中压配电网络

中压配电网络（精选十篇）

中压配电网络 篇1

1 城市中压配电网络的现状

1) 现有的成就。在信息技术与网络的普遍运用的情况下, 人为的计算以及配置计划逐渐退出舞台, 强大的电子信息技术给予了人们强大的技术支撑, 在生活的各个方面, 都有其作用的发挥之处, 在运用现代技术的前提下, 城市配电网络的配置也逐渐趋于合理, 可以说, 与几十年前的城市供电系统相比较, 现今的配置可以说的上是完美的了, 在电力的供应上, 已经可以覆盖城市的任何一个角落, 没有会因为没有电力设施而停止运行的工厂, 基本的居民住宅也都配备了相对完善的电力设施, 在供电的趋于划分上, 避免了之前统一规划的弊端, 从而减少了集体断电的隐患, 而进行分区管理, 划分不同的区域, 享有不同的电力供应设备, 从而可以通过分区停电的方式来避免整个城市的电力系统瘫痪, 从而保证城市经济活动的正常进行。

2) 当下面临的窘境。然而, 在近乎完善的城市电力供应体系上, 仍旧存在许多值得我们斟酌值得改进的地方, 这些都是我们要投以更大的关注的地方。在城市电网系统中, 用于生产使用的高压电网的密集程度也明显高于中压电网的密集程度, 在对于中压电网的布局关注度上, 也显然是低于高压电网的, 在这些层面上, 中压电网都呈现出相对不足的状态, 这种明显的偏差不是电网布局应该有的状态, 是一种畸形的状态。

2 优化城市中压电网配置的意义

现今的城市发展中, 少了能源是绝对不能进行的, 城市经济生活的运行都要以能源为支撑, 而现今城市的能源又是以电力为主要形势, 所以在发展过程中, 电力对于城市发展的意义便是显然可见的了, 城市中大面积的断电不仅给城市居民带来巨大的生活不便, 同时会迫使一些必要的经济活动停滞, 从而会造成巨大的经济损失, 这些都是对于城市的正常发展不利的, 在现今的城市中压电网布局下, 电力网络的分配还存在很大的漏动, 地区大范围停电的现象虽然较少发生, 但是始终难以根除, 这不是因为电力能源供应的不足, 而是由于电力网络分配的不合理导致的电力供应断层, 从而使得电力供应难以做到较好的交接, 从而使得大面积停电现象的出现, 在这一方面, 如果优化电力网络的配置, 必定可以减少由于电网分配带来的不便, 从而减少此类现象发生的概率。

3 如何优化城市中压配电网络

3.1 运用现代信息模拟技术

现今的时代是信息的时代, 信息技术在不断普及的趋势下在人类发展进程中发挥这越来越重要的作用, 其在人类日常生产活动中充当着强大的助手, 网络技术以期独特的优点可以在城市中压电网配置上可以起到很好的作用, 在进行正式的电网建设时, 先用网络虚拟技术根据城市布局来进行一个城市电网布局的模拟图, 进行相应的调整, 最终达到最完善的状态, 这是对于建设城市合理中压配电网络一个很有效的辅助手段。

3.2 加强对城市中压配电网络的研究

在进行优化配置之前, 应该邀请相关方面的专家, 进行较为集中较为专业的研究, 针对其在可能存在的问题进行进一步的探讨, 最大程度的减少不合理电网的落户, 集中专家的专业知识, 寻找最佳的解决方案, 整合出一套较为完整的电力供应方案, 从而达到城市中压电力配置网络的最佳模式, 这样对于城市的发展是有着难以估量的好处的, 其作用也是悠长深远的。

3.3 使用混合供电模式

在进行中压电网的规划时, 注重将分散供电模式与集中供电模式结合起来, 根据城市人口布局以及区划划分来分配电力网络, 一般在商业中心区, 电力网络应该较为密集, 对于供电的站点需求也会较大, 应该设立供电总站, 同时延边设立一些分点, 以保证其的正常供应, 在居民区设置较多的分站供电点, 工业区总站与分点相结合, 从而构建一套集中供电与分散供电相结合的中压供电网络。

3.4 完善相关制度

要真正优化城市中压配电网络, 还需要从制度上落手, 在优化城市中压供电网络时, 加快在制度方面的改进, 根据城市发展的实际状况, 作出合理的预判, 在一些较为特殊的地区, 应该通过制定特殊法案的形式来促进它的正常进行, 加强这些制度对它的保护作用, 确保城市中压配电网络的安全运行, 从而减少非自然因素的造成的损失。

3.5 提高配电网络的智能性

所为提高中压配电网络的智能性, 即使用现代的科学技术加强对电网布局的检测, 改变原有的那种一成不变的供电点分布, 通过电子技术的深入运用加强对城市局面发展变化的监测, 从而得出最新的优化配置方案, 再在电网上进行微调整, 时期可以覆盖新发展的区域, 从而弥补就有的固定网络供电的不足, 使中压配电网络能够更加有效地覆盖城市, 服务城市。

4 结语

无论是现今的发展, 还是日后的进步, 都需要我们进行不断的完善, 一成不变的方式是永远难以跟上时代的潮流的, 最终只会落后于时代的发展, 在城市化不断进步成熟的背景下, 相关得基础设施也必须不断的进行优化更新, 只有这样才能符合现在城市不断发展的需求, 而电力在城市的发展中又起着决定作用, 更需要我们提高对其的关注度, 在城市中压电力配置网络的问题上, 必须不断减少其中存在的缺陷, 加快其优化的结构, 在进行其优化的过程中, 把现有的先进技术运用到其中, 建立一套完善的城市中压电力配置网络, 促进城市的长足发展。

摘要：随着工业化程度的进一步加深, 信息技术的广泛运用, 农村人口逐渐向城市转移, 城市规模变得越来越庞大, 城市人口数量剧增, 并且在目前仍处于上升趋势, 城市人口的大量增加给城市基础设施供应增加了巨大的压力, 无论是在医疗保障等社会服务方面还是在供水供电等硬件服务设施上, 都呈现出相对紧张的状态, 而电力作为现代人们生活的必需品, 更是不可或缺, 尤其是在作为经济集中地的城市, 电力的供应更不应该出现差错, 本文就针对优化城市中压配电网络进行一些探讨, 希望对其改进有所帮助。

关键词：城市中压配电网络,优化规则,探讨

参考文献

[1]陈章潮, 顾洁.配电网规划及其自动化 (一) 第一讲不确定性负荷预测方法[J].电网技术, 1995.

中压配电网络 篇2

甲方（供电部门）：南宁供电局江南供电分局

乙方（业主单位）： 丙方（施工单位）：

乙方和丙方因 地铁二号线 项目建设需要进入甲方电力设施在位于星光大道凤凰纸业公司宿舍门口的，东区917线天筑丽城1开闭所至天筑丽城2开闭所联络电缆 的保护区作业，为贯彻“安全第一，预防为主”方针，明确双方安全责任，确保施工中人身、电网和设备安全，根据国家有关法律法规，经三方协调一致，签订本协议。

第一条 甲方安全责任

1、乙方和丙方进入线路保护区施工前报甲方后，甲方应对乙方和丙方进行施工安全技术交底，并有书面记录或资料，可通过签订本协议书约定有关安全事项。

2、甲方有权要求乙方和丙方制定施工安全措施，在开始施工前报甲方备案。

3、甲方有权检查督促乙方和丙方执行有关电力安全生产方面的工作规定，对乙方和丙方现场施工机具或施工作业等不满足电力设施安全运行要求或者有可能威胁电力设施安全运行的行为进行制止、纠正并发出安全整改通知书，直至满足电力线路保护区安全要求为止。

4、乙方和丙方因施工不当造成的甲方电网、设备事故，甲方有责任负责调查、统计上报。乙方和丙方在施工中如发生国务院《特别重大事故调查程序暂行规定》所规定的特大事故，甲方有权督促乙方和丙方立即通知当地政府和公安部门，要求派人保护现场，并有权要求乙方和丙方提供事故调查书面结论及处理意见。

第二条 乙方和丙方安全责任

乙方和丙方对工程在架空电力线路保护区内施工过程中发生的人身触电伤害、电网、设备损坏事故承担安全责任。乙方和丙方应切实履行以下安全责任：

1、必须贯彻执行国家有关安全生产的法律法规，必须制定相应的安全管理制度；严格执行《中华人民共和国电力法》、《电业安全工作规程》、《电力设施保护条例》、《电力建 设安全工作规程》、《电力设备典型消防规程》等有关电力生产规程和其他安全生产规定、制度，并严格执行如下规定：

1）划出安全范围，做好现场施工的安全警示标识、危险区域设置警示围栏等警示措施，确保主管施工安全的负责人及危险机具操作人员能够按要求落实有关安全注意事项，并将安全责任传递到各级施工管理人员及每一位施工人员。

（1）地下电力电缆保护区宽度：

地下电力电缆保护区的宽度为地下电力电缆线路地面标桩两侧各0.75米所形成两平行线内区域。

2）不得在杆塔、拉线基础的10米范围内取土、打桩、钻探、开挖或倾倒酸、碱、盐及其

他有害化学物品；10米之外开挖取土不得影响电力设施基础的稳定，如可能引起基础

周围土壤、砂石滑坡，进行上述活动的单位应当负责修筑护坡加固；

3）不得在保护区内堆土，如有特殊施工区域，必须保持土面与电力线的距离不小于表3 所规定的距离；

4）严禁吊车在高压线下方或跨越高压线进行起吊作业。临近带电体处吊装时，起重臂及

吊件、建房设备、工器具、材料施工人员任何部位与带电体（在最大偏斜时）的最小

净空距离不得小于表4规定的距离；

5）在电力路线下方通过的泥头车、挖掘机、推土机、吊车、运输车辆等高大机械必须保

证表4所规定的安全距离；

6）不得利用杆塔、拉线做起重牵引地锚；

7）不得在杆塔内（不含杆塔与杆塔之间）或杆塔与拉线之间修筑道路； 8）不得拆卸杆塔或拉线上的器材，移动、损坏永久性标志或标志牌； 9）不得兴建可能危及电力设施安全的建筑物、构筑物；

10）不得影响电力设施交通的畅通，应预留出通往杆塔、拉线基础供巡视和检修人员、车

辆通行的道路；

11）不得损坏电力设施接地装置或改变其埋设深度；

12）不得在距电力设施周围500米范围内（指水平距离）进行爆破作业。因工作需要必须

进行爆破作业时，应当按国家颁发的有关爆破作业的法律法规，采取可靠的安全防范 措施，确保电力设施安全，并征得当地电力设施产权单位或管理部门的书面同意，报 经政府有关部门批准；

13）不得进行其它可能危及电力设施安全的行为。

2、在架空电力线路保护区内的一切施工活动，必须编制安全施工措施交甲方备案，施工前乙方和丙方对全体施工人员进行全面的安全技术交底，并在整个施工过程正确、完整地执行，无措施或未交底严禁布置施工。

3、开工前，乙方和丙方应组织全体施工人员进行安全教育，并将参加安全教育人员名单（包括临时增补或调换人员）备案。特种作业人员必须有有关部门核发的合格有效的上岗资格证书。

4、乙方和丙方应在架空电力线路保护区的施工范围装设施工机具与电力线路需保持的安全距离警示牌或标志，不得超越指定的施工范围进行施工，禁止无关人员进入施工现场。未经甲方同意，不得擅自拆除、变更甲方电力线路防护设施及警示标识。

5、乙方和丙方必须接受甲方监督、检查，对甲方提出的安全整改意见必须及时整改。

6、乙方和丙方施工过程中发生人生伤亡（因高压线触电）、电网和设备事故或危及电力生产运行的不安全情况，应立即报告甲方，并积极配合调查。

7、乙方和丙方应执行国务院《特别重大事故调查程序暂行规定》、《企业职工伤亡施工报告和处理规定》和《电业生产事故调查规程》。对人员在施工中发生的人身伤亡事故，还必须用立即用电话、电传或电报等向事故所在地的政府安全管理部门、公安部门、工会报告，按规定组织调查处理，并由乙方和丙方统计上报；如发生国务院《特别重大事故调查程序暂行规定》所规定的特大事故，还应立即通知当地政府、公安部门，并要求派人保护现场。并将事故调查组的事故调查报告及乙方和丙方事故处理意见提交甲方备案。

第三条 甲方、乙方和丙方负责人联系方式及响应时间

甲乙丙三方应以工作联系单、传真、电传等书面形式送达对方。接到对方的书面联系时，应于4小时内予以响应。

1、甲方指派（姓名及电话号码）胡敏*** 负责与乙方和丙方联系电力设施安全防护方面的工作。

2、乙方和丙方应设有专职电力设施保护安监人员。乙方指派（姓名及电话号码）；丙方指派（姓名及电话号码）作为现场安全监督人员，并与甲方保持联系。

第四条 违约责任

1、由于乙方和丙方现场施工造成甲方电力设施基础稳定、设备损坏等财产损失，由乙方和丙方依法承担过失破坏电力设备罪的刑事责任；甲方将通过诉讼方式要求施工单位赔偿电量损失金额，被损坏设备材料的购置、更换、修复费用。乙方和丙方还将赔偿因停电给用户造成的直接经济损失和或第三方因此造成的全部损失。

2、如乙方和丙方现场施工机具或施工作业等不满足电力设施安全运行要求或者可能威胁电力设施安全运行，经甲方对乙方和丙方提出书面整改意见不及时整改的，甲方将启动“电力设施联动保护机制”对乙方和丙方相关用电区域进行停电，暂缓用电报装业务，并上报当地政府与案件部门要求处理。

3、发生以下情况需停工整顿的，因停工造成的违约责任由乙方和丙方承担；（1）人身伤亡事故（因高压线触电）；（2）发生甲方电网、设备事故；（3）发生乙方和丙方现场施工机具或施工作业等不满足电力设施安全运行要求或者威胁甲方电力设施安全运行的行为需要整改的。

第五条 本协议自甲、乙丙三方签字之日起生效，至乙方和丙方向甲方办理完毕退出电力设施保护区施工作业之日终止。

第六条 本协议期限内，三方不得随意变更或解除协议，如有未尽事宜，须经三方共同协商，签订补充协议。

第七条 争议解决方法 发生争议的，三方进行友好协商解决。协商解决不成的，可依法向当地人民法院提起诉讼。

第八条 本协议一式肆份，甲方执贰份，乙方和丙方各执壹份，具有同等法律效力。第九条 经三方协商，需补充的其他条款： 甲方（盖章）：广西电网有限责任公司南宁供电局江南供电分局 甲方代表：（签名）

地址：南宁市壮锦大道8——18号

邮编：530031 电话：*** 电话：2701319 协议签订时间： 年 月 日

乙方（盖章）： 甲方代表：（签名）地址：

邮编： 电话： 传真： 协议签订时间： 年 月 日

丙方（盖章）： 甲方代表：（签名）地址：

邮编： 电话： 传真： 协议签订时间： 年 月 日

协议签订地点：南宁市江南区 附件：事故定义与等级确定 附件

事故定义与等级确定

1、在《电力安全事故应急救援和调查处理条例》施行前，事故的定义和等级确定： 1.1 人身设备事故的定义和等级确定：

1）较大及以上人身、设备事故定义和等级执行《生产安全事故报告和调查处理条例》（国务院令第493号）规定。

2）一般人身事故，是指造成3人以下死亡，或3人及以上10人以下重伤的事故。3）人身重伤事故，按《企业职工伤亡事故分类》（GB 6441-86）进行界定，是指损失工作日等于或超过105日的失能伤害。

4）一般设备事故是指《生产安全事故报告和调查处理条例》（国务院令第493号）和《南方电网公司电力生产事故调查规程》规定的造成500万及以上，不满1000万直接经 济损失的事故。

5）A类、B类一般设备事故，是指《南方电网公司电力生产事故调查规程》的事故定性。

6）人身轻伤事故，是指受伤职工歇工在一个工作日以上，但够不上重伤者，人身轻伤的确定按法（司）法（1990）6号《人体轻伤鉴定标准（试行）》标准。1.2电网或电力系统（以下简称“电网”）事故的定义和等级确定：

1）重大及特别重大电网的事故定性按上级事故调查组的事故调查报告来确定。2）较大电网事故是指《电力生产事故调查暂行规定》国家电力监管委员会令第4号）和《南方电网公司电力生产事故调查规程》规定的特大电网事故。

3）一般电网事故是指《电力生产事故调查暂行规定》国家电力监管委员会令第4号）和《南方电网公司电力生产事故调查规程》规定的重大电网事故。

中压配电网络 篇3

【关键词】配电线路；电缆线路；电网改造

1.配电线路分析

1.1配电线路电缆化趋势分析

配电线路电缆化呈现以下两个趋势。

（1）最近10a来，电缆线路占配电线路总长的百分比逐年增加，随着经济的快速发展、郊区城市化的加快，配电线路电缆化的趋势在未来几年仍将延续，配电线路中电缆线路占总线路长的百分比也仍会持续上升。

（2）单根配电线路平均长度缩短。以10kV为例，2006年单根电缆线路平均长度仅为0.24km，35kV电缆线路平均长度也仅为1.22km，类比架空线路平均长度数据，随着电缆化程度加深，单根配电线路平均长度将继续缩短，同时随着负荷密度的提高，电缆线路的平均长度在未来几年也将继续缩短。

1.2电缆线路与架空线路的比较

（1）电缆线路的电容远大于架空线路电容。

（2）敷设与架设方式不同。一般电缆线路的敷设方式主要有：直埋敷设、沟槽敷设、排管敷设以及隧道敷设。不同的敷设方式各有其不同的适用范围，由于受城市道路可用通道的限制及地下交叉管网的影响，地下电缆采用排管敷设方式的较多。

（3）故障类型。电缆线路故障的主要类型包括：外力破坏、电缆附件制造质量缺陷、电缆安装质量缺陷和电力电缆本体质量缺陷。如不计外力破坏因素，电缆投入运行后的1一sa内最易发生故障。

（4）供电可靠性。由于电缆线路与架空线路敷设方式不同，电缆受外界因素的影响小，故障率处于相对较低水平。但是，地下电缆的故障是持久性的，由于电缆检测、清除和修复故障需要较长时间，因此电缆故障往往会引起长时停电。

（5）造价。由于材质及工艺的不同，电缆线路的材料、附件、安装设施等总造价远高于架空线路的造价。

2.对配电网接线方式的影响

配电线路电缆化对中压配电网的接线方式有重大影响。由于架空线路与电缆线路的常用接线方式不同，而且架空线路与电缆线路存在着以上所述的很大的差异，这直接影响到配电网在新建电缆线路或进行架空线人地改造时所选择的接线方式。配电线路电缆化对某地中压配网接线方式的影响和分析如下。

（1）某地配网中单电源线辐射接线方式逐年减少，趋近消失。单电源线辐射接线虽然有投资小、新增负荷时连接方便、负荷率较高等优点，但当线路故障时，部分线路段或全线将停电；当电源故障时，将导致整条线路停电。电缆线路发生多为持久性故障且修复时间较长，因此电缆线路相对较少采用此种接线模式。随着对供电可靠性的要求越来越高，配电线路电缆化以及架空线中单电源线路的改造，某地配网中单电源线辐射接线逐年减少接近消失的趋势将延续。

（2）在配电线路电缆化的大背景下，不同母线出线的环式接线（见图1）、不同母线连接开关站接线（见图2）、两联络双n接线（见图3）等接线方式的应用将大大增加。

（3）高负荷密度地区可考虑更多地采用两联络双n接线或不同母线接开关站的接线模式：1）采用环式接线时，考虑到“N-1”的要求，正常运行时，电缆线路的负荷率需要控制在50%，以保证故障情况下的负荷转移，这就造成电缆线路的供电能力不能充分利用。相比之下，两联络双n接线时电缆线路的负荷率可以提高，当其中一条线路故障时，整条线路可以划分为若干部分被其余线路转供，运行较为灵活。但是，这种接线方式对于要求周边电源点丰富、且负荷密度较低的情况，从经济性上考虑，不太适宜采用。因此，一般在城市核心区、繁华地区，以及负荷密度发展到相对较高水平的区域可更多考虑采用。2）不同母线连接开关站接线方式同样可以缓解高负荷地区仓位、通道资源紧缺的问题，且接线方式清晰明确，运行维护、调度操作简单明确，开关站出线间既可采用放射状接线亦可形成小环网，同样具有较好灵活性。

（4）点对点供电方式（电缆专线）的应用。电缆专线方式并不同于单电源线辐射接线。虽然其负荷也不能转移，但由于线路长度短、全地下敷设、点对点供电，所以其故障率极低，同样能保证高可靠性。故障相的过电压，抑制弧光接地过电压，消除谐振过电压和断线过电压，避免使单相接地故障发展成相间故障。

（5）接地容性电流的大小也是中性点接地方式选择的主要依据之一，电力公司制定的《电网若干技术原则的规定》要求：变电站35kV和10kV系统单段供电母线接地容性电流超过I00A时，宜采用小电阻接地方式；接地容性电流在10～100A之间宜采用消弧线圈自动补偿接地方式；接地容性电流小于10A时，可采用不接地系统。因电缆线路的电容远大于架空线路的，随着某地配电线路电缆化的进展，尤其是中心繁华地区、高负荷开发区等区域变电站出线中电缆线路条数和长度所占比例越来越高，接地容性电流也不断提高。考虑以上两方面因素，某地中压配电系统中应更多的考虑中性点经小电阻接地的接地方式。

3.中性点接地方式的选择思路

某供电分公司所辖的变电站中目前有中性点不接地、经消弧线圈接地和经小电阻接地3种接地方式。对于配电线路中电缆线路比例越来越大的情况，中压配电系统中性点接地方式主要考虑以下方面。

以电缆线路为主的中压网络发生单相接地时，故障点的间歇性电弧易造成过电压。采用中性点经小电阻接地可以降低单相接地故障时非。

4.提高了电网规划、调度工作的要求

电网规划工作中，采用电缆线路需要考虑因素较多：为避免导致将来反复开挖乃至排管电缆的废弃等后果，规划过程中需要更慎重选择电缆线路的路径、排管的孔数等，由此，接线模式的评估选择工作也更为重要。由于电缆线路的散热条件较差，电缆线路承受长时过负荷的能力较小，因此对负荷预测的准确度也提出了更高要求。电网调度工作中，架空线电缆混合网使调度人员面对着一个接线方式繁多的配电网络，而且电缆故障定位的难度较高，这对电网调度人员的故障处理能力提出了更高的要求。由此，调度人员要面对更多的部门，如何更合理地安排操作人员的送电顺序，协调好不同部门的工作，对调度人员的协调决策能力提出了更高的要求。

5.结语

随着城市建设的发展，供电可靠性要求的提高，配电网电缆化是城市电网改造的发展趋势。由于架空线与电缆线路在多方面存在很大的差异，配电线路电缆化的进展对中压配电网的接线方式、中性点接地方式、继电保护和配电自动化等多方面产生了较大影响，同时也对电网规划工作和电网调度工作提出了新的要求。 [科]

【参考文献】

[1]夏喜山.浅谈农村供电所农电安全管理[J].今日科苑，2008.

中压配电网络 篇4

1 配电网的结构特点

配电网的选址受能源分布制约影响, 大规模的发电厂通常离负荷中心远。电能从发电厂发出, 然后经过高压输电网络到达负荷中心, 再通过低压网络分配电能给用户。配电网主要由配电线路、配电所、环网柜、台变等设备构成。中压配电网电压等级为6~20 k V, 低压配电网电压等级为220~380 V。

如图1, 中压配电网通常有三种结构形式:a是辐射状, b是树状, c是环状。中压配电网的特点一是设备量大, 存在于城市的各个场所。二是与用户利益息息相关, 施工或故障能产生巨大的经济影响。三是设备时常需要更新。城市中压配电网有复杂性和离散性、多阶段性、多目标性、非线性、运行方式多样性等特点。复杂性体现在供电过程中所使用的设备多, 需要控制的环节多。离散性体现在路线按整数的回路做假设, 规划决策的数值是离散的。非线性体现在线路的功率和网损等电气量与线路参数之间的关系上, 他们是非线性的。多目标性是要在规划时考虑社会、经济、环境等因素。配电网络规划是一项复杂的工程, 配电网络的规划模型与算法有多种多样, 有支路交换法、遗传算法、进化策略、禁忌搜索算法、模拟退火算法、启发式蚁群算法等等。每种算法和模型都有其独特的方式。

2 中压配电网的优化规划模型

中压配电网的优化规划模型可分为以下:一是从时间方面进行分类, 可以分为静负荷整体系统、静态负荷子系统和动态负荷子系统、动态负荷整体系统。二是从经济、可靠性方面进行分类, 配电网优化规划的数学模型可以分为确定性模型与可靠性模型。三是从目标函数个数分为单目标模型与多目标模型。四是从灵活性的角度看, 可以分为确定性与不确定性。

3 中压配电网的优化规划程序

中压配电网的优化规划程序一般有收集原始材料和历史数据, 划分功能块, 预测负荷, 分供电区域, 主干线路的配置, 规划电缆通道, 估算费用, 电气计算的规划, 计算可靠性, 规划无功补偿, 继电保护, 规划通信、自动化, 分析经济, 估计配电可靠性, 安排分年度, 比较方案优化等步骤。

这样复杂的程序在具体的实施中可以稍微简化, 如下程序。

(1) 收集原始材料和数据。

(2) 用户的用电需求、电压要求、用电可靠性要求。

(3) 用电的负荷分布、变电站的地址问题、地区的环境。

(4) 改造现有的配电网、输电网计划。

按如上步骤进行了优化因素考量, 就可以制定新的具有可行性优化规划方案, 且符合经济性特点。

4 城市中压配电网优化规划的难点

4.1 预测空间负荷的准确性不高

总量预测技术在配网规划的负荷预测中已经十分成熟, 但是空间负荷预测法却有待提高, 作为配网优化规划的中心, 它要预测负荷的大小, 同时又要预测负荷增长位置, 其准确性的预测受到很多因素制约, 如城市用地的类型变化、配网负荷的发展复杂等。

4.2 数据难以收集

随着电网行业的逐渐发展, 电网的规模和设备都日趋见多, 更新速度提升, 每次优化规划都要耗费人力、物力、财力。电网优化规划所需的数据有配网设备和运行的数据、规划区域的市政规划材料、规划区域的用电量和负荷数据、规划区域的经济类指标数据等。其中, 配网设备和运行的数据最为重要, 它的收集分析耗费较多时间和精力。

4.3 优化配电网网架困难

网架规划要根据负荷水平和电源规划来确定目的, 从而构架出最好的配网结构, 不仅满足可靠性需求, 而且要满足经济性需求。因此, 配网的规划是具有不确定性的多目标性和线性复杂工程。

5 基于GIS而进行的配网规划

基于GIS平台的电网规划软件包的产生对中压配电网有划时代的意义, 以及智能决策支持系统的问世也帮助解决这一问题。配电GIS是通过计算机、网络通信技术对配电络网进行分配, 属性和实施的信息可以按照实际地理位置来查找, 这样就形成了一个可查询、统计、分析与管理的系统。GIS有非常强大的数据处理能力、分析能力, 适合配电网数据量大的城市电网规划。对配网进行规划试点, 深度应用GIS平台, 是往后电网规划的主流方式。

6 中压配电网的未来发展

在未来的中压配电网的发展中, 配电装备更趋向无油化、小型化、免维修与紧凑型。新的装备开发要能够适应严格的用电环境和供电可靠性要求、还要控制成本。近些年来, 配电网在试点中形成了内容比较完整、层次比较分明的技术标准, 这有助于推动电业的发展, 使中压配电网日趋智能化。配电管理更加倾向于需求侧方向。配电网络联系着用电用户和发电企业, 是对用户服务管理的区域。需求侧管理是一种有用户参与的情况下, 充分使用电力资源的工程。人工智能和专家系统在今后的电力发展中占有更多比例, 以上两种工具可以更高效的解决中压配电网中的问题。

7 结语

与过去相比, 我们的用电量有了大幅度的提升, 对电能的良好使用依赖于输电线路。在架设输电线路时要规划全面, 如设计、施工、保养维护。关注细节, 使得输电线路的架设更加完善。随着时代的发展和科技的不断进步, 城市对电网的需求也越来越大, 要求也越来越高, 因此, 电网的优化是必要的, 只有配电网不断良好的运行, 城市才能正常的运转, 人们的生产生活才能够正常进行, 配电网的基础保障作用毋庸置疑。

摘要：电能作为一项基本能源, 被认为是新世纪国家的战略能源之一。电能作为一种能源动力在城市的发展中是不可或缺的。配电网的一个主要组成部分是中压配电网, 所以, 对中压配电网进行优化可以促进国家电力发展和城市电网的改进。本文主要探讨中压配电网的特点、形式等内容并进行规划, 在此基础上剖析了中压配电网的发展趋势, 对其进行优化。

关键词：中压,配电网,城市,优化

参考文献

[1]李惠玲, 盛万兴, 孟晓丽.基于改进小生境遗传算法的配电网全网无功优化[J].电网技术, 2009, 33 (4) :34-37.

[2]刘向军, 马爽, 许刚.基元接线模型构建的配电网典型接线方式[J].电网技术, 2012 (2) .

[3]任洪伟, 韩丛英, 裴玮, 等.基于多目标优化模型的分布式电源选址方案研究[J].电力系统保护与控制, 2013 (24) :64-69.

浅析中压供配电系统中性点接地方式 篇5

关键词：供电系统 中性点接地 可靠性

0 引言

在我国，长期以来都是通过中性点不接地或经消弧线圈接地的方式对6～35kV的中压配电网进行处理。近年来，电缆线路的使用量随着电网的不断发展呈现出不断增加的趋势，进而造成系统单相接地电容电流逐渐增加，导致电网单相接地故障频繁发生。按照我国电气设备的规范要求：对于35kV电网，如果单相接地电容电流超过10A，或者3kV-10kV电网其接地电容电流超过30A，那么，中性点必须采用消弧线圈的接地方式。然而施行的《城市电网规划设计导则》明文规定：“对于运行的35kV、10kV城网，如果电缆铺设较长，并且流过系统电容的电流比较大时，需要采用电阻方式。”正是基于上述问题，关于中性点接地方式受到社会各界的关注和青睐，关于发展方向的决策性问题，需要研究和分析中性点的接地方式，确保供电系统运行的可靠性和安全性。

1 大电流接地系统

该系统就是指中性点直接接地系统。运行中大电流接地系统，如果系统一相出现接地，必然引发单相接地短路，出现短路电流，线路保护装置在刺激下被迫做出动作，线路通过断路器跳闸排除故障。

大电流接地系统的优点：系统单相接地出现故障时，中性点处于零电位，而其它对地电压没有改变。所以，在大电流接地系统中，结合电网的相电压，单一地考虑输电设备的绝缘情况即可，在我国110kV以上的电网大电流接地方式得到广泛应用。

大电流接地系统的缺陷：

①电网运行受到系统单相接地故障的影响和制约，需要将短路电流造成的经济损失降到最低。小电流接地系统在可靠性方面要优于大电流接地系统；

②运行的中性点直接接地系统出现单相接地现象，将会产生跨步电压与接触电压，形成安全隐患。工作人员此时登杆或接触带电导体，容易出现触电事故，给人们的生产生活带来影响。在这种情况下，要提高安全意识，设置继电保护装置，制定切实可行的保障措施；

③中性点接地系统出现单相接地故障将在一定程度上影响通讯系统，并对其造成一定的干扰。

2 小电流接地系统

小电流接地系统分为三种，这三种系统各具优缺点：

2.1 中性点不接地系统

对地而言该系统的中性点是绝缘的，结构简单、运行方便、不许附加设备、投资费用少这是中性点不接地系统的特点所在，对于10kV辐射形或树状形的架空线路应用比较广泛。

优点：中性不接地系统发生单相接地故障时，产生的电流很小，对其他的非故障电压影响不大，不会破坏系统的对称性。如若接地故障是在瞬间产生，系统通常情况下能够自动熄弧。根据相关规定：出现单相接地故障后，中性点不接地系统持续工作时间不得超过两小时，从而为排除故障争取了一定的宝贵时间，提升了供电系统的可靠性；

缺点：由于该系统的中性点是绝缘的，导致电网的对地电容中存储了大量的电荷而没有相应的通路进行释放，出现弧光接地时，电弧的不断熄火与重燃给电容持续地充电。由于中性点的绝缘性使得对地电容不能释放能量，使得电压逐渐攀升，最后形成弧光接地过电压或者谐振过电压，过高的电压给设备绝缘层造成破坏。

2.2 中性点经消弧线圈接地系统

通过电感消弧线圈将系统中的中性点进行接地处理。

优点：中性点经消弧线圈接地系统能够迅速补偿容性电流，进而抑制弧光过电压的产生。在该系统中，消弧线圈是一个可调电感，并且带有一个铁心，在电网出现接地故障时，接地电流通过消弧线圈处理，变成相应的电感电流，对接地电容电流进行补偿，在一定程度上降低了故障点处的电流，把电流控制在自行熄弧范围之内。消弧线圈在电弧熄火后，延长故障相电压的恢复时间，有效地预防了电弧重燃，排除了单相接地故障。

缺点：

①系统接地时，根据要求确保消弧线圈处于补偿状态，在方向上使得流过接地和非接地线路的零序电流保持一致，然而零序过流难以对故障线路进行检测。

②投入使用的中压电网，其消弧线圈主要是手动调匝的结构，调整只能在退出运行后进行，尤其是电网电容电流发生变化时，不能对消弧线圈进行及时调节，难以发挥补偿作用，过电压问题以及弧光不能自灭依然存在。

2.3 中性点经电阻接地系统

该系统是将一个定值电阻接入中性点和大地之间，使电阻通过并联的方式和系统对地电容之间构成一个回路。电阻作为电荷释放元件以及谐振的阻压元件消耗一定的电能，在一定程度上对谐振过电压以及间歇性电弧接地过电压起到预防作用。另外，变电所通过采用电阻接地方式处理，健全相电压值在一相金属性接地时就会达到系统电压值，接地跳开，三相电压还原正常运行状态，系统电容电流与中性点电阻值决定接地点电流值。出现非金属性接地情况后，在接地点电阻的作用下，发生金属性接地时的电流值高于通过中性点与接地点的电流值，而且健全相電压升幅变缓，零序电压值大致能达到单相金属性接地的一半。

通过对上述进行分析可知，发生单相接地事故，通过采用中性点经电阻接地系统能够在一定程度上发挥限流降压的作用，并且该系统的接地方式对设备的绝缘性要求不高，其耐压等级可以根据相电压进行选择。该系统的不足之处是：流过接地点的电流较大，当零序保护拒绝动作或延迟动作，可能会损坏接地点和点周围的绝缘设备，引发相间故障。另外，出现单相接地现象时，永久性的或非永久性的都可能导致线路跳闸，破坏线路供电的稳定状态，大大降低供电效率。

3 单相接地电容电流

连接电气线路的电容电流、与地跨接的电容器产生的电容电流、由变配电设备造成的电网电容电流的增值共同构成中压电网单相接地电容电流。通常，通过下列公式求得电容电流：

∑Ic=（∑icl+∑ic2）（1+k%） [式1]

其中，∑Ic代表电网上单相接地电容电流之和，∑Ic代表线路和电缆单相接地电容电流之和，l∑ic2代表系统中相与地间跨接的电容器产生的电容电流之和，而k%表示配电设备造成的电网电容电流的增值，通常情况下，10kV取16%，35kV取13%。

我们可以通过中性点外加电容法、偏置电容法等多种方式来检测单相电容电流。为确保消弧线圈的容量配置符合设计要求，微机在线实时检测装置不失为一个最佳检测手段。通过一定的采样周期检测线电压UAB，中性点位移电压U0及中性点位移电流Io的方式，对系统不平衡电

压Eo进行检测，其单相接地电容电流可通过下列公式计算：

Eo = Uo+Io×Xc [式2]

由于xc=（Eo-Uo）/Io，得Ic=U相/Xc=U相Io/（Eo-Uo）。其中，Xc、Ic分表代表系统对地容抗和单相接地电容电流。

4 小结

中压电网中性点的接地方式的研究备受业界关注，因为它综合技术研究、经济利益等多方面的问题。其一，供电系统能否正常供电，人员安全是否有保障，接地装置如何配置等等诸多问题都与中压电网中性点接地方式的研究有密切的关联；其二，应该根据现阶段供电系统的运行状况和未来规划，结合技术经济指标，选择最佳电网中性点接地方式。诸如此类问题还需要在供电过程中不断摸索，力求在技术上和经济合理性方面寻求突破。

参考文献：

[1]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].清华大学出版社，2010.

[2]童敏明，唐守锋.检测与转换技术[M].中国矿业大学出版社，2008.

[3]康光华.电子技术基础[M].高等教育出版社，2008.

中压配电网典型网络结构抗毁性评估 篇6

中压配电网是连接电力系统与用户的纽带,也是电力系统安全稳定运行的基础。中压配电网的网络拓扑结构决定了其内在的、本质的特性,一旦确定下来,将对电网的安全稳定运行产生深刻的影响[1]。因此,关于中压配电网网络结构的研究也是近年来的热点问题;研究方法包括模式识别理论[2]、可靠性指标的近似测算理论[3]、智能规划理论等[4]。复杂网络理论在电力系统分析中的应用[5,6],为中压配电网的网络拓扑分析提供了新的研究思路和研究理论。

中压配电网具备了复杂网络的基本特征,应用复杂网络理论研究其网络结构的抗毁性或脆弱性,是本文研究的重点。网络的抗毁性是从网络的连通性角度来描述网络拓扑结构的可靠性,描述了一个网络抵御破坏的能力。复杂网络抗毁性研究方法主要有基于割集法和熵的理论的网络拓扑结构抗毁性分析[7,8]、跳面节点法[9]、节点收缩法[10]等,为复杂网络抗毁性应用提供了基础。目前,复杂网络理论在电力系统应用中的研究工作主要限于110kV及以上电压等级的大电网,例如:分析北美网络的拓扑结构存在的脆弱性[11],北美电网连锁故障[12],实现对电网网络节点的重要性评估[13,14]等。对于中压配电网网络拓扑结构的抗毁性研究还有待于进一步深化。

本文借鉴了复杂网络理论在大电网抗毁性分析中的基本思想,提出了中压配电网网络拓扑结构抗毁性分析方法,构建了中压配电网络有权网络模型。

1 复杂网络中有权网络的相关定义

有权网络G=(V,E)。其中,V为节点集合,E为边的集合[15]。

1)定义1:假设n为该网络的节点总数,wij为节点i与j之间直接相连边{i,j}的权值。则2个节点间的权值集合为:

wij数值越大,节点间的关系越疏远;无向有权网络具有对称性,故有

2)定义2:边权邻接矩阵为A,即用矩阵来表示节点数为n、边的条数为m的网络,

邻接矩阵中,矩阵元素aij定义如下:

3)定义3:假设与节点i直接相连的边的集合为Ni。节点i的边权值定义为:

可见,节点i的边权值即与节点i直接相连的全部边的权值倒数和。节点边权值越大,表示该节点与周围节点联系越紧密,在网络中的位置越重要。

4)定义4:假设lij为将与节点i直接相连的各条边的权值置1后,节点i到节点j(j=1,2,…,n)间最短路径的权值。节点位置重要度为:

节点i到其他各节点的最短路径权值的平均值越小,该节点的位置越重要。

5)定义5:节点i的重要度定义如下:

节点边权值si越大,节点位置重要度li越小,节点i越重要。

6)定义6:假设为网络Gi中所有节点重要度之和;为对应全连通网络G中所有节点重要度之和。则网络Gi的抗毁度为:

全联通网络G的抗毁度imv(G)=1;其他网络Gi的抗毁度imv(Gi)<1。抗毁度越大,网络结构越稳定;网络的连通性越强,抗毁性越高。

2 中压配电网抗毁性评估数据的预处理

与主电网相比较,中压配电网的稀疏性更强,网络往往会因为一个重要节点的故障,导致整个网络的崩溃。因而无法采用移除节点的方式进行抗毁性评价[16],只能借鉴复杂网络理论在大电网抗毁性分析中的基本思想,综合考虑中压配电网本身特点,对中压配电网的网络结构进行抗毁性评估。评估过程中的数据预处理内容包括以下几个方面。

1)网络中节点的分类:将网络中所有的节点分为2个集合,即电源节点集SG和负荷节点集SL,不考虑电源或变电站的电气主接线。

为简化节点类型,对中压配电网中占比重较小的联络节点进行简化处理:如果周围只有2条边,该联络节点可以省去;如果节点周围的边大于2条,该联络节点按负荷节点处理。

2)电源节点的处理:为了反映电源之间的关联关系和电源节点的重要性,在中压配电网的抗毁性分析中,暂将电源节点的边权值定义为在基本权值的基础上再加1,以便将电源节点与负荷节点的重要度区分开来。

3)网络中的边或2个节点间的电气距离:中压配电网中的线路定义为带权的边,考虑双回路等相关因素的影响,边的权重由线路的等值阻抗(电气距离)来确定。

4)边的初始权值:选取网络中电气距离最小的一条线路的长度L为基准值,其边权值设为1;其余各条线路权值的初始值按其电气距离与L的比值确定。

3 中压配电网典型网络结构的抗毁性评估

应用复杂网络理论中针对加权网络随机攻击的抗毁性评估方法,对中压配电网典型网络结构进行抗毁性分析评估,其基本步骤如下。

1)确定待评估中压配电系统中各节点和线路的外部环境信息。

2)对待评估网络进行网络拓扑分析,由定义1确定其路径边权值、节点类型等信息。

3)按照复杂网络无向有权网络定义,由定义2形成各网络拓扑结构的邻接矩阵A。

4)根据定义3—定义6,求待评估网络各节点的边权值、节点位置重要度、节点的重要度和该网络结构的抗毁度。

5)对该中压配电系统下不同网络结构的抗毁度进行排序。全连通网络的抗毁度为1,非全联通网络抗毁度的值域为(0,1),数值越大说明网络结构的抗毁性越高。

4 算例分析

各典型网络结构布线对应的网络拓扑结构及其对应实例图如图1—图5所示。假设待评估中压配电网络的实例图由16个空间节点组成,节点间的网格距离为500 m,图1(b)—图5(b)中的黑色节点为电源节点,灰色节点为负荷节点。各种典型网络拓扑结构的节点重要度和抗毁性分析结果见表1和表2。

由各种典型网络结构的节点重要度和抗毁性分析结果可得以下结论。

1)辐射网网络结构仅有单电源供电,而且相互之间没有备用,也没有联络,因而节点之间的联系相对疏远,其对应抗毁性也最差。

2)环网网络结构较辐射网网络结构联系更紧密,因而抗毁性也相应提高,再次是N供1备和四边形网络结构。

3)多分段多联络网络结构的抗毁性最好,因为其各节点间的联系和网络中的边数最多,联系紧密。

4)网络结构抗毁性很大程度上与网络中的边数成正相关,边数越多,网络抗毁性越强。因此,采用短连接、多连接的网络结构,是提高网络抗毁性最经济有效的方法之一。

5)各网络结构抗毁性评估结果的共性是数值很小,仅相当于全连通网络的百分之几。主要因为现实复杂网络具有连接稀疏性,一个有n个节点的全连通网络的连接数目为O(n2),而实际复杂网络通常为O(n),因而随着网络节点的增多,网络抗毁性评估结果也会更小。

5 结语

基于复杂网络理论,利用有权网络的抗毁性评估方法,建立了中压配电网网络结构的抗毁性评估模型。典型网络评估结果证明了传统观念中对中压配电网网络结构可靠性的经验认知,验证了复杂网络理论在中压配电网网络结构抗毁性分析中的适用性,开拓了中压配电网网络安全性量化评估的新思路,也为其网络结构的选择提供了新的重要依据。

摘要：应用复杂网络理论,提出了中压配电网网络结构抗毁性评估的方法。定义了相应的节点及节点边权值、边及边权值、初始权值等基本概念;借鉴有权网络的抗毁性评估方法,构建了中压配电网网络结构抗毁性评估模型,实现了中压配电网典型网络结构的抗毁性评估与定量排序,丰富了中压配电网的可靠性分析理论,为中压配电网网络结构的选择提供了新的依据和途径。算例验证了典型网络结构安全性的定性评价结果,证明了该方法的合理性。

中压配电网络 篇7

近年来,随着“新农村建设”、“城镇化建设” 步伐的加快以及“家电下乡”政策的实施,农村经济呈多元化发展,农村电力负荷快速增长,部分农村地区在用电高峰时段出现电压偏低问题,已很难满足农村地区生产生活用电需要;由于农村外务农民较多,春节期间大量农民返乡,春节用电剧增, 使电压偏低现象呈现季节性特点;同时,乡村居住点不断延伸,农村负荷中心不断偏移,农村山区线路供电半径偏长,进一步加剧了低电压现象。2009年,农村低电压问题投诉达到了10.9万次;国家电网管辖范围内,低电压已经给23.12%的行政村、 6.69%的农村居民户、8.38%的农村供电人口带来了诸多不便。低电压问题已经严重影响广大农村地区的优质可靠供电,亟待解决。为了解决低电压问题需对低电压现象做出判断并采取相应措施,快速做出低电压估算,并采取相应措施将电压控制在标准范围之内[1,2]。

当电网结构、参数及运行数据已知,通过潮流计算[3,4]可以获得电压降落的准确结果。但农村电网量测有限,配变未装量测装置,只知线路首端数据, 无法进行潮流计算获得准确的电压降落。在此情况下,通过估算获得满足计算需求的电压降落是可行方法。目前介绍配电网线损估算的文章[5,6]较多,但对电压降落估算的研究较少,文献[7]基于电压损失系数表提出了在各种典型负荷分布情况下对馈线低电压问题的快速判断法,但未考虑到中压分支线的电压降落,由于实际线路中存在许多大分支线路, 其造成的电压降落是不容忽视的;文献[8]基于架空线路和电缆线路的电压损耗分析构造了混合馈线最大电压损耗的非线性估算模型, 并运用Gauss-Raphson方法给出了估算模型中参数的求解方法,但未考虑配变造成的电压降落以及负荷分布对电压降落的影响。

本文对影响农村电网电压降落的因素进行了分析,综合考虑多方面影响因素,根据变电站提供的运行数据以及电网结构参数及神经网络具有自学习功能、联想存储功能、高速寻找优化解的能力,提出基于神经网络群的电压降落估算方法,为农村中压电网电压降落估算提供了有效方法。

1农村中压电网近似电压降落

中压电网电压降落包括中压线路电压降落和配电变压器电压降落。由于配电变压器位于中压电网的末端,故由线路首端节点至任一配电变压器副方节点的电压降落为两节点之间各段线路电压降落之和加上该配电变压器电压降落。对于图1所示中压电网,线路首端A点到最远端G点的电压降落。包括线路电压降落(UA-UF)和配电变压器电压降落(UF-UG)。

1.1架空线路电压降落理论推导

由于农村地区中低压线路以架空线路为主,故本文主要以架空线路为模型进行分析。中压架空线路的电压等级不高,其对地电容和电晕损耗可忽略[9]。因此,架空线路通常用一个串联阻抗电路来等值,如图2所示。

架空线电压降落包含纵分量和横分量,由架空线电压降落理论推导可知,横分量可忽略不计,架空线电压降落可由其纵分量近似表示。

假设负荷集中分布于馈线末端,线路阻抗为R+j X,末端负荷功率为S=P+j Q,则架空线路电压降落为

式中:P为线路末端负荷功率;L为线路长度;PL为负荷矩M;R0和X0为架空线路单位长度电阻、 电抗,一般情况下认为R0和X0与线路型号有关;ф 为功率因数角;UN为额定电压。

1.2配电变压器电压降落理论推导

中压配电变压器的等值电路如图3所示。RT、 XT为变压器的电阻和电抗;GT、BT为变压器的电导和电纳。当变压器运行电压与其额定电压接近时, 激磁支路可用其对应的功率损耗表示。

设变压器副方电压为T2< 0o,原方电压为T1,负荷端功率为S=P+j Q,则配变电压降落为

若已知配电变压器的型号、负荷及负荷功率因数,则可得到 ΔUT。

2中压配电网电压降落影响因素分析

2.1架空线路电压降落影响因素分析

(1)功率、线路长度、负荷矩

由式(1)可知,线路电压降落与功率、线路长度成正比,亦即是线路电压降落与负荷矩成正比。

(2)导线型号、负荷功率因数

由式(1)可得,A=R0+tanφX0,R0与X0取值均取决于线路型号,架空线电阻计算公式为R0=ρ/S,其中 ρ 为导线材料的电阻率(Ω·mm2/km),S为导线的额定截面积(mm2)。架空线电抗一般都在0.4Ω/km左右,故取X0为0.4 Ω/km。

当负荷功率因数范围为0.8~0.98时,tanφ 的取值范围为0.75~0.2,又由于X0取值为0.4,因此可知,负荷功率因数对A影响较小,进而得出负荷功率因数对线路电压降落影响较小。同时亦可得到, A的取值主要取决于导线型号,故导线型号对线路电压降落有较大影响。

(3)负荷分布

由文献[7]可知,负荷分布对电压降落有重要影响,引入分布系数F,可得电压降落公式为

限于篇幅,此处不做推导,负荷分布对电压降落影响如表1所示。

注:n表示渐增分布与渐减分布的分界位置系数,n取值范围为[0,1]。

由上述讨论可知,架空线路电压降主要的影响因素有功率、线路长度、负荷矩以及导线型号。

2.2配电变压器电压降落影响因素分析

(1)负荷功率

由式(2)可知,电压降落与负荷功率成正比。

(2)配变型号、负荷功率因数

RT与XT取值均取决于配变型号,且一般情况下XT大于2RT,最多时XT可大于5RT。

当负荷功率因数范围为0.8~0.98时,tanφ 的取值范围为0.75~0.2。令AT=RT+tanφXT,由于XT比RT大许多,故负荷功率因数对AT影响较大,同时, 配变型号亦对AT有较大影响。

由上述讨论可知,配变电压降主要的影响因素有负荷功率、配变型号以及负荷功率因数。

3 BP网络在中压配电网电压降落估算中的应用

3.1 BP网络群结构

BP神经网在许多文献中都有过详细介绍[10,11,12], 本文不做详细叙述。

针对电压估算样本数据比较多,分类空间复杂,容易导致网络不容易收敛的情况,因此本文提出BP网络群结构,如图4所示,网络群减少了每个子网络的输入数量,从而加快了网络的收敛速度。

BP神经网络群结构由一个样本分类器和若干BP子网组成。样本分类器能够减少各BP子网的训练样本和拟合复杂度,提高训练速度和学习精度。 由于负荷分布对电压降落有较大的影响,故本文在神经网络群前加入分类器,根据负荷分布的不同, 将样本x1、x2、…、xn分类,其中用1~5来分别表示负荷的均匀分布、均增分布、均减分布、先均增后均减分布及先均减后均增分布,以便对样本进行分类。样本分类后输入各BP子网,由各BP子网完成训练。图4中,ANN1、…、ANNn为网络群的BP子网。xij为第i个BP子网ANNi的输入(其中, i=1、2、…、n),yi为ANNi的网络输出。

BP神经子网络结构图如图5所示,包含输入层、隐层及输出层三层结构。输入层神经元与中压电网电压降落的影响因素对应,包含架空线路电压降落影响因素和配电变压器电压降落影响因素;输出层神经元与电压降落相对应。

对于每一个BP子网,完成相应样本子集的训练,若BP子网单独训练,则总训练时间为各BP子网训练时间之和;若BP子网并行训练,考虑到各子网样本数量相近,则各子网的训练时间相差较少,故总训练时间约为单个BP子网的训练时间, 因此BP网络群可采用并行运行,从而大大缩减训练时间。

3.2 BP网络算法改进

由于BP算法[13,14,15]存在着缺点:第一,有很多局部极小点。第二,存在平坦区,在平坦区内误差变化很小,多发生在神经元输出接近于0或1的情况下;平坦区的位置范围各不相同,有时误差曲面上会出现一些阶梯。第三,在某些初始值条件下, 算法会陷入局部极小而不收敛。本文对BP网络算法进行改进。

由三层或是N层BP网络权组成的多维空间中, 总体误差函数E将具有一个及其复杂形状的曲面, 即BP网络误差曲面。由于常规的BP算法存在着上述的缺点,根据对BP网络误差曲面的分析,提出动态误差函数BP算法,它根据样本误差的大小, 时刻调整该样本误差在样本总体误差中所占的比重,并时刻调整该样本的学习率和冲量因子。

引入加权因子αp修正样本总体误差函数为

则可以得到t时刻权值修正量为

式中:设总样本数为nt;Ep为第p个样本误差函数; ηp和βp分别为第p个样本的学习率和调整因子。

在学习过程中,根据Ep的大小不断调整αp, Ep越大,αp越大,对样本p的重视程度越大;Ep越小,αp越小,对样本p的重视程度越小。由式(6)知,αp的动态调整,反映到权值修正上,相当于动态调整ηp和βp,即ηp=ηαp,βp=βαp。

设Ep的最大值、最小值为Epmax和Epmin,其算术中心为其覆盖宽度为De,De=Epmax-Epmin。

其中:Cη为正常数;int为四舍五入取整运算。若将Ep以Ce为中心分成2Kη类,则⎥为Ep所属类别。若Ep≥ Ce,则ΔηP≥0;若Ep≤ Ce, 则ΔηP≤0;Ep越大,ηp越大。

若Fp=Ep(t ) -Ep(t -1 ),设Fp的最大值、最小值为Fpmax和Fpmin, 其算术中心为Cf,其覆盖宽度为Df,Df=Fpmax-Fpmin。

若Fp=Ep(t)-Ep(t-1),设Fp的最大值、最小值为Fpmax和Fpmin,其算术中心为Cf,其覆盖宽度为Df,Df=Fpmax-Fpmin。

其中:Cβ为正常数;int为四舍五入取整运算。若将Fp以Cf为中心分成2Kβ类,则为Fp所属类别。若Fp≥ Cf,则ΔβP≥0;若Fp≤ Cf, 则ΔβP≤0;Fp越大,βp越大。

3.3样本特征量选取

结合能够得到的运行数据以及实际农村中压电网结构参数,确定BP网络输入13个特征量:线路总功率,型号为LGJ-240、LGJ-185、LGJ-150、 LGJ-120、LGJ-95、LGJ-70、LGJ-50、LGJ-35的8种架空线各自的长度,S7、S9、S11三个系列配变各自的总容量以及负荷分布类型。BP网络输出特征量是中压电网电压降落。通过BP子网络训练形成中压电网电压降落与13个特征量的非线性映射关系。

样本输入输出特征量没有统一的量纲,因此要对初始数据进行量化和归一化的处理,使输入限制在(-1,1)之间。

3.4神经网络赋初值及网络参数确定

由于系统是非线性的,初始值对于学习是否达到局部最小、是否能够收敛以及收敛时间的长短的关系很大。如果初始权值太大,使得加权后的输入落在了S性激活函数的饱和区,使得网络在训练调节中几乎停顿。因此一般取初始权值在(-1,1)之间的随机数。实践证明:三层BP神经网络能够模拟任意输入和输出之间的非线性映射关系。因此本文也采用只有一个隐层的拓扑网络结构。对于如何选择BP网络隐含层的数目,目前还没有准确的理论和方法,根据本文输入输出特征量及样本数量, 经测试隐含层神经元数目取15~20个为佳。

4仿真算例

4.1样本形成

本文采用某省农村中压电网数据为样本数据, 随机抽取80条中压线路的负荷峰、平、谷三种时段和7个随机时段的运行状态作为样本,其中训练样本为700个,测试样本为100个。部分典型样本表2。

4.2样本训练

训练误差要求为10-3,设置输入层、隐含层、 输出层神经元数目分别为13、20和1,训练算法采用BP算法,激活函数采用tansig函数。经过训练得到相应的神经网络权值,其中包括一个13×20的输入层到隐含层的权值矩阵;一个20×1的隐含层到输出层的权值矩阵;一个1×20隐含层的阈值矩阵;一个1×1输出层的阈值矩阵。限于篇幅,这里不予列出。

在给定训练精度为10-3时,普通的BP网络训练迭代4225次收敛,而采用本文改进BP算法迭代2696次即收敛,收敛速度提高了36.19%,如图6所示。

以均匀分布负荷分布的BP子网络为例,经过样本训练,结果显示训练相对误差最大值不超过5%,主要分布在(0%,3%]之间,训练样本误差情况如表3所示。

4.3测试结果

表4给出随机抽取的24个测试样本结果。

由表4可知,利用已经训练完成的网络对其余的样本进行测试, 结果显示测试相对误差在0.01%~4.76%的范围内,最大值不超过5%,主要分布在(1%,3%]之间。估算效果好,因此大部分测试样本均可以满足精度要求。测试样本误差情况如表5所示。

由表6可知,与普通BP神经网络方法相比, 基于神经网络群的改进BP神经网络方法的测试精度为97.29%,提高了4.12%;平均相对误差为1.73%, 降低了0.72%。基于神经网络群的改进BP神经网络方法大大提高了测试精度。

5结论

本文通过对农村中压电网电压降落的影响因素分析,确定了BP神经网络的输入输出特征量,进而提出了基于BP神经网络群的农村中压电网电压降落估算方法,算例仿真结果表明本文提出的BP神经网络群结构以及改进算法能够有效减少样本空间的复杂度,提高学习效率和训练精度,能够实现农村中压电网电压降落的快速、准确估算。本文方法为中压电网电压降落估算提供了一种新的思路, 对于线损估算等其他类似问题具有一定的参考价值。

摘要：对影响农村中压电网电压降落的因素进行了分析,利用神经网络具有自学习、联想记忆功能以及逼近任意非线性映射的能力,提出了基于BP神经网络群的中压电网电压降落估算方法。为解决由于样本多、分类空间复杂而易导致网络不容易收敛的问题,采用分层的BP网络群结构,将样本分类,由各BP子网进行单类样本训练,完成对样本的并行训练及测试。该方法依据电压降落影响因素及实际电网结构参数,确定神经网络输入输出特征量;按照线路负荷分布类型将样本分类,减小了BP网络训练复杂度;根据样本误差和误差变化调整学习率和冲量因子,提高了BP网络学习效率。实际算例结果验证了所提出方法的有效性和可行性。

中压配电网接线模式应用研究 篇8

香港中华电力有限公司和新加坡新能源电网公司采用先进的管理理念,建设高标准电网,通过高技术手段,使电网发展与经济发展并驾齐驱,达到了国际水平[1,2]。根据2004年统计数据,新加坡用户平均停电时间为0.5 min,供电可靠性水平居世界首位;香港用户平均停电时间为6 min,居世界第三位。

香港中压配电网接线模式和新加坡中压配电网花瓣接线模式与目前国内所能采用的几种典型中压配电网接线模式[3,4]比较,具有供电可靠性高、转供电能力强等优点,对国内中压配电网的规划设计和建设具有一定的借鉴意义。

1 香港中压接线模式分析

1.1 供电企业概况

香港中华电力公司是香港最大的电力公司,负责向九龙、新界及大部分离岛地区提供电力服务[5],供电面积1 000 km2,供电客户为香港80%以上人口。系统最高负荷7 GW,负荷密度约为7 MW/km2,售电量30 TWh以上。发电容量近9 GW,包括青山、龙鼓滩、竹篙湾3个地方电厂,同时与广东大亚湾核电厂、从化抽水蓄能电厂部分机组实现联网。电压等级序列为400 k V/132 k V/11 k V/380(220)V,城市中压电缆覆盖率达100%。

1.2 中压接线模式

中压配电电压等级主要采用11 k V,132 k V变电站低压侧使用双母分段接线,每个11 k V母线均由2台及以上的变压器供电,满足主变压器“N-1”。11 k V出线平均每3~4条相互形成一个环网,合环运行,2个环网之间设置联络线和联络断路器。3条线路合环时,线路平均负载率控制在67%以内;4条线路合环时,线路平均负载率控制在75%以内。配电开关房之间采用差动保护系统预防电缆故障,配电变压器用短路电流保护系统。香港中电中压配电网结构如图1所示。

1.3 中压转供电能力分析

(1)线路“N-1”校验。

对于4回线路组成的合环环网,当某回线路出现故障时,该线路的负荷可转移到其他3回线路上,满足线路“N-1”运行要求。线路“N-1”供电方式如图2所示。

(2)线路“N-2”校验。

当2回线路出现故障时,故障线路负荷的一部分(每回线路的25%)转移到组内另外2回线路上,另一部分(每回线路的50%)需通过联络线转移到联络的环网组。因此,只有当2组环网接线采用站内联络时,才能在理论上实现线路“N-2”的供电要求。当两组环网接线采用站间联络时,无法通过联络线转供负荷。线路“N-2”供电方式如图3所示。

1.4 优缺点分析

香港接线模式的优缺点分别为:

优点:供电可靠性高,满足线路“N-1”安全准则,线路利用率高,4回线路合环时线路平均负载率可达75%。

缺点:线路“N-2”时,只有当2组环网站内联络,才能在理论上实现线路“N-2”的供电要求,多数情况下会损失部分负荷。当变电站母线检修时,联络线转供负荷较少,会损失较多负荷。此外,系统的短路电流水平较高,线路均需设纵差保护。

2 新加坡中压接线模式分析

2.1 供电企业概况

新加坡新能源电网公司主要业务范围是电网规划、项目管理、电网管理及运营、配网调度和状态检测[6,7],供电面积669.1 km2,供电用户约为124万户。2006年最高用电负荷5624 MW,负荷密度8.4 MW/km2。电网架构分为400 k V、230 k V、66 k V输电网络和22 k V、6.6 k V配电网络。配网各电压等级线路全部采用地下电缆,全户内配电装置,其配电网自动化、信息化水平相当高,供电可靠率达到99.999%以上。

2.2 中压接线模式

新加坡22 k V中压配电网采用以变电站为中心的“花瓣形”接线,由一个变电站的一段母线引出的一条出线环接多个配电站后,再回到本站的另一条母线,由此构成一个“花瓣”。不同电源变电站的每2个环网中间又互相联络,组成花瓣式相切的形状。

正常运行时2台变压器提供的2个电源并列运行,满足主变压器“N-1”。不同电源变电站的花瓣间设置联络开关,线路负载率控制在50%以内,满足线路“N-1”。供电环正常情况下闭环运行,2个开关点之间采用纵联差动保护,在环网段间任一点出现故障,其他用户都不会发生断电的情况,只有故障点才会暂时停电。新加坡花瓣接线结构如图4所示。

2.3 中压转供电能力分析

(1)线路“N-1”校验。

当环网的某点出现故障时,该环网变成单电源运行方式,与之联络的另外一个变电站的环网运行方式不变,满足线路“N-1”的运行要求。

(2)线路“N-2”校验。

当单个环网的电源出现故障时,该环网的负荷全部转移到与之联络的环网上,满足线路“N-2”的运行要求。

线路“N-1”、“N-2”供电方式如图5所示。

2.4 优缺点分析

新加坡花瓣接线模式的优缺点分别为:

优点:供电可靠性水平高,可满足线路“N-1”、“N-2”安全准则。

缺点:线路利用率低,线路负荷率需控制在50%以内,系统短路电流水平较高,二次保护配置比较复杂。

3 国内典型中压配电网接线模式分析

目前,国内中压配电网普遍采用开环运行方式[8,9],中压架空网络的接线模式主要包括单辐射、单联络和分段多联络接线,中压电缆网络的接线模式主要包括单环网、双环网和N供1备接线。近年来,随着国内社会经济快速发展,一批新区建设纳入国家和地区的发展战略。新区电网建设普遍存在预测负荷密度高、供电可靠性水平要求高的特点[10,11,12]。为满足高负荷密度、高可靠性需求地区的供电要求,需要积极探索和利用国外的先进供电模式和管理经验。

为便于与香港、新加坡的接线模式做比较,下面主要对国内的电缆网络接线模式进行分析。

3.1 单环网接线

单环网接线主要适用于城市一般区域(负荷密度不高、可靠性要求一般的区域),工业开发区以及中小容量单路用户集中的电缆化区域。这种接线模式可以对环网点处的环网开关考虑预留,随着电网的发展,在不同的环之间通过建立联络,就可以发展为更为复杂的接线模式。所以,它还适用于城市中心区、繁华地区建设的初期阶段。

正常运行情况下,主干线路负载率控制在50%以内。当某回线路(或其母线)出现故障时,该线路的负荷可转移到与其环网的线路上,可以满足“N-1”运行要求。单环网接线模式如图6所示。

3.2 双环网接线

双环网接线适用于负荷密度大,对可靠性要求高的城市核心区、繁华地区,如高层住宅区、多电源用户集中区的配电网,方便为沿线可靠性要求高的中小用户提供双电源。

正常运行情况下,主干线路负载率控制在50%以内。当某回线路(或其母线)出现故障时,该线路的负荷可转移到与其环网的线路上。此外,在所供用户侧安装备自投装置的情况下,可通过备自投装置转由备用电源供电。双环网接线模式如图7所示。

3.3 N供1备接线

N供1备接线模式是指N条电缆线路连成电缆环网,其中有1条线路作为公共的备用线路,正常时空载运行,其他线路都可以满负荷运行,若有某1条运行线路出现故障,则可以通过线路切换把备用线路投入运行。对于3供1备接线,正常运行情况下线路的平均负载率可以达到75%。

N供1备接线适用于负荷密度较高、较大容量用户集中、可靠性要求较高的区域,建设备用线路亦可作为完善现状网架的改造措施,用来缓解运行线路重载。

与单环网、双环网接线相比,N供1备接线的主要优点是设备利用率高,缺点是受地理位置及负荷分布等因素的影响较大。N供1备接线模式如图8所示。

4 各种接线模式可靠性比较

本文选取3种国内常用的电缆网接线模式:单环网、双环网、3供1备,与香港接线和新加坡花瓣接线进行可靠性比较。

4.1 基本假设

为统一可靠性计算的边界条件,作出如下假设:

(1)电压等级均采用20 k V,香港接线模式每个合环单元4回线路。

(2)单环网、双环网和3供1备接线采用开环运行方式,分段点和联络点配置负荷开关,装设配网自动化系统。

(3)香港接线和新加坡花瓣接线采用合环运行方式,分段点和联络点均采用断路器,配置光纤纵差保护。

(4)计算中采用的负荷密度指标选取10 MW/km2。

(5)各种接线模式的线路负载率控制在允许的最大水平,分别为:单环网50%、双环网50%、3供1备75%、香港接线75%、新加坡花瓣接线50%。

4.2 可靠性比较

(1)计算方法。

不同接线模式可靠性计算采用故障遍历法,即逐个假设电网中的元件(包括母线、线路、环网柜/开关柜、配电变压器)故障,求出每个元件故障时用户停电时户数,最终求出供电可靠性水平。

衡量可靠性的指标主要包括供电可靠率(RS)和用户平均停电时间(AIHC),两个指标的计算公式分别为:

式中,Nz为系统中总用户数,Ni为故障时受影响的用户数,与平均年停运时间Ui相对应,8 760为一年的小时数。

(2)基本参数。

可靠性计算的基本参数如表1所示。

3计算结果

采用上述方法和基本参数,计算5种接线模式的供电可靠性水平,结果如表2、图9所示。

可以看出,各种接线模式典型应用方式下,供电可靠性由高到低的顺序为:新加坡花瓣接线→香港接线→双环网→单环网→3供1备。

其中,单环网、双环网、3供1备3种接线模式开环运行情况下,供电可靠率低于99.999%。新加坡花瓣接线、香港接线的理论可靠率可以达到99.999%以上。

5 对国内中压配电网的启示

(1)香港接线和新加坡花瓣接线的可靠性水平高,在造价许可情况下可以在国内高可靠性供电区加以应用。

结合理论计算与实际情况可以看出,香港接线和新加坡花瓣接线的供电可靠率可以达到99.999%的高水平,而国内现有中压配电网接线模式的供电可靠性从理论上较难突破5个“9”的瓶颈。对于国内的高可靠性供电区,尤其是新建的中心商务区、开发区等,可以适当应用国外先进的接线模式,积累运行管理经验。

(2)香港接线和新加坡花瓣接线网架结构的标准化程度高,配电网网格化、模型化的规划设计思路值得借鉴。

可以看出,无论香港接线3~4回线路形成接线单元,还是新加坡接线的花瓣接线单元,其中压网架均由统一的供电模型构成,网架结构能达到很高的标准化程度。配电网网格化的建设思路,可以避免电网结构的混乱,方便配电网的扩展,有利于实现配网自动化系统的建设,并为用户接入提供明确的标准。这一点对国内中压配电网规划和建设是值得借鉴的。

(3)香港和新加坡中压配电网设备选型标准高,打造坚强配电网。

香港和新加坡的中压配电网几乎没有架空线,电缆化率接近100%,开关设备全部采用断路器,配置光纤纵差保护。设备装置选型标准高,配电网采用全GIS、全户内维护设备,开关设备全部选用国外知名品牌产品。高水平的网架结构和高标准的电网设备,共同打造起坚强的中压配电网。

6 结语

本文对香港和新加坡的中压配电网接线模式进行介绍,并主要从电网转供电能力方面分析了两种接线模式能满足的安全可靠性水平。采用故障遍历法计算不同中压配电网接线模式的供电可靠性水平。

根据分析计算可以看出,香港接线和新加坡花瓣接线的理论可靠率可以达到99.999%以上,优于国内典型的电缆接线模式。

摘要：介绍了香港和新加坡的中压配电网接线模式,分析了各种接线模式的转供电能力。通过可靠性比较,分析国内外接线模式的优缺点。对国内中压配电网引入香港接线模式和新加坡花瓣接线模式提出合理化建议。

瑞特成功开发新型船用中压配电板 篇9

日前, 江苏省常熟市瑞特电器有限公司最新研制的新型船用中压配电板顺利通过了出厂前的各项技术指标测试, 即将交付用户。该公司历时两年的大容量舰船用中压配电板研制工作终于画上句号。

该型号的配电板为抽出式开关柜, 是船用三相交流50赫兹中压电力系统单母线及母线分段系统的小型化舱内成套配电装置;额定电压为3~12千伏, 额定频率有50赫兹和60赫兹两种, 额定电流为630~1600安, 外壳防护等级达到IP42, 设备耐潮湿性能、船体倾斜和摇摆、霉菌和盐雾等技术指标都符合相关船级社规范要求。该配电板由柜体和手车两部分组成, 基本框架为板式组合装配结构, 柜体内用接地的金属隔板分隔成3个独立的高压室和1个控制室, 3个高压室 (手车室、电缆室、母线室) 都有独立的顶部泄压通道及缓冲室, 以释放缓冲内部故障所产生的高压灼热气体。

瑞特电器公司首制的新型船用中压配电板, 将用于宁波一家航运公司订造的6000立方米挖泥船上, 这是国产大容量船用中压配电板首次应用在大型挖泥船上。

农村中压配电网电压等级的优化选择 篇10

目前，在我国已初具规模的城乡电网中，以220 kV、330 kV、500 kV作为超高电网输电电压，全国大部分地区都采用35 kV与110 kV(东北地区用66 kV)为高压配电电压，以10 kV为中压配电电压，220/380 V为低压配电电压[1]。除东北地区实行220/66/10/0.38 kV四级电压制外，全国大都采用220/110/35/10/0.38 kV五级电压制式。中压配电电压在高低压配电电压之间起着承上启下的作用。现阶段我国大都采用10 kV作为联系和沟通高低压配电网的中间电压。

近20年来，随着全国城乡电网的不断扩大及用电负荷的快速增长，10 kV配电网的不适应性日益突出，如线路的输送能力和供电距离达不到要求，线损率过高，电压质量过低等弊端日益显著，为解决10 kV中压配电网所存在的不合理性和不足之处，使电网适应国民经济和社会发展的需要，将我国城乡电网中压配电电压提高为20 kV，采用和大力推行20 kV配电网建设是大有必要的。

1 20 kV电压等级相对于10k V电压等级的优越性[3,4]

1.1 提高中压网络的传输能力

线路最大传输功率为：

式中：UN为中压配电网额定电压;Ij为线路导线在环境条件下的持续载流量。

假设原有线路导线路径不变，中压配电电压由10 kV升至20 kV时，则

即升压后的传输能力提高一倍。

1.2 减少电压损耗

电压损耗百分比(%)为：

式中：RΩ、X分别为配电线路的总电阻、电抗;P、Q分别为配电线路传输的有功、无功功率;

假设原有配电线路路径不变，负荷大小不变，则升压前后电压损耗之比为：

由上式可知，在负荷不变的条件下，电压由10 kV升至20 kV后，线路的电压损耗减少75%，在同样输送功率，供电半径不变的情况下，应用20kV电压比10 kV电压等级更能保证电压质量。

又由式：

得

式中：r、x分别为为单位长度线路的电阻、电抗;R为供电半径。

由上式可知，在负荷不变的条件下，假设10 kV与20 kV线路电压损耗相同，则20 kV电压比10 kV电压等级线路的供电半径大一倍，则供电面积可增加3倍。

1.3 降低电网的电能损耗

线路的电能损耗公式为，而，则，即在原有供电线路路径不变，负荷不变的条件下，20 kV电压比10 kV电压等级的线路损耗降75%，而当20 kV线路的供电半径增加1倍时，线路损耗降低50%。

2 电网经济性比较

根据工程经济学的观点，通常以电网单位供电面积年费用作经济比较来选择电网电压等级，其中年费用包括各项电力工程的建设投资以及各工程的折旧维护费用和电能损耗费用[5]。

2.1 数学模型

假定电网成辐射状，负荷在供电区域内均匀分布，供电点设在供电区域的中心，且在规划的抵偿年限内，以单位供电面积最小为目标函数，在此假定条件下，建立数学模型如下：

目标函数：

式中：ZB,ZX,ZW分别为各级电网变电站、线路、无功补偿设备投资(万元/km2);Kd为投资等年值系数;i为投资年收益率，一般取10%;n为投资收益年限，一般取25年;Kv1,Kv2,Kv3分别为变电站、线路、无功补偿设备年维修率;Fbs,Fxs,Fws分别为各级电网变电站、线路、无功补偿设备总的年电能损耗费(万元/km2)。其中各项费用均为单位供电面积内的年费用。

约束条件;供电电压允许偏差值应符合GB12325-1990的要求，即：380 V为+7%～-7%;10 kV为+7%～-7%;220 kV、110 kV、66 kV和35 kV均为正负偏差绝对值之和小于10%。对于20 kV有文献指出：用户受端电压容许波动幅度为系统额定电压的±5%，即(20±1)k V。根据电压允许偏差值，分别在最大和最小负荷时，对各个电压等级线路的末端及首端进行约束。

以500/220/110/20电压制式为例，采用上述方法建立数学优化模型，如下：

式(1)和(2)分别为对220 kV线路末端与首端进行的约束，对110 kV、20 kV线路约束方式与此相同。式中x1,x2,…,x6分别为各电压等级线路经济供电半径及经济功率因数;ΔUA为电网电源端的电压偏移百分数值;ΔUN500为500 kV变压器额定变比升高值;ΔUJ500为500 kV变压器的分接头值;ΔUK500为500 kV变压器绕组最大负荷时电压损耗值;ΔUL220为220 kV线路最大负荷时电压损耗值。线路电压损耗公式为：

本模型属于一类带约束的非线性规划问题，采用适合解决此类问题的优化算法—罚函数内点法来求解.根据冀北电网实际运行参数，来求解模型。表1为500/220/110/20 kV电压制式各电压等级线路的经济供电半径优化结果：

2.2 电网总投资计算

根据以上方法所求得的电网经济技术指标，可对供电区域电网进行整体规划和布局，进而计算整个电网总费用。

(1）经济因素计算

根据所求的经济供电半径，以及文献中所提到的供电区域划分原则[5]，将圆形区域由内向外进行划分，如图1所示，将500 kV电源二次侧220 k V出线的供电范围划分成i个负荷带，第i个负荷带iB内变电站个数Ni=PiKp/Sb=8i，式中：iP为第i负荷带的有功负荷功率，kW;Kp为容载比;Sb为变电站的容量。每负荷带进线条数为Ni，每回长度为相邻负荷带中心间的距离。以此类推，以下各级网络布局方式与设计思路与220 kV网络相似。

单级电网单位供电面积总费用公式为：

则整个网络单位供电面积年费用为：

(2）配电方案经济分析与比较

根据电网电压制式优化配置方案[6,7]，将采用所建模型对500/220/110/35/10 kV、500/220/110/10kV、500/220/110/20 kV等五种优化方案进行经济分析和比较，所得结果见图2所示。

通过上述图表的对比与分析，对各方案作出经济技术评价并得出如下优选结果：电能密度较小时，七种方案经济性相差不大，而随着电能密度的增大，从图中可以看出，采用500 kV作为供电电源的五种方案中，500/220/110/20 kV电压配置方案经济性最好，500/220/66/20 kV次之，500/220/110/35/10k V经济性最差，因此，中压采用20 kV配电方案都是经济有效的，配电网中应尽量避免采用110/35/10 kV配电方式。

3 结束语

中压配电电压等级引入20 kV[8]，从农村电网发展及负荷增长的角度分析，具有一定的必要性，在技术上，从提高中压配电网的容量，降低线路电压损失，增大配电网的供电半径，降低线损等方面进行比较，都比10 kV等级更具可行性，能够满足配电网快速发展的需要，并且通过对不同电压等级中压配电网的经济投资分析，论证了20 kV等级电网比10 kV电网具有更大的经济优越性，因此，在今后农网发展过程中，对于新开发地区，应根据当地经济情况，率先采用20 kV中压配电电压，对于需要在110/35/10 kV基础上改造的地区，110/10 kV更具优势，而对于现行电压为10 kV的地区，应因地制宜，适时将10 kV中压配电电压提高到20 kV，使配电网运行更安全，经济，可靠。

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