式负荷转供能力。

(2) 负荷预测。预测时考虑温度影响, 历史最大负荷均修正为正常温度下负荷。ERDF总部负责全国所有中压出线及配电变压器的负荷预测, 变电站负荷预测由RTE负责。负荷预测时不考虑分布式电源的影响。

(3) 规划方案编制。对于长期规划, 通过规划辅助决策工具PRAO, 在初始电网的基础上考虑预测负荷后, 按正常、备用两种方式, 逐站逐线分析电网可能出现的问题, 确定电网建设改造方案。对于中期规划, 逐个工程进行技术经济分析, 对多个解决方案对比投资收益率后选择最优。

(4) 规划方案评估。为了评估规划电网的供电水平, 通过PRAO工具对每条线路供电质量进行理论计算。计算结果若达不到要求, 重新考虑规划方案。

配电网规划技术原则

电压等级

法国对于电压序列的选择, 一般认为与区域地理环境、用户情况等有关。在高电压等级方面, 400k V和225k V侧重于输电功能;90k V和63k V主要用于构建地区环网, 向配电网供电。在中压电压等级方面, 法国最初无统一要求, 取值在5~36k V之间。其中, 城镇地区输送距离短、压降较小, 优先选用较低电压等级;乡村地区采用较高电压等级, 以减少长输送距离的电压降。随着中压配电网发展, 大部分地区选择15k V, 但到20世纪70年代出现向20k V转化的趋势。法国低压电压等级遵循欧洲标准, 采用230V。

目前, 法国电网电压序列已简化为4~5级, 主要有400/225/20/0.4k V、400/63 (90) /20/0.4k V、400/225/63 (90) /20/0.4k V, 如图1所示。

“N-1”准则

法国制定网络方案时, 考虑不同时期、不同地区配电网发展的需求。

(1) 输电网线路和主变压器要求满足“N-1”准则, 对“N-2”没有要求。特殊时期 (如变电站初始建设期) 和特殊地区 (如首都巴黎电网) 仅靠输电网不能满足“N-1”准则时, 依靠中压线路转供满足供电要求。

(2) 变电站中压母线不要求满足“N-1”准则, 依靠中压线路转供达到要求。

(3) 中压电网主干线满足“N-1”准则, 部分地区如巴黎可满足“N-2”准则, 支线不要求满足“N-1”准则。

(4) 配电变压器不要求满足“N-1”准则, 依靠柴油发电机等临时供电措施达到。

(5) 低压配电网也不要求满足“N-1”准则。

配电网结构

法国中压配电网结构设计的基本原则是为变电站提供备用, 主要有“双T”结构、链式结构、放射结构3种, 如图2所示。

“双T”结构适用于负荷密度较大的重点城市, 中压主干线采用双环、多环结构, 配电变压器“双T”接入。链式结构适用于中等负荷密度城市, 中压主干线采用单环链式结构, 配电变压器破口接入。放射结构适用于农村地区, 中压主干线采用单环结构, 配电变压器“单T”接入树枝状支线, 主干线一般采用电缆, 支线采用架空线。

设备选型

(1) 主变压器。对应容量主要有20、36、40、70、100 MVA五种。其中, 90/20k V和63/20k V变压器的容量一般为20、36MVA;225/20k V变压器的容量一般为40、70MVA, 有时选择100MVA。主变压器均为双绕组变压器。

(2) 配电变压器。城市及城镇地区配电变压器容量主要为250、400、630、1000k VA, 农村地区为50、100、160、250、400、630k VA。通常情况下, 每座配电室/箱变只设置一台变压器, 每台配电变压器中压侧都配置熔断器保护。乡村地区柱上变压器容量较小, 一般为50、160k VA。

(3) 中压电缆线路。法国中压电缆都是单相电缆, 供电容量一般按6000k VA配置, 最大不超过12000k VA。中压电缆包括铝95mm2、铝150mm2、铝240mm2、铜240mm2四种。铝150mm2、铝240mm2电缆用于主干线, 铝95mm2电缆已不再发展, 铜240mm2电缆仅应用于变电站出线等少数场合。

(4) 中压架空线路。基本上是裸导线, 一般选择铝绞线, 在覆冰地区选择钢芯铝绞线。主干线路导线截面一般为148mm2, 分支线路一般为75、54mm2。

(5) 低压线路。埋地电缆有铝95mm2、铝150mm2、铝240mm2三种。架空线路一般采用绝缘铝导线, 导线截面为70、150mm2。

用户接入

法国通过NFC13100 (中压) 、NFC14100 (低压) 两个标准规范用户接入。用户接入电网的电压等级, 主要根据用户容量确定, 如表1所示。

中压用户接入方案由ERDF的大区电力研究院编制, 大区公司批复, ERDF一般会向用户推荐高供电质量方案。低压用户接入流程与中压用户类似, 但接入方案的制定和审批在地方单位进行。

法国配电网投资分为强制性投资和非强制性投资两类。强制性投资即为用户接入工程投资, 分两种情况:若电网有富余容量, 则用户不用投资;若电网需要增容改造或需要新建电网, 则投资的60%由用户承担, 40%由ERDF承担并纳入今后电价调整。非强制性投资针对电网自身加强的工程, 没有新增电量, 由ERDF投资, 资产属于地方政府, ERDF通过电价回收。

配电网供电可靠性

供电可靠性指标

法国配电网供电可靠性标准分为低压用户供电可靠性指标B和中压用户供电可靠性指标M。指标定义分别如式 (1) 和式 (2) 所示。

指标M已经废除, 指标B在供电质量管理中占有重要地位。计算指标B时, 不考虑电源供电不足、输电网造成停电、极端恶劣天气造成停电、计划停电和低于3min短时停电等因素。

供电可靠性水平

ERDF的指标B经历了从1988年的3h40min到1995年的1h17min, 到2002年降为57min的变化。由于设备老化, 设备故障率有所提高, 低压用户停电时间近年来曾呈增加趋势, ERDF通过对达到运行年限的设备逐步升级改造, 到2010年稳定至85min, 2011年进一步降低至73min (小巴黎为15min, 整个巴黎地区为35min) 。

供电可靠性监管

2000年以前, 供电可靠性目标由EDF和政府协商制定。2000年以后, 法国开放电力市场, 形成竞争机制, 供电可靠性目标由各级政府以法律法规形式监管, 具体体现在国家、地方和用户三个层面。

(1) 国家层面。政府和ERDF签署公共服务合同, 要求极端恶劣天气条件下90%用户恢复供电时间不超过5天。同时按照质量激励规定 (TURP3) , 法国能监会从2009开始引入奖惩机制。以2011年为例, 全国低压用户年均停电时间低于54min, 则可获得奖励;反之, 则要罚款, 奖惩最高额5000万欧元。

(2) 地方层面。由法国各省负责, 考核标准是停电次数和时长超出标准的用户不超过5%。若小于该值, 则给予奖励;反之, 将对ERDF罚款。

(3) 用户层面。ERDF与中压用户签订年度合同始于1973年。1999~2000年的大风灾害后, 法国于2001年4月出台了第2001-365号法律“2%-6小时”, 对低压用户供电也提出了规定要求。目前, 无论是中压用户还是低压用户, 若非计划停电超过6h, ERDF将要支付电费中合同收入的2%作为赔偿。

配电网信息化系统

ERDF高度重视配电网信息化建设, 通过在电网资产管理和终端用户服务之间搭建信息资源通道和技术手段, 实现了配电网操作、运行维护以及发展建设等工作质的飞跃。经过不断完善, 现已基本形成由地理信息系统 (GIS) 、配电管理系统 (DMS) 、故障停电管理系统 (OMS) 、客户管理系统 (CIS) 和财务管理系统 (ERP) 五大模块组成的信息化系统架构。每个模块均考虑了不同软件功能接口, 满足了智能电网发展对配电网运营企业在资产管理、网络性能优化、分布式能源接入、服务质量管理和资源优化方面的需求。ERDF目前正对信息化系统进行优化, 通过打造统一信息平台, 进一步提高效率。

启示和借鉴

配电网规划管理方面

ERDF配电网规划实行总部、大区两级管理, 管理层级扁平化。我国配电网规划主要实行总部、省、地市三级管理模式[1]。考虑到配电网规划重点为中压配电网, 实施主体为地市单位, 参考ERDF做法, 总部层面对配电网规划管理可由目前的省级公司向地市公司, 特别是重点城市进一步延伸, 既能了解实情, 又能树立标杆带动配电网整体发展。

配电网规划编制方面

(1) ERDF配电网规划分为30年长期规划和10年中期规划。由于我国经济社会发展规划和地方总体规划的年限均为5年, 我国配电网规划主要按近期 (5年) 、中期 (10年) 、远期 (15年) 三个阶段开展工作[1]。此外, 我国大部分地区电力负荷正处于快速增长阶段, 与法国年均增长仅为1%~2%趋于饱和情况不同[2], 我国配电网规划需要更加关注近期变化并逐年滚动。

(2) ERDF配电网规划强调远期对中期和近期的指导作用。我国正在加快推进全面小康社会建设, 城乡配电网发展空间很大, 为提升配电网规划的前瞻性和科学性, 应加强对配电网发展趋势研究[3,4], 并和配电网规划工作紧密结合, 从而实现配电网发展战略和规划建设的一体化。

配电网规划技术原则方面

(1) ERDF认为电压等级选择是一项长远的战略决策, 不仅与电压降、输送容量、损耗和绝缘等有关, 同时还需考虑供电可靠性、电网建设成本等因素。目前我国电网还存在330 (220) /110/35/10/0.4k V电压序列[5], 由于110k V和35k V电压级差较小, 客观上造成了供电范围重叠, 送变电设备容量重复, 电网损耗较大。根据法国经验, 简化电压等级可避免重复降压, 降低网损和设备成本。

(2) ERDF不机械地追求电网层层满足“N-1”准则, 而是经过技术经济比较确定方案。我国电网在发展过程中, 参照输电网标准提出层层“N-1”准则的要求, 在确保电网安全可靠性的同时, 也带来了电网规划建设标准和投资的上升。在配电网规划设计过程可借鉴ERDF的做法, 考虑上、下级电网协调和支持, 在保障主网架安全可靠的前提下, 提高面向用户供电可靠性。

(3) ERDF中压配电网结构简单、清晰, 主干线绝大多数已实现联络, 能为上一级变电站提供备用和支撑。相比之下, 我国中压配电网结构种类较多[6], 需要进一步优化、简化, 提高主干线联络率, 加强下一级电网对上一级电网的负荷转移和支撑能力。

(4) ERDF十分重视设备标准化, 变压器容量序列清晰、简单, 中压线路广泛采用铝芯埋地电缆且基本为直埋, 中、低压架空线路和电缆导线截面已全部形成标准系列。与法国相比, 我国变压器容量稍大, 配电设备种类较多, 各地型号不统一、容量序列繁多[6]。中压电缆线路主要选用铜芯截面, 且多为排管敷设。通过对比, 本着从实际需要出发, 我国有必要加快推进设备选型的标准化, 简化设备种类, 以方便运行管理, 减少维护成本。

配电网供电可靠性方面

ERDF配电网供电可靠性统计到低压用户, 采用用户平均停电时间作为统计指标。我国配电网供电可靠性统计到配电变压器台区, 以供电可靠率作为统计指标[7]。考虑到用户平均停电时间不仅与用户体验相关, 而且减少用户平均停电时间更能体现供电企业服务水平的提高, 建议研究采用户平均停电时间作为供电可靠性评价指标。同时, 为便于掌握全网供电可靠性水平, 供电可靠性统计口径应向低压用户延伸。

配电网信息化系统方面

ERDF信息系统集成共享程度很高, 数据记录全面、充分, 对于配电网的日常工作及管理均是通过信息系统进行。我国配电网信息化建设尚处于起步阶段, 仅少数单位先行开展了相关研究和试点应用工作[8]。在数据来源方面, 由于开发厂家众多, 数据集成互联的难度较大, 同时配电网数据量巨大, 加之数据源头较多, 数据统计口径和统计流程不统一, 基础数据难以做到及时更新和维护。我国配电网信息化建设迫切需要提高信息的共享度, 打破不同系统之间的信息沟通瓶颈, 加快构建统一的数据平台, 统一数据定义和统计口径。

结束语

ERDF作为法国配电领域的龙头企业, 控制着法国95%的配电网络, 是世界配电网领域技术先进的运营服务商。与ERDF相比, 我国配电网在电网结构、设备标准化、信息化系统建设等方面还存在很大差距, 通过消化吸收国际先进理念, 形成符合我国国情的发展思路, 有利于促进我国配电网良性发展, 更好地满足经济社会发展的需要。

参考文献

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[7]瞿海妮, 刘建清.国内外配电网供电可靠性指标比较分析[J].华东电力, 2012, 40 (9) :1566-1570.

新时期配电网规划设计探究 篇10

【关键词】配电网；规划设计

【中图分类号】TM727.2；TM715

【文献标识码】A

【文章编号】1672—5158（2012）10-0283-02

随着用电规模的不断扩大，新时期配电网规划设计面临着诸多的挑战，必须针对我国目前配电网发展实情确立配电网规划设计思路，区分配电网规划设计重点，选择配电网规划设计方法，以促进配电网规划设计的科学性、前瞻性及有效性。

1　新时期配电网规划设计面临的挑战

21世纪为我国全面建设小康社会的关键时期，作为城乡公共基础设施的配电网。既要为经济社会发展提供可靠的电力供应，又要适应新形势带来的深刻演变，其规划设计也将面临着更多挑战：电力用户对供电可靠性带来了新的挑战；用电负荷迅速扩大带来了新的挑战；用电需求多样化带来了新的挑战；分布式发电迅猛发展带来了新的挑战；自然灾害的频繁发生带来了新的挑战；配电网外部建设环境日益严峻带来了新的挑战。

2　新时期配电网规划设计思路

针对配电网的特点以及新时期配电网规划要求，目前配电网规划设计遵循如下思路。

1.统一规划、协调发展。统一开展配电网规划，与主网架、其他各专项规划有机衔接、协调匹配，避免规划成果重叠、交叉和遗漏。

2.城乡统筹、全域覆盖。落实“横到边、纵到底”的工作要求，实现城乡电网规划范围和规划内容的全覆盖；深化配电网规划，满足城乡发展需求，加快农村电网升级改造。

3.标准统一、差异分区。统筹城乡电网规划标准。同类型区域采用统一的规划技术标准；根据经济发展水平和用电需求，采用差异化策略，对不同类型区域有针对性的制定发展目标和规划技术原则。

4.安全可靠、运行灵活。加强配电网建设，消除薄弱环节；提升配电网供电能力，优化配电网结构；提高配电自动化水平，构建安全可靠、运行灵活的配电网络。

5.智能环保、适应性强。适应电网智能化要求，采用技术先进、节能环保、自动化程度高的设备，提升信息化水平，完成智能配电网阶段建设目标；综合考虑各类用户和分布式电源的接入需求，使配电网具备满足各类负荷用电需求、适应各类分布式电源接入的能力。

3　新时期配电网规划设计重点

新时期，配电网规划在满足负荷增长的前提下，结合智能电网发展需求，针对当前配电网薄弱环节，统筹建设改造配电网。新时期配电网规划设计重点解决以下问题。

1.提高配电网整体供电能力，满足负荷用电需求。

2.解决县域电网与主网联络薄弱的问题，建设县域电网与主网第二回联络通道，提高抵御自然灾害能力，防止全县大面积停电。

3.通过新增变电站布点、优化供电范围、增大线径等措施，基本解决配电网“卡脖子”问题。

4.加强中、低压配电网建设，增加中压线路联络比例，提高转供能力，优化供电分区，提高供电可靠性。

5.提高供电质量，通过合理布点、缩短供电半径、增加无功配置，基本解决农村“低电压”问题。

6.落实电力普遍服务，通过电网延伸、户用光伏发电等措施，基本解决无电地区用电问题。

7.适应电动汽车充（放）电站等多元化用电需求和分布式电源接入，满足重要用户的高可靠性要求。

8.提升配电网装备水平，提高经济运行效率，降低电网损耗。

4　新时期供电区域划分

针对国家电网公司各区域配电网的差异性，按新时期《配电网“十二五”规划设计指导意见》所提出的配电网规划思路，将配电网划分为A、B、C、D四类。其中，A类标准用于对供电可靠性要求很高的政治或经济中心区、国家级经济开发区或高新科技工业园区（以下简称为A类供电区域）；B类标准用于对供电可靠性要求较高的生产生活集中区、省级经济开发区或工业园区（以下简称为B类供电区域）；C类标准用于对供电可靠性有一定要求的生产生活相对集中区（以下简称为C类供电区域）；D类标准用于农业经济活动区（以下简称为D类供电区域）。根据城乡规划、经济社会发展水平和对供电可靠性的不同要求，各级规划区供电区域划分如表1所示。

5　新时期配电网规划设计目标

新时期配电网规划的总体目标为：基本建成结构合理、运行可靠、经济高效、智能化水平显著提升的配电网，扭转配电网发展滞后的局面。A、B、c、D四类供电区域的供电可靠率目标和综合电压合格率趋向99％甚至是100％。

6　新时期配电网规划设计主要技术原则

新时期配电网规划主要技术原则是指导各级供电企业合理进行配电网规划的重要原则。国家电网公司在现有城网和农网规划设计导则基础上，提出了供电区域分类，并对四类供电区域的基本参考建设标准进行了规定；对供电可靠性、容载比、高中压配电网结构、建设型式、设备选型、导线截面选择、无功补偿、中性点运行方式、重要用户供电、分布式电源接入等方面的技术原则进行了规定。

6.1　不同类型供电区域基本建设标准

按照A、B、c、D四类供电区域，差异化地选择配电网规划的安全准则、线路、变电站等建设标准。A、B、c、D四类供电区域的基本参考建设标准如表2所示。

6.2　高压配电网规划设计技术原则

高压配电网接线应根据负荷水平、供电可靠性要求和电网发展目标因地制宜选择，并与输电网和中压配电网结构统筹规划，实现各级电网协调发展。同一地区、同一电压等级、同类供电区域的网络接线方式应尽量简化并标准化，以实现同类型地区高压配电网结构的清晰化、简洁化和标准化。不同类型供电区域应采用不同的网络接线方式。A类供电区域供电可靠性要求高，推荐采用双侧电源双回链式、双侧电源三T形接线方式以及双侧电源三回TT形接线方式；B类供电区域相比于A类供电区域可靠性要求要低一些，除上述接线方式外还可选用双侧电源单回链式、双侧电源双T形接线方式、双侧电源双回TT形接线方式；C类和D类供电区，电力负荷水平较低，供电可靠性要求也不高，电网建设以满足供电需求、提高供电能力为主要任务，接线以单侧电源供电的方式为主。

变电站布置应因地制宜、紧凑合理，尽可能节约用地。主变压器台数最终规模不宜少于2台，不宜多于4台。不同类型供电区域的变电站主变压器应配置不同的容量推。以110kV变电站为例，A类供电区域主变压器台数推荐为3～4台，单台容量为63、50MVA；B类供电区域主变压器台数推荐为2～3台，单台容量为63、50、40MVA；C类供电区域主变压器台数推荐为2～3台，单台容量为50、40、31.5MVA；D类供电区域主变压器台数推荐为2～3台，单台容量为40、31.5、20MVA。

在同一高压配电网内，每个电压等级高压配电线路导线截面可选用2～3种规格。高压配电网主干线截面和所串接的主变压器容量应相匹配，宜根据规划区域内饱和负荷值一次选定。不同供电区域架空线路及电缆线路导线截面也有所区别。

6.3　中压配电网规划设计技术原则

中压配电网规划应充分考虑现状电网结构，结合各类供电区特点、可靠性要求和远景电力负荷水平，选择结构合理、简洁清晰的网络结构，满足用户用电需求。对于有特殊供电安全需要的重要用户和高危用户，中压配电网结构可根据重要用户的级别选择。根据不同类型供电区的建设型式和可靠性标准，中压配电网的主干网一般采用如下目标网络接线方式：A类供电区域架空线网推荐多分段适度联络，电缆网推荐双环式、单环式、双射式、n供一备（n≤4）；B类供电区域架空线网推荐多分段适度联络、单联络，电缆网推荐单环式、双射式；C类和D类供电区域架空线网推荐多分段适度联络、单联络、单辐射。

中压线路应有较强的适应性，主干线截面应按远期规划一次选定。导线截面选择应标准化，主干线导线截面不宜超过3种。中压线路供电半径应满足末端电压质量的要求，A类和B类供电区域供电半径不宜超过2km；C类供电区域供电半径不宜超过4km；D类供电区域供电半径不宜超过15km。

6.4　低压配电网规划设计技术原则

低压配电网实行分区供电的原则，低压线路应有明确的供电范围；低压配电网应结构简单、安全可靠，一般采用放射式结构，当供电可靠性要求较高或有其他特殊情况时，可采用双电源供电。低压线路供电半径应满足末端电压质量的要求，A类供电区域供电半径不宜超过150m，B类供电区域供电半径不宜超过250m；C类供电区域供电半径不宜超过400m，D类供电区域供电半径不宜超过500m。

7　结语

随着电力负荷的不断增加，目前配电网规划设计方法已无法满足电力电力系统发展需要，因此对配电网规划方法的完善与创新具有重要的意义，文章针对目前我国配电网实际，基于配电网差异性视角所分析的分类配电网规划设计方法无疑具有一定的实际借鉴价值，可在一定程度上保证配电网规划的科学性。

参考文献

[1]刘建.城乡电网建设与改造指南[M].中国水利水电出版社，2001