基于供電能力分析的高壓配電線路容量優(yōu)化方法

戴敏，周炳華

（國網(wǎng)上海松江供電公司，上海松江201600）

基于供電能力分析的高壓配電線路容量優(yōu)化方法

戴敏，周炳華

（國網(wǎng)上海松江供電公司，上海松江201600）

高壓配電支撐了城市化、工業(yè)化的現(xiàn)代社會發(fā)展，其重要性是不言而喻的。而供電設(shè)計的重要性表現(xiàn)在其經(jīng)濟(jì)性和可靠性上，同時又要保證使用的安全性。為了使高壓配電線路的流量運載達(dá)到高壓配電網(wǎng)的精細(xì)規(guī)劃，線路建設(shè)的合理選擇尤為重要。論文以供電能力達(dá)到極限時，高壓配電線路的容量需求最小為目標(biāo)，提出一種基于供電能力分析的高壓配電線路容量優(yōu)化方法。

高壓配電線路；供電能力；容量優(yōu)化

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.10.024

1 供電能力

人類進(jìn)入電氣時代，一個城市乃至一個國家的供電能力的大小直接或間接地反映了它的工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r及經(jīng)濟(jì)實力的大小。因此，供電能力的研究備受關(guān)注。

1.1 不可或缺的供電

電力通過城市電網(wǎng)這個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了為城市工、商、民的電力供應(yīng)的主要功能。其中，負(fù)荷變化規(guī)律是城市電網(wǎng)規(guī)劃發(fā)展的最重要依據(jù)之一，體現(xiàn)了供電部門的供電能力。針對我國城市化發(fā)展趨勢，通過從表1中工業(yè)用電和生活用電的比重變化，從而調(diào)整供電重心和供電計劃。

1.2 電力系統(tǒng)

城市電網(wǎng)不僅是服務(wù)于城市的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，同時也是電力系統(tǒng)的組成部分。電力系統(tǒng)是從以500kV或220kV為原始電壓的變電站開始，通過多次增壓或降壓的運輸過程而進(jìn)入城市周邊的。因此，電力系統(tǒng)中從高壓變電站到用戶端這一部分屬于城市電網(wǎng)的范疇，這部分的電力系統(tǒng)劃歸各城市的電力運營機(jī)構(gòu)直接建設(shè)和管理。電力系統(tǒng)的設(shè)計、建設(shè)、運行的合理性直接關(guān)系到用戶用電質(zhì)量的保證以及電力能源分配的高效與否。

表1 工業(yè)用電和生活比重變化%

1.3 我國城市電網(wǎng)發(fā)展

城市電網(wǎng)不僅在電力系統(tǒng)中起著聯(lián)系發(fā)電和輸電系統(tǒng)和城市用戶的作用，而且是城市規(guī)劃建設(shè)的重要組成部分。近年來，隨著城市化進(jìn)程的加快，城市電網(wǎng)也隨著飛速發(fā)展，但其中顯露出如線路結(jié)構(gòu)不夠合理、用電可靠性低以及供電設(shè)備利用率低下等一系列問題。因此，為了滿足新形勢下電網(wǎng)節(jié)能化、高效化、精細(xì)化發(fā)展的新需求，傳統(tǒng)的城市電網(wǎng)規(guī)劃和評估方法亟待改正并優(yōu)化[1]。

2 高壓配電的辨析

在城市的電力供應(yīng)使用以及分流運輸中，高壓配電的應(yīng)用是不可或缺的一環(huán)。對高壓配電的研究也是提高整個電力供應(yīng)系統(tǒng)的有力突破口。

2.1 高壓配電網(wǎng)架

高壓電線路的配電系統(tǒng)供電能力評估規(guī)劃在城市配電網(wǎng)絡(luò)中有著極其重要的位置。高壓配電網(wǎng)的規(guī)劃主要包括2方面的內(nèi)容：（1）確定網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，即高壓配電線路采用任何接線模式聯(lián)接各中壓主變；（2）確定高壓網(wǎng)架的組成應(yīng)該采用哪一種型號的線路。傳統(tǒng)的高壓配電網(wǎng)規(guī)劃中，高壓網(wǎng)架的接線模式分析大部分都是單獨地從經(jīng)濟(jì)性或者可靠性方面來單獨考慮，再把經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)和可靠性指標(biāo)合起來決定適合的接線模式，使其很多不易挖掘出來的特性被發(fā)現(xiàn)，而供電能力的概念就是對配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性、可靠性的雙重考慮。

2.2 電力運輸

電力運輸是供電系統(tǒng)達(dá)到配電結(jié)果必不可少的環(huán)節(jié)，運輸過程中線路負(fù)荷問題直接影響到電力運輸?shù)恼w效益和配電經(jīng)濟(jì)與否。傳統(tǒng)的供電運輸已經(jīng)不足以滿足現(xiàn)代社會飛速發(fā)展下的電力需求。考慮配電系統(tǒng)“N-1”校驗的“供電能力”，這一概念的提出給配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃評估工作帶來了新的發(fā)展和契機(jī)[2]。它可以有效地尋找配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的薄弱環(huán)節(jié)，有助于幫助工作人員掌握配電系統(tǒng)在一定結(jié)構(gòu)下可滿足的負(fù)荷供應(yīng)量，即電力運輸過程中的最大電流通過限制。

2.3 高壓下的容量

高壓配電網(wǎng)架通常由很多數(shù)量不定的典型或非典型接線模式組合而來，且高壓配電線路的容量需求與其緊密相關(guān)。接線模式的不同關(guān)系到線路的容量多少，高壓配電網(wǎng)的典型接線模式有：直供接線、T型接線、鏈?zhǔn)浇泳€。不同的接線方式適宜不同的現(xiàn)實環(huán)境，3種接線方式的配合使用則能使線路容量到達(dá)相對最優(yōu)，如表2所示。

3 高壓配電下的線路容量

3.1 線路容量

線路容量的多少關(guān)系到電流運輸?shù)男б婕鞍踩珕栴}，在保證安全的前提下力求達(dá)到效益的最大化。為了參考電力網(wǎng)絡(luò)正常運行時的經(jīng)濟(jì)電流密度和故障轉(zhuǎn)供時的安全電流選擇不同型號鋼芯鋁絞線。根據(jù)容量需求計算高壓配電線路正常運行時的最大電流需求、故障轉(zhuǎn)供時的最大電流需求的環(huán)節(jié)是必不可少的。

表2 3種接線方式

3.2 容量優(yōu)化

在以前的研究中，提出一種基于110（35）kV主變?yōu)橹饕芯繉ο?，考慮中壓配電網(wǎng)絡(luò)對主變“N-1”校驗的轉(zhuǎn)供作用來接近供電能力極限值。在此研究基礎(chǔ)上，加入高壓配電線路“N-1”校驗分析，能進(jìn)一步搜索到在供電能力達(dá)到極限時的高壓配電線路容量需求的最小值。為高壓配電線路的路型選擇提供科學(xué)、精確的指導(dǎo)。在供電能力的評估和使用下得到高壓配電下容量的優(yōu)化。供電能力評估方法和使用范圍如表3所示。

表3 主要的供電能力評估方法和使用范圍

4 總結(jié)

高壓配電是電能由輸電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入城市配電網(wǎng)的最重要也是最后一道關(guān)口。其線路容量，即線路電荷的負(fù)載的多少是直接衡量高壓配電的可靠性與經(jīng)濟(jì)性與否的重要依據(jù)。由于時間和精力的限制，研究在某些方面仍有待延伸和改進(jìn)，希望能為高壓線路容量優(yōu)化盡一份力。

【1】藍(lán)毓俊，現(xiàn)代城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計與建設(shè)改造[M].北京:中國電力出版社，2004.

【2】郭永基，電力系統(tǒng)可靠性分析[M].北京:清華大學(xué)出版社，2003.

Capacity Optimization Methods of High Voltage Distribution Lines Based on Power Supply Capability Analysis

DAI Min，ZHOU Bing-hua
（StateGridPowerSupplyCompanyofSongjiangDistrict,ShanghaiCity,Shanghai 201600,China）

Thehighvoltagedistributionhasbeensupportingthedevelopmentofthemodernsocietyofurbanizationandindustrialization.Its importanceisself-evident.Theimportanceofpowersupplydesignisnotonlybasedontheeconomyandreliability,butalsothesafetyinuse.In order to make the load carrying capacity of high voltage distribution lines reach the goal of refined planning in the high voltage distribution network,the reasonable choice of line construction is particularly important.The goal is when power supply capacity reaches the limit,the capacity demand of high voltage distribution lines is minimal on the contrary.This paper presents a method of capacity optimization for high voltagedistributionlinesbasedontheanalysisofpowersupplycapacity.

highvoltagedistributionline;powersupplycapability;capacityoptimization

TM711

A

1007-9467（2016）10-0053-02

2016-09-09

戴敏（1986～），男，上海人，工程師，從事配電網(wǎng)架構(gòu)優(yōu)化研究。