城市配網(wǎng)規(guī)劃存在的問題與解決方案

馮德開

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門新會供電局，廣東 新會 529100）

我國城市配網(wǎng)大多投入使用年限較長，規(guī)劃設(shè)計與現(xiàn)階段用電負(fù)荷需求存在一定出入。尤其是在低壓配網(wǎng)中，其配電線路較多、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、運(yùn)行環(huán)境差異較大，易出現(xiàn)由環(huán)境因素及技術(shù)因素造成的配網(wǎng)安全問題，嚴(yán)重影響了配網(wǎng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)效益，在城市配網(wǎng)升級改造過程中須全面重視。

1 城市配網(wǎng)規(guī)劃存在的主要問題

某市低壓配網(wǎng)主要負(fù)責(zé)區(qū)域居民生產(chǎn)生活用電，總?cè)萘?60 kVA，線路全長3520 km。梳理近3 年該配網(wǎng)的運(yùn)行資料發(fā)現(xiàn)，低壓配網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)過程中存在典型的不合理問題，其主要表現(xiàn)在：

運(yùn)行安全問題。低壓配網(wǎng)線路老化情況較為嚴(yán)重，裝置設(shè)備老舊，其絕緣安全性能和輸配電能力無法滿足現(xiàn)階段運(yùn)行需求。該市低壓配網(wǎng)中約4/5的配電線路處于過載狀態(tài)，近1/4 的線路呈超負(fù)荷運(yùn)行，很容易造成配電線路損毀，引起大面積斷電。

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)問題。低壓配網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計時缺乏前瞻性，不同等級配網(wǎng)并行建設(shè)，未依照用電情況合理規(guī)劃和安全防護(hù)，這加大了配網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險。如在新增配電線路時，隨意設(shè)置線路接入點(diǎn)，使用戶側(cè)配電線路過于復(fù)雜，加大運(yùn)行風(fēng)險；低壓配電線路規(guī)劃，缺乏可靠的饋線自動化系統(tǒng)，配電系統(tǒng)脆弱，易出現(xiàn)短路、斷線及接地造成的大面積停電事故。

負(fù)荷分配問題。低壓配網(wǎng)運(yùn)行過程中未依照用電需求做好負(fù)荷分配，造成臺區(qū)內(nèi)用電需求與配電負(fù)荷不一致；未針對用戶用電量變化情況，做好不同時期的負(fù)荷調(diào)節(jié)，造成用電峰谷平時期負(fù)荷分配不均衡，導(dǎo)致用電高峰期末端低電壓、其他時段電量冗余。此外，部分電源點(diǎn)位置也須進(jìn)行調(diào)整，其供電半徑過長、供電損耗較高、環(huán)境較為惡劣等，也在一定程度上影響配網(wǎng)運(yùn)行性能及經(jīng)濟(jì)效益。

2 城市配網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計要點(diǎn)

2.1 目標(biāo)分析

為進(jìn)一步提升低壓配網(wǎng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，在其改造升級過程中應(yīng)做好長遠(yuǎn)規(guī)劃，從網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、參數(shù)調(diào)節(jié)、自動化建設(shè)等方面做好優(yōu)化和拓展，詳見表1所示。

表1 某市低壓配網(wǎng)的規(guī)劃目標(biāo)

2.2 規(guī)劃方案

低壓配網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的過程中應(yīng)明確安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、協(xié)調(diào)性、技術(shù)性、環(huán)境性等指標(biāo)，確定配網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，要有計劃、有目的地開展調(diào)整和優(yōu)化，在最優(yōu)原則基礎(chǔ)上改善負(fù)荷分布、規(guī)范網(wǎng)架布局、調(diào)整接線模式等。

負(fù)荷預(yù)測。低壓配網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計時應(yīng)建立有效的負(fù)荷預(yù)測模型，利用智能采集、特征分析及仿真模擬，快速擬合用電需求變化情況，開展需求評估和校驗，如圖1所示。

圖1 負(fù)荷預(yù)測模型

針對同一地區(qū)，可按照用電計劃表、歷年用電情況等，分區(qū)分塊計算用電負(fù)荷，將其輸入到系統(tǒng)中進(jìn)行靜態(tài)特征分析，識別用戶用電特征及差異情況，實(shí)現(xiàn)電力負(fù)荷曲線模擬，確定用電負(fù)荷指標(biāo)。

針對不同地區(qū)，應(yīng)充分考慮環(huán)境差異，在用電量基礎(chǔ)上導(dǎo)入氣象數(shù)據(jù)，分析在不同時間、不同氣候下的用電特征，得到準(zhǔn)確的負(fù)荷預(yù)測結(jié)果。必要時還須引入同類配電用戶量測值，將其作為參照進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測校驗，以得到準(zhǔn)確、可靠、有效的評估結(jié)果。

2.2.1 站點(diǎn)分布

低壓配網(wǎng)改造升級環(huán)節(jié)，按照負(fù)荷預(yù)測結(jié)果合理規(guī)劃設(shè)計站點(diǎn)。一般站點(diǎn)設(shè)計時須先按照用電負(fù)荷需求和安全冗余標(biāo)準(zhǔn)確定容量指標(biāo)，再根據(jù)供電經(jīng)濟(jì)性需求調(diào)整電源位置，即：

為提升配網(wǎng)的安全效益和可靠性能，容量設(shè)計時依照負(fù)荷預(yù)測及負(fù)載現(xiàn)狀，保持30%以上冗余，這樣有利于配網(wǎng)的長遠(yuǎn)規(guī)劃及穩(wěn)定運(yùn)行；

為提升配網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和運(yùn)行效益，在站點(diǎn)設(shè)置的過程中可將開關(guān)站調(diào)整為公用配電站，利用公用配電站增加站點(diǎn)。部分區(qū)域可搭配配電變壓器，將其作為高壓配電站，用于遠(yuǎn)程輸配電；

盡量保證電源靠近負(fù)荷中心，使配電線路供電半徑最短，對于用電負(fù)荷波動較大的區(qū)域，可建立多電源分布形式，通過增加分布密度，為負(fù)荷不均勻分配提供有效保障。對于不同等級配電需求，遠(yuǎn)程配電應(yīng)適當(dāng)選用高壓裝置，降低線路損耗，近距離配電，則可通過降壓調(diào)整減少配電風(fēng)險等。同時，該形式還可減少站點(diǎn)間的供電線路長度，以減小配網(wǎng)線損。

2.2.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

某市低壓配網(wǎng)中主要為單環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)性能較差。為增強(qiáng)網(wǎng)架強(qiáng)度，在規(guī)劃設(shè)計時可增加分段開關(guān)，形成多聯(lián)絡(luò)的分層環(huán)網(wǎng)體系，確保故障后第一時間進(jìn)行故障區(qū)域的隔離和非故障區(qū)域重新送電。

按照用電負(fù)荷分層。按配電等級劃分為兩層配電體系。第一層為主干線及專線系統(tǒng)，負(fù)荷容量較高，用于遠(yuǎn)距離輸配電；第二層為分支線及末端線路，負(fù)荷容量與用戶側(cè)用電需求匹配，保證平穩(wěn)、持續(xù)、可靠供電。

按照負(fù)載情況分段。按照運(yùn)行情況劃分為不同區(qū)間，通過分段開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)，設(shè)置成多段多聯(lián)絡(luò)模式，縮小故障區(qū)間，減少故障斷電時間。其中，主線路須依照主站情況設(shè)置分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)，分支線中應(yīng)保證其至少含有3～4個分段開關(guān)，并在分段處設(shè)置聯(lián)絡(luò)開關(guān)，便于配網(wǎng)故障后能夠快速識別、定位和處理。

2.2.3 參數(shù)調(diào)整

一般應(yīng)從環(huán)網(wǎng)參數(shù)、出力情況、負(fù)載設(shè)置三方面進(jìn)行配網(wǎng)調(diào)整和優(yōu)化，提升配網(wǎng)的安全質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。

低壓配網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計時應(yīng)對環(huán)網(wǎng)接線進(jìn)行調(diào)整，合理設(shè)置線路接入點(diǎn)，減少不必要的配電分支線，尤其是要避免成環(huán)可能性較低的接線方式，以降低配網(wǎng)線損，改善配網(wǎng)運(yùn)行效益。

低壓配網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計時要做好主網(wǎng)和配網(wǎng)的協(xié)調(diào)，依照用電負(fù)荷需求適當(dāng)調(diào)配，減少損耗。如在負(fù)荷較大的區(qū)域，在負(fù)荷指標(biāo)下做好主網(wǎng)和配網(wǎng)規(guī)劃，使其協(xié)調(diào)配合，增強(qiáng)配網(wǎng)的可靠性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)型。

低壓配網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計時須做好負(fù)載的調(diào)整優(yōu)化，修復(fù)和更換老舊線路、高能耗設(shè)備，按照節(jié)能降耗技術(shù)要求做好線路、裝置的改造和升級。

2.2.4 自動化建設(shè)

按照智能配網(wǎng)建設(shè)需求做好二次改造升級，利用自動化裝置提升配網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)測質(zhì)量和安全防護(hù)效果。

現(xiàn)階段配網(wǎng)中最常用的為“三遙”系統(tǒng)，即利用智能電表、傳感器、敏感元件等采集用電情況和狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過局域網(wǎng)和無線網(wǎng)進(jìn)行雙向通信傳輸，在DTU、FTU等終端及主站控制基礎(chǔ)上，配合分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)，進(jìn)行配網(wǎng)故障隔離。其中，主站中應(yīng)設(shè)置專業(yè)自動化管理平臺，依照“三遙”需求設(shè)置功能單元，確保實(shí)時監(jiān)測、雙向通信及遠(yuǎn)程控制順利開展。必要時還要利用可視化技術(shù)、風(fēng)險評估模型等，增強(qiáng)主站管理的直觀性、可靠性和高效性，在風(fēng)險告警、歷史數(shù)據(jù)對比、智能決策等基礎(chǔ)上，全面提升配網(wǎng)運(yùn)維質(zhì)量。

3 結(jié)束語

城市配網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計過程中要從可靠性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)出發(fā)，對負(fù)荷情況、電源設(shè)置及配網(wǎng)架構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，形成安全、高效的設(shè)計方案，做好配網(wǎng)的拓展和優(yōu)化，形成系統(tǒng)化、層次化電網(wǎng)架構(gòu)。全面把握城市配網(wǎng)容量現(xiàn)狀，在自動化、智能化基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)城市配網(wǎng)的全面升級，最大限度降低線損，提升電能質(zhì)量。