中壓配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃方法研究

韋園清

摘要：為提高配電網(wǎng)的供電可靠性，本文提出了一種配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃方法。文中介紹了配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃的思路、主要原則及具體方法。通過(guò)網(wǎng)格化規(guī)劃將中壓配電網(wǎng)供電區(qū)域按區(qū)塊劃分為電氣上獨(dú)立的供電網(wǎng)格，將復(fù)雜的配電網(wǎng)化繁為簡(jiǎn)，并以網(wǎng)格為單位編制中壓目標(biāo)網(wǎng)架和過(guò)渡網(wǎng)架，同時(shí)全面梳理網(wǎng)格一次網(wǎng)架、配電自動(dòng)化、配網(wǎng)通信、計(jì)量自動(dòng)化建設(shè)需求，統(tǒng)籌規(guī)劃，確保配網(wǎng)一、二次設(shè)備協(xié)調(diào)建設(shè)。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);網(wǎng)格化;負(fù)荷預(yù)測(cè)

1 引言

配電網(wǎng)是電網(wǎng)中直接和用戶連接的重要環(huán)節(jié)，配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)水平和運(yùn)維管理水平直接影響著對(duì)電力用戶的供電可靠性。而長(zhǎng)期以來(lái)電網(wǎng)的固定資產(chǎn)投資和管理投資主要傾斜于主網(wǎng)，對(duì)配網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)和運(yùn)維管理重視不夠，導(dǎo)致配電網(wǎng)普遍存在以下問(wèn)題：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，線路聯(lián)絡(luò)多，停送電操作復(fù)雜，同時(shí)影響配電自動(dòng)化的實(shí)施;聯(lián)絡(luò)關(guān)系不合理，實(shí)際可轉(zhuǎn)供電能力有待提升;線路供電范圍交叉，迂回供電現(xiàn)象較多;負(fù)荷分布不均勻，設(shè)備利用效率不高。

配電網(wǎng)已成為電網(wǎng)發(fā)展的瓶頸，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用戶對(duì)供電可靠性和供電電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高，現(xiàn)狀配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)水平和運(yùn)行狀態(tài)已經(jīng)無(wú)法滿足用戶的需求。近年來(lái)，電網(wǎng)的投資已逐步向配電網(wǎng)傾斜，但是配網(wǎng)覆蓋范圍廣，設(shè)備規(guī)模龐大，如何做到;如何指導(dǎo)配電網(wǎng)科學(xué)有序建設(shè)，精準(zhǔn)投資，最大效益的提升配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)水平和供電可靠性，這已成為諸多配網(wǎng)工作者高度關(guān)注的問(wèn)題，也是配電網(wǎng)管理部門(mén)急需解決的問(wèn)題。

為提高配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)水平和供電可靠性，本文提出了一種配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃方法。介紹了配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃的思路、主要原則及具體方法。通過(guò)網(wǎng)格化規(guī)劃將中壓配電網(wǎng)供電區(qū)域按區(qū)塊劃分為電氣上獨(dú)立的供電網(wǎng)格，將復(fù)雜的配電網(wǎng)化繁為簡(jiǎn)，并以網(wǎng)格為單位編制中壓目標(biāo)網(wǎng)架和過(guò)渡網(wǎng)架，同時(shí)全面梳理網(wǎng)格一次網(wǎng)架、配電自動(dòng)化、配網(wǎng)通信、計(jì)量自動(dòng)化建設(shè)需求，統(tǒng)籌規(guī)劃，確保配網(wǎng)一、二次設(shè)備協(xié)調(diào)建設(shè)。

2 網(wǎng)格化規(guī)劃思路

配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃就是基于城市控制性詳細(xì)規(guī)劃開(kāi)展飽和負(fù)荷預(yù)測(cè)，根據(jù)中壓線路走向、負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果和城市路網(wǎng)，合理劃分供電網(wǎng)格。按照供電分區(qū)差異化的規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合飽和負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果和地塊結(jié)構(gòu)布局，確定中壓配電網(wǎng)目標(biāo)網(wǎng)架接線?；诂F(xiàn)狀和目標(biāo)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，結(jié)合近期逐年負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，編制逐年過(guò)渡網(wǎng)架方案。規(guī)范中壓目標(biāo)網(wǎng)架及其過(guò)渡過(guò)程，并統(tǒng)籌一次網(wǎng)架、配電自動(dòng)化、配網(wǎng)通信、計(jì)量自動(dòng)化規(guī)劃建設(shè)，將中壓配網(wǎng)網(wǎng)架構(gòu)筑成網(wǎng)架層級(jí)結(jié)構(gòu)清晰，聯(lián)絡(luò)有序，負(fù)荷均衡，智能高效，安全可靠的目標(biāo)網(wǎng)架。

配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃應(yīng)堅(jiān)持以下原則：1）立足現(xiàn)狀，網(wǎng)格劃分和網(wǎng)架優(yōu)化應(yīng)充分考慮現(xiàn)狀線路走向、負(fù)荷分布、存量設(shè)備和通道的可利用情況，避免大拆大建;2）目標(biāo)網(wǎng)架明確，并制定清晰有序的過(guò)渡方案，避免朝建夕改、重復(fù)建設(shè)。3）專(zhuān)業(yè)協(xié)同，統(tǒng)籌考慮網(wǎng)格內(nèi)一次網(wǎng)架、配電自動(dòng)化、配網(wǎng)通信、計(jì)量自動(dòng)化等各專(zhuān)業(yè)規(guī)劃，確保一、二次協(xié)調(diào)發(fā)展。4）遵循主配網(wǎng)“自上而下與自下而上相結(jié)合”的原則，協(xié)調(diào)考慮主配網(wǎng)需求，均衡區(qū)域資源，在滿足供電可靠性要求的同時(shí)提高設(shè)備利用效率。

3 網(wǎng)格化規(guī)劃方法

3.1 網(wǎng)格劃分方法

以供電分區(qū)、變電站供電范圍劃分為方向指導(dǎo)，以現(xiàn)狀10kV線路走向和供電范圍為參考，根據(jù)負(fù)荷分布、地理邊界、飽和負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果劃分網(wǎng)格邊界。網(wǎng)格劃分應(yīng)滿足以下要求：發(fā)展飽和區(qū)網(wǎng)格規(guī)模宜以一組目標(biāo)接線組劃分一個(gè)網(wǎng)格;發(fā)展快速區(qū)宜以2～3組目標(biāo)接線組劃分一個(gè)網(wǎng)格，同一網(wǎng)格內(nèi)的多個(gè)接線組的供電范圍不宜有交叉;發(fā)展不確定區(qū)宜以現(xiàn)狀線路走向和接線組供電范圍為主要依據(jù)劃分一個(gè)網(wǎng)格，待負(fù)荷發(fā)展方向確定后，再對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行修編。

3.2 網(wǎng)格分析

對(duì)網(wǎng)格的總體情況進(jìn)行分析，主要包括以下幾個(gè)方面：網(wǎng)格發(fā)展程度、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、重要用戶、供電線路接線接線模式及負(fù)載情況、線路地理走向、公專(zhuān)配變臺(tái)數(shù)及容量、公變負(fù)載率情況、用戶數(shù)、配電自動(dòng)化、配網(wǎng)通信、計(jì)量自動(dòng)化等。

3.3 負(fù)荷預(yù)測(cè)

網(wǎng)格化規(guī)劃中負(fù)荷預(yù)測(cè)包括近期逐年負(fù)荷預(yù)測(cè)和飽和負(fù)荷預(yù)測(cè)。近期負(fù)荷預(yù)測(cè)采用用戶報(bào)裝+自然增長(zhǎng)率法，飽和負(fù)荷預(yù)測(cè)采用空間負(fù)荷密度法。

1）用戶報(bào)裝+自然增長(zhǎng)率法

① 統(tǒng)計(jì)網(wǎng)格現(xiàn)狀最大負(fù)荷：通過(guò)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)查詢本網(wǎng)格內(nèi)主供線路現(xiàn)狀年負(fù)荷曲線并進(jìn)行疊加，得到所涉及線路現(xiàn)狀年累計(jì)最大負(fù)荷時(shí)刻Tmax。再由計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)查詢Tmax時(shí)刻網(wǎng)格內(nèi)所有配變瞬時(shí)負(fù)荷PTk-in，累計(jì)所有配變負(fù)荷得出本網(wǎng)格最大負(fù)荷值。計(jì)算公式如下：

② 網(wǎng)格逐年負(fù)荷預(yù)測(cè)

采用用戶報(bào)裝+自然增長(zhǎng)率方法進(jìn)行預(yù)測(cè)。計(jì)算方法如下：

其中：P_G2n網(wǎng)格規(guī)劃第N年最大負(fù)荷;P_G1n網(wǎng)格規(guī)劃現(xiàn)狀年最大負(fù)荷;k為自然增長(zhǎng)率;N為現(xiàn)狀年后的第N年;W_i網(wǎng)格內(nèi)第i個(gè)用戶的報(bào)裝容量;σ_i網(wǎng)格內(nèi)第i個(gè)報(bào)裝用戶的實(shí)用系數(shù);θ_i網(wǎng)格內(nèi)第i個(gè)報(bào)裝用戶在規(guī)劃第N年的釋放系數(shù)。

2）空間負(fù)荷密度法

根據(jù)用地面積、容積率、單位建筑面積負(fù)荷密度指標(biāo)、同時(shí)率，計(jì)算各類(lèi)地塊飽和負(fù)荷，并累計(jì)網(wǎng)格內(nèi)所有地塊飽和負(fù)荷，具體計(jì)算公式如下：

其中：P_G3n為第n個(gè)網(wǎng)格的飽和負(fù)荷;S_i為網(wǎng)格內(nèi)第i類(lèi)地塊面積;R_i為網(wǎng)格內(nèi)第i類(lèi)地塊容積率;B_i為網(wǎng)格內(nèi)第i類(lèi)地塊的單位建筑面積負(fù)荷密度;α_i為網(wǎng)格內(nèi)第i類(lèi)地塊同時(shí)率。

4 網(wǎng)格組網(wǎng)原則及方法

4.1組網(wǎng)原則

1）根據(jù)網(wǎng)格各階段負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，結(jié)合網(wǎng)格內(nèi)現(xiàn)有供電線路情況、可利用線路走廊情況，所屬供電分區(qū)類(lèi)型要求，確定網(wǎng)格目標(biāo)網(wǎng)架方案和各階段過(guò)渡網(wǎng)架方案。

2）分析網(wǎng)格內(nèi)初步選擇的接線組最大供電能力是否與負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果相匹配，以合理提高線路利用效率;且在滿足負(fù)荷需求的同時(shí)留有適量裕度。

3）對(duì)于因土規(guī)、控規(guī)及城鄉(xiāng)規(guī)劃調(diào)整，或重大決策發(fā)布，出現(xiàn)超出負(fù)荷預(yù)測(cè)范圍的較大報(bào)裝容量點(diǎn)負(fù)荷，優(yōu)先考慮另外新出線路組網(wǎng)滿足用電需求，避免造成網(wǎng)格和接線組較大改動(dòng)。

4.2 目標(biāo)網(wǎng)架組網(wǎng)

根據(jù)預(yù)測(cè)的遠(yuǎn)期負(fù)荷分布情況，結(jié)合網(wǎng)格內(nèi)現(xiàn)狀線路布局、網(wǎng)格現(xiàn)有和可開(kāi)發(fā)利用的線路走廊，規(guī)劃遠(yuǎn)期線路主干線走向和主干分段節(jié)點(diǎn)的布局，劃分主干節(jié)點(diǎn)供電范圍，明確遠(yuǎn)期聯(lián)絡(luò)節(jié)點(diǎn)位置，初步形成遠(yuǎn)期網(wǎng)架接線方案。

4.3 過(guò)渡網(wǎng)架組網(wǎng)

根據(jù)近期逐年負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，結(jié)合上級(jí)電源和市政路網(wǎng)建設(shè)時(shí)序，由近及遠(yuǎn)，制定向目標(biāo)網(wǎng)架過(guò)渡的整套方案，有序、分步實(shí)施。

1）負(fù)荷發(fā)展成熟網(wǎng)格

對(duì)于負(fù)荷發(fā)展成熟的網(wǎng)格，按照網(wǎng)格所屬供電分區(qū)目標(biāo)典型接線標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合現(xiàn)狀線路情況和網(wǎng)格現(xiàn)狀一、二次專(zhuān)業(yè)問(wèn)題，按照改造量最少的原則將網(wǎng)架一次性改造成目標(biāo)網(wǎng)架。

負(fù)荷發(fā)展快速網(wǎng)格

對(duì)于發(fā)展快速的網(wǎng)格，結(jié)合現(xiàn)狀線路情況、網(wǎng)格現(xiàn)狀一、二次專(zhuān)業(yè)問(wèn)題、用戶用電時(shí)序、上級(jí)電源資源、市政道路建設(shè)情況等因素，根據(jù)網(wǎng)格目標(biāo)網(wǎng)架規(guī)劃，合理確定聯(lián)絡(luò)點(diǎn)位置，并按照近期建設(shè)和后期擴(kuò)建投資最少為原則，建成符合網(wǎng)格所屬供電分區(qū)過(guò)渡典型接線方式的過(guò)渡網(wǎng)架，根據(jù)逐年負(fù)荷預(yù)測(cè)情況，預(yù)留線路供電能力裕度。電纜線路和架空線路網(wǎng)架結(jié)構(gòu)過(guò)渡方式如圖1、圖2所示。

負(fù)荷發(fā)展不確定網(wǎng)格

對(duì)于未發(fā)布城市控規(guī)，城市建設(shè)方向暫不明確的區(qū)域，在滿足負(fù)荷用電需求的前提下，結(jié)合現(xiàn)狀線路情況和網(wǎng)格現(xiàn)狀一、二次專(zhuān)業(yè)問(wèn)題，按照投資最小的原則對(duì)線路進(jìn)行改造，形成過(guò)渡典型接線。

5 結(jié)語(yǔ)

本文提出了一種配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃方法，該方法可有效指導(dǎo)配電網(wǎng)規(guī)劃，理清配電網(wǎng)中壓線路供電范圍，聯(lián)絡(luò)關(guān)系，建設(shè)時(shí)序，配電自動(dòng)化、配網(wǎng)通信、計(jì)量自動(dòng)化的配置要求，推進(jìn)配電網(wǎng)網(wǎng)架及二次設(shè)備科學(xué)有序建設(shè)，構(gòu)建堅(jiān)強(qiáng)配電網(wǎng)，提高供電可靠性。