論網(wǎng)格單元負荷在配電網(wǎng)分布中的應用

劉可達 陳安丹 劉芹

【摘 要】目前，城市配電網(wǎng)逐漸向網(wǎng)格化形式發(fā)展，即將正方形供電區(qū)域網(wǎng)格化劃分成更小的供電網(wǎng)格，通過利用網(wǎng)格單元的拓展性來提升供電的安全與穩(wěn)定。本文利用計算機程序來設計并建立基礎分析平臺，在負荷密度、接線模式不同的情況下，對網(wǎng)格化配電網(wǎng)的供電可靠性進行試驗、分析和計算，其試驗結果對之后新一輪配電網(wǎng)的建設和運營具有意義非常的指導價值。

【關鍵詞】網(wǎng)格單元 接線模式 負荷密度

目前，城市配電網(wǎng)逐漸向網(wǎng)格化形式發(fā)展，網(wǎng)格化作為一種自下而上的新型規(guī)劃模式，是在城市控制性規(guī)劃的基礎上，將進一步提高可靠性作為發(fā)展目標，經(jīng)過網(wǎng)格化這一改造內(nèi)容后，配電設備的平均利用率會得到明顯的提升，網(wǎng)格之間及網(wǎng)格內(nèi)也會產(chǎn)生定向的轉供能力，使下級電網(wǎng)能夠更好地支撐上級電網(wǎng)。網(wǎng)格形式的配電網(wǎng)布局有利于接入的便利化，確保配電網(wǎng)的安全供電，引導配電網(wǎng)的健康發(fā)展，因此網(wǎng)格化配電網(wǎng)的推廣具有十分重要的社會意義。

本文的配電網(wǎng)分析計算平臺是以網(wǎng)格式配電網(wǎng)為基礎，不僅消除了網(wǎng)格規(guī)模大小配置的問題，還解決了網(wǎng)格間及內(nèi)部聯(lián)絡和供電可靠性問題。通過“聯(lián)絡組合”這一理念的充分應用，使網(wǎng)格內(nèi)部各分段、網(wǎng)格與其上級變電站組成定向聯(lián)絡，對現(xiàn)有電網(wǎng)的聯(lián)絡進行恰當?shù)氖崂?，結合重要客戶的所在區(qū)域和負荷大小，有效提升高峰用電時期的轉供能力和可靠性，用電低谷時期的設備閑置問題也迎刃而解，為之后的配電自動化奠定堅實的基礎。

1網(wǎng)格化研究模型

1.1模型構建功能結構

本次研究利用計算機程序來設計并建立基礎分析平臺，并植入匹配結果、計算模塊、負荷密度設置、邊界參數(shù)設置、配電網(wǎng)組網(wǎng)模型、網(wǎng)格化供電單元模型、高壓電源點模型等功能。配電網(wǎng)基礎參數(shù)的設置包含環(huán)網(wǎng)結構設置、供電能力、高中壓設備參數(shù)、位置、面積、負荷、定為坐標等，將6至40MW/ 作為負荷密度的范圍?；A參數(shù)不同時，研究對象也會發(fā)生變化，分析平臺依據(jù)實際情況來選擇應用模塊，這種層次結構設計具有應變能力較強的優(yōu)點，其計算結果也會更貼近實際電網(wǎng)。

1.2高壓電源點分布建模

高壓電源點在分布建模時必須符合一個前提，即上級高壓電源點符合下級的出現(xiàn)要求，首先35kV和110kV變電站的高壓電源點分布建模時會采用同樣的空間坐標，這是為后續(xù)研究作基礎；其次，一個圓形區(qū)域即一個高壓電源點的供電范圍，必須均勻出線，四個同規(guī)模的高壓電源點正好形成一個正方形的供電區(qū)域。

1.3網(wǎng)格化供電單元

將正方形供電區(qū)域網(wǎng)格化劃分成更小的供電網(wǎng)格，將其作為最小的供電單元進行研究；供電網(wǎng)格一般會根據(jù)普通街道的形成方式或小區(qū)變電器的供電距離來劃分，網(wǎng)格的單元邊距一般在0.5至1km以內(nèi)；供電網(wǎng)格劃分完成后，每個網(wǎng)格會依據(jù)所在的空間位置，配備面積、負荷、定位編號這三個基本參數(shù)；網(wǎng)格面積和負荷密度的關系可進行統(tǒng)一設置，也可單獨修改，具有較好的拓展性。

1.4可靠性計算單元

在分析基礎平臺頁面上有可靠性計算參數(shù)設置，用戶可以結合管理特征或區(qū)域電網(wǎng)設備進行設置，設置參數(shù)不同，其計算結果也不盡相同；接線方式、負荷密度與可靠性計算單元關系密切，接線模式從最初的架空線到四聯(lián)絡，從單環(huán)網(wǎng)的電纜到雙環(huán)網(wǎng)，組成不同的分段數(shù)，構成接線方式的不同，負荷密度也從0.6至40MW/ 不等。

2配電網(wǎng)可靠性分析

2.1可靠性分析方法

配電網(wǎng)可靠性的評估方式包括近似法、網(wǎng)絡簡化法、狀態(tài)空間圖評估法、可靠度預測分析法、故障模式后果分析法，目前較常用也最符合實際的就是故障模式后果分析法，這種方法可以清晰反應配電系統(tǒng)的運行特征和系統(tǒng)結構。本文依據(jù)《城市配電網(wǎng)規(guī)劃建設技術原則》，采取故障模式后果分析法，先計算網(wǎng)格單元在負荷密度不同情況下的區(qū)域面積，依照不同的接線模式，最后計算網(wǎng)格單元的供電可靠率。

2.2可靠性分析計算

計算分析可靠率時，需要提取若干線路組合的環(huán)狀結構，在系統(tǒng)中輸入采集的運行數(shù)據(jù)后方可進行可靠率計算，將環(huán)狀供電和典型線路作為基礎，以概率分析的方法推算出整體樣本的供電可靠性。配電網(wǎng)正常運行的指標之一就是供電可靠性的計算結果，試驗將會反復核實校驗模塊參數(shù)和計算結果，并與實際電網(wǎng)進行對比，依次確定合適的計算參數(shù)，但鑒于不同地區(qū)的運行時間、設備檢修時間有所出入，因此計算可靠率時加入了人工輸入端的設置，使計算結果能夠更加貼近于實際地區(qū)特點。

3配電網(wǎng)可靠性分布研究

3.1模型匹配可靠性計算結果

中壓配網(wǎng)組網(wǎng)模式的關鍵指標是分段和聯(lián)絡，本試驗從這兩者入手，逐漸導入有關模型來匹配分析，匯總對比試驗結果后，在負荷密度確定的區(qū)間內(nèi)，無聯(lián)絡和無分段的情況下，改變分段數(shù)量和組網(wǎng)聯(lián)絡，獲得的匹配計算結果將用于基礎材料分析。

3.2架空網(wǎng)接線方式下的可靠性

架空網(wǎng)線路的聯(lián)絡和分段對供電可靠性的影響十分深遠，分段不同、接線模式相同的供電線路出現(xiàn)故障時，停電的用戶數(shù)量是不同的，線路分段數(shù)的增加可有效提升供電可靠性，降低由線路故障引發(fā)的停電損失。

試驗結果表明，負荷密度增大時，供電半徑會隨之減小，供電可靠率呈整體上升趨勢；在單輻射、單聯(lián)絡、二聯(lián)絡、三聯(lián)絡、四聯(lián)絡這四種接線模式中，單輻射的供電可靠性最低，而四聯(lián)絡的供電可靠性最高；負荷密度小于12MW/ ，分類供電區(qū)域后的有限聯(lián)絡數(shù)小于2個以內(nèi)；負荷密度大于32MW/ ，分類供電區(qū)域后的有限聯(lián)絡數(shù)小于3個以內(nèi)；在網(wǎng)格單元中，可通過局部聯(lián)絡點的增加或采取“三雙”接線來滿足用戶的高可靠性需求；增加聯(lián)絡數(shù)或分段數(shù)，基本不會對提高供電可靠性產(chǎn)生作用，甚至還會增加對設備機械的保養(yǎng)維修費用。

3.3電纜網(wǎng)接線方式下的可靠性

電纜網(wǎng)絡的環(huán)網(wǎng)單元作用和規(guī)模和架空網(wǎng)絡存在差異，因此另作單獨分析，供電方式會以中心環(huán)網(wǎng)和復雜雙環(huán)網(wǎng)作為代表來進行分析。試驗結果證明，由電纜網(wǎng)組成的電網(wǎng)模型擁有較高的供電可靠性，在單環(huán)網(wǎng)、雙環(huán)網(wǎng)和中心環(huán)網(wǎng)站這三種組網(wǎng)模式中，雙環(huán)網(wǎng)的供電可靠性最高，單環(huán)網(wǎng)的供電可靠性最低；負荷密度逐漸上升時，單環(huán)網(wǎng)和雙環(huán)網(wǎng)的供電可靠率曲線增長幾乎一致，待上升到20MW/ ，單環(huán)網(wǎng)的中心環(huán)網(wǎng)站的供電可靠率已經(jīng)十分接近了；中心環(huán)網(wǎng)站具有結構簡單、運行簡便的優(yōu)勢，但一旦負荷密度增加，用戶數(shù)量提升，供電可靠率的增長速度也會趨于緩慢；組網(wǎng)模式采取中心環(huán)網(wǎng)站后，供電可靠率與負荷密度成正比例關系，指標變化率漸漸趨于平均狀態(tài)。

4結語

綜上所述，供電單元的負荷密度處于6至12MW/ 時，此時單元面積居于4至1.98 時，單元負荷約為1.5至30MW，中壓配網(wǎng)的組網(wǎng)方式可采取單環(huán)網(wǎng)、雙環(huán)網(wǎng)、二聯(lián)絡方式，電纜接線的可靠率約在99.9983%至99.9989%，架空接線的可靠率約在99.975%至99.989%，分類供電區(qū)域后的有限聯(lián)絡數(shù)小于2個以內(nèi)。

供電單元的負荷密度處于12至22MW/ 時，此時單元面積居于1.98至1.08 時，單元負荷約為3至55MW，中壓配網(wǎng)的組網(wǎng)方式可采取單環(huán)網(wǎng)、雙環(huán)網(wǎng)、二聯(lián)絡方式，電纜接線的可靠率約在99.9983%至99.9990%，架空接線的可靠率約在99.981%至99.990%，分類供電區(qū)域后的有限聯(lián)絡數(shù)小于3個以內(nèi)。

供電單元的負荷密度處于22至32MW/ 時，此時單元面積居于1.08至0.74 時，單元負荷約為5.5至8MW，中壓配網(wǎng)的組網(wǎng)方式可采取雙環(huán)網(wǎng)、“三雙”接線方式、三聯(lián)絡方式，電纜接線的可靠率約在99.9990%至99.9991%，架空接線的可靠率約在99.990%至99.991%。

供電單元的負荷密度處于32至40MW/ 時，此時單元面積居于0.74至0.59 時，單元負荷約為8至10MW，中壓配網(wǎng)的組網(wǎng)方式可采取雙環(huán)網(wǎng)、“三雙”接線方式、電纜接線的可靠率是99.9991%，架空接線的可靠率是99.991%。

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