探析配電網(wǎng)供電區(qū)域的劃分方法與實(shí)踐應(yīng)用

摘 要：雖然我國(guó)經(jīng)濟(jì)在不斷的發(fā)展當(dāng)中，但是我國(guó)配電網(wǎng)的發(fā)展特點(diǎn)卻根據(jù)地區(qū)的不同存在著明顯的差異，如果標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的進(jìn)行配電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，將使設(shè)備資產(chǎn)不能被充分的利用，甚至?xí)?yán)重浪費(fèi)，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上是不合理的，所以，配電網(wǎng)絡(luò)分工迫在眉睫。本文主要介紹了配電網(wǎng)根據(jù)供電區(qū)域所進(jìn)行劃分的原則，為劃分配電網(wǎng)以后的運(yùn)用提供了參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；負(fù)荷分區(qū)；供電；劃分

中圖分類號(hào)：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）14-0091-02

引 言

中國(guó)幅員遼闊，需要大面積用電，而各地發(fā)展與電網(wǎng)的特點(diǎn)卻存在較大差距。因此，為了減少電的浪費(fèi)，體現(xiàn)精益管理的區(qū)域差異和分布，提升配電網(wǎng)規(guī)劃的水平和效率，需要始終貫穿“差異化規(guī)劃”的概念，在考慮各個(gè)區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的非均衡狀況下，結(jié)合不同區(qū)域分布電網(wǎng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，考慮到不同地區(qū)的不同發(fā)展階段具有不同的特點(diǎn)，在進(jìn)行配電網(wǎng)區(qū)域劃分時(shí)，奠定了基礎(chǔ)。從理論上看，區(qū)域劃分是區(qū)域型問(wèn)題。從理論發(fā)展的角度看，地理?xiàng)l件是區(qū)域分工不可或缺的因素，但其中經(jīng)濟(jì)條件日益被視為區(qū)域分工的重要因素。區(qū)劃方法一般可分為單指標(biāo)法和多指標(biāo)法，它主要包括3類：因素分析、聚類分析和組合分析。其中，區(qū)域劃分最主要的理論問(wèn)題是怎么選擇指標(biāo)。除了考慮經(jīng)濟(jì)條件和地理狀況外，我們還要考慮更多因素。如果單純利用行政區(qū)劃分開(kāi)供電區(qū)，便會(huì)使得電網(wǎng)投資的極具浪費(fèi)。我們通常，依靠分析影響配電網(wǎng)分布的主要因素，從負(fù)荷、政治以及經(jīng)濟(jì)3方面建立了配電網(wǎng)分區(qū)的指標(biāo)體系，并提出了配電區(qū)域的分配方法和流程。

1 配電網(wǎng)供電相關(guān)含義

電力負(fù)荷指的是依法建立供電企業(yè)與供電企業(yè)關(guān)系的用電人。所有形式的負(fù)荷都是由電能消耗的，但它們的性質(zhì)是不同的。不同屬性的負(fù)載之間的區(qū)別稱為負(fù)載分類。將電力負(fù)荷和供電可靠性結(jié)合，以及停電后對(duì)經(jīng)濟(jì)、政治、社會(huì)生活造成的損失及影響程度，可分為以下三個(gè)層次。

1.1 一級(jí)負(fù)荷

一級(jí)負(fù)荷是突然發(fā)生的負(fù)荷事故，造成人身傷害或經(jīng)濟(jì)損失，或者政治、社會(huì)秩序和嚴(yán)重環(huán)境污染等方面造成嚴(yán)重的不良影響。例如，重要的交通運(yùn)輸樞紐用電負(fù)荷，公司中主要設(shè)備以及連續(xù)生產(chǎn)線，重點(diǎn)企業(yè)的政治外事中心等。

1.2 二級(jí)負(fù)荷

二級(jí)負(fù)荷指的是突然停電造成的經(jīng)濟(jì)損失，或是政治上的不良影響和社會(huì)秩序的混亂。例如，突然停電會(huì)出現(xiàn)大量產(chǎn)品報(bào)廢、主要設(shè)備的損壞，造成環(huán)境污染，工廠大量減少的負(fù)荷，通信樞紐和交通負(fù)荷，人員流動(dòng)較大的公共場(chǎng)所。

1.3 三級(jí)負(fù)荷

三級(jí)負(fù)荷不屬于一級(jí)以及二級(jí)負(fù)荷。

2 供電區(qū)域劃分的指標(biāo)體系

影響供電區(qū)域劃分的因素主要是從經(jīng)濟(jì)、政治以及負(fù)荷3個(gè)方面提出配電網(wǎng)配電劃分的具體指標(biāo)體系（見(jiàn)表1），使供電區(qū)的劃分更加經(jīng)濟(jì)合理。

（1）經(jīng)濟(jì)方面。地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展水平。主要指標(biāo)包括：人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）、人均生活用電量、人均用電量和單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值。人均GDP作為一個(gè)重要的宏觀經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，是人們了解一個(gè)地區(qū)或國(guó)家宏觀經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況最有效的工具。一般情況下，人均用電量可以反映區(qū)域產(chǎn)業(yè)特征，但是卻不能夠反映可靠性要求，相關(guān)程度不高，人均用電量可以反映居民的生活水平。其中，單位GDP能源消費(fèi)反映了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的方式，將產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)步伐加大調(diào)整，大力發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，減少污染，將能源資源消耗的重工業(yè)通過(guò)回收利用技術(shù)，提高資源的利用效率，清潔生產(chǎn)根據(jù)市場(chǎng)原則改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，淘汰高能耗、高污染和低效率的行業(yè)，單位GDP電能耗下降。

（2）政治方面。行政層級(jí)是國(guó)家劃分和設(shè)立相應(yīng)的國(guó)家機(jī)關(guān)進(jìn)行分級(jí)管理的區(qū)域。這是該區(qū)域的一個(gè)重要特點(diǎn)，應(yīng)該是區(qū)域劃分最主要的依據(jù)之一。

（3）負(fù)荷方面。該方面主要包括荷載密度、荷載特性以及荷載重要性這3個(gè)指標(biāo)。負(fù)荷密度作為表征負(fù)荷分布強(qiáng)度的一個(gè)定量參數(shù)。它在一定程度上能夠決定選擇出變壓器容量、電壓序列和線路的導(dǎo)線截面，且容易得到。因此，負(fù)荷密度和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有很強(qiáng)的相關(guān)性。根據(jù)性質(zhì)不同，負(fù)荷可分為商業(yè)負(fù)荷、工業(yè)負(fù)荷、居民負(fù)荷以及非居民負(fù)荷。根據(jù)重要性劃分，荷載可分為一級(jí)荷載，二級(jí)荷載以及三級(jí)荷載。由于負(fù)荷等級(jí)的不同，負(fù)荷特性的不同，對(duì)供電可靠性要求也不同。

3 供電范圍的界定

（1）有必要確定哪些變電站向哪些區(qū)域供電，也就是要明確供電點(diǎn)。其判斷主要依據(jù)操作人員、生產(chǎn)人員經(jīng)驗(yàn)和電力生產(chǎn)部門的設(shè)備責(zé)任邊界表。

（2）需要了解變電站各線路主要供電區(qū)域的性質(zhì)，即線路是向城市電網(wǎng)供電，還是向農(nóng)村電網(wǎng)供電，或是哪些向城市電網(wǎng)供電，哪些部分為農(nóng)網(wǎng)供電。其主要判斷依據(jù)是電力生產(chǎn)部門所承擔(dān)的設(shè)備責(zé)任劃分表。

（3）在確定線路供電區(qū)域的性質(zhì)后，有必要對(duì)線路開(kāi)環(huán)點(diǎn)的位置進(jìn)行判斷，了解兩個(gè)相鄰變電站間的分接界面。其判斷主要在正常情況下對(duì)電力調(diào)度部門城市配電網(wǎng)運(yùn)行情況的解釋。

（4）要了解配電變壓器上低壓側(cè)線路的供電范圍，尤其是要了解配電變壓器低壓側(cè)開(kāi)斷點(diǎn)和同一極的供電面積，從而最終確定各個(gè)變電站供電接口。判斷是基于電力生產(chǎn)部門的pms2.0系統(tǒng)提供的具體數(shù)據(jù)。

4 配電網(wǎng)供電區(qū)域的劃分方法

依據(jù)綜合評(píng)價(jià)方法以及聚類分析方法對(duì)供電區(qū)劃分的操作步驟。

①研究當(dāng)前配電網(wǎng)劃分方法和劃分標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀，分析目前配電網(wǎng)存在的問(wèn)題。②選擇供電區(qū)域劃分范圍，分析影響供電區(qū)域劃分的現(xiàn)狀及主要影響因素。③根據(jù)供電區(qū)所劃分的最主要因素，建立起評(píng)價(jià)指標(biāo)體系來(lái)進(jìn)行供電區(qū)域的劃分。④分析了供電區(qū)域的定量指標(biāo)和規(guī)劃值的分布現(xiàn)狀，包括年人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值、人均社會(huì)消費(fèi)、人均用電量和負(fù)荷密度。⑤如果只是考慮到定量指標(biāo)，如人均GDP、人均電力消費(fèi)、單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗以及負(fù)荷密度，采用聚類分析的方法，采取第六步，否則使用的電源領(lǐng)域的綜合評(píng)價(jià)方法劃分，選擇第九步。⑥由于樣本的數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)離散性大或離散性強(qiáng)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，所以應(yīng)該對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換或預(yù)處理。數(shù)據(jù)處理方法是對(duì)原始的數(shù)據(jù)變換，減少變換后數(shù)據(jù)的離散化，接近或服從正態(tài)分布，均值的大小是有限的，方差趨于一致。一般常用數(shù)據(jù)中的轉(zhuǎn)換方法有對(duì)數(shù)變換法、平方根變換法、逆正弦變換法等。⑦聚類分析可分為6類：動(dòng)態(tài)聚類、系統(tǒng)聚類、模糊聚類、有序樣本聚類、圖論聚類和聚類預(yù)測(cè)。這中間，系統(tǒng)聚類法是實(shí)際工作中最常用的方法之一。⑧判斷聚類分析的結(jié)果能否符合正態(tài)分布。如果滿足正態(tài)分布，則建立供電區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)。如果不服從，采用其他的系數(shù)聚類方法進(jìn)行聚類分析，直到基本服從正態(tài)的分布。⑨選擇適當(dāng)?shù)姆椒ǎㄈ鐚哟畏治龇?、決策分析法、專家組決策法和問(wèn)卷法）建立評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，層次分析決策分析方法簡(jiǎn)單，具有數(shù)學(xué)依據(jù)。指數(shù)的權(quán)重反映了不同層的重要性程度。在設(shè)置過(guò)程中，應(yīng)考慮指標(biāo)的重要性、發(fā)生概率和關(guān)系。⑩選擇評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的適當(dāng)?shù)姆椒?，以一定的?guī)模體系，各種原始的數(shù)據(jù)將被轉(zhuǎn)換成可以直接比較的規(guī)范格式，制定一個(gè)統(tǒng)一的評(píng)價(jià)指標(biāo)或分?jǐn)?shù)范圍，然后制定各評(píng)價(jià)指標(biāo)各等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，從而方便打分。通常標(biāo)度一般采用五分制、十分制以及百分制。{11}根據(jù)供電區(qū)域的綜合評(píng)分和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定供電區(qū)域所屬的類型。

5 配電網(wǎng)的實(shí)踐應(yīng)用

以廣東省作為實(shí)際案例，對(duì)廣州的黃浦區(qū)、海珠區(qū)、白云區(qū)、南沙區(qū)、荔灣區(qū)以及花都區(qū)這六個(gè)區(qū)進(jìn)行供電區(qū)域的劃分。然后利用指標(biāo)選取以及權(quán)重的設(shè)置。運(yùn)用專家群體決策以及AHP的決策分析方法來(lái)衡量同層屬性之間的權(quán)重，將其歸一化處理，使得權(quán)重總和為1.采用層次分析法它的優(yōu)點(diǎn)是能夠建立起清晰層次結(jié)構(gòu)來(lái)將復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行分解，但是缺點(diǎn)卻是會(huì)忽略人為判斷模糊性，因此采用的是綜合的方法。然后判斷矩陣的形成，一般二級(jí)的指標(biāo)有3個(gè)，為經(jīng)濟(jì)、政治與負(fù)荷。而其中負(fù)荷以及政治應(yīng)該為在劃分過(guò)程中最重要的兩個(gè)指標(biāo)，并且這兩個(gè)指標(biāo)同等重要。依據(jù)該理論，可以形成判斷矩陣如表2所示。

然后求最大特征根以及特征向量。對(duì)表2中判斷矩陣求解特征根，得到最大特征根：λmax=3，最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量為：W’=[0.66670.33330.6667]T。進(jìn)行權(quán)重的計(jì)算，將最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量歸一化后即為指標(biāo)的權(quán)重向量w=[0.40.20.4]T。最終進(jìn)行一致性的校對(duì)。這就是劃分的具體方法。

6 結(jié) 論

用電對(duì)于人們的生活以及企業(yè)的發(fā)展來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，配電網(wǎng)各地區(qū)的用電劃分卻是極不相同的。供電區(qū)域的劃分將直接影響到配電網(wǎng)的建設(shè)水平，是配電網(wǎng)規(guī)劃與典型供電方式的基礎(chǔ)。基于分布的現(xiàn)狀和中國(guó)的分銷網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究，系統(tǒng)全面地分析了對(duì)影響供電區(qū)域劃分因素，建立起一套完整的供電區(qū)域劃分指標(biāo)體系，使供電區(qū)劃分。為了我國(guó)用電的正常運(yùn)行，一定要重視起配電網(wǎng)供電區(qū)域的劃分。

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收稿日期：2018-4-3

作者簡(jiǎn)介：黃 軍（1964-），男，助理工程師，主要從事供電企業(yè)配電線路工作。