一种配电网容载比的分区优化方法_以怀柔电网为例_范帅

第１１卷　第２３期２０１６年１２月中国科技论文
ＣＨＩＮＡ　ＳＣＩＥＮＣＥＰＡＰＥＲＶｏｌ．１１Ｎｏ．２３
Ｄｅｃ．２０１６
一种配电网容载比的分区优化方法
———以怀柔电网为例
范　帅１，翟鹤峰２，郑广君１，李　梁１，李清涛１，汪　洋１，杨　明２
（１．国网北京怀柔供电公司，北京１
０１４００；２．电网智能化调度与控制教育部重点实验室（山东大学），济南２５００６１）摘　要：针对现行《城市电力网规划设计导则》（以下称《导则》）中给出的容载比计算公式并未指明式中各参数的取值依据，且对
于负荷分散且发展不平衡地区也未给出分区容载比计算具体方法的问题，提出了１种分区计算容载比的实用计算方法。

该方法首先将地区电网按照实际负荷地理分布图进行区域划分，在其基础上，对已划分区域再按电压等级分为多个小区。

各小区的容载比按修正的电网整体容载比计算方法获得，并依据变压器标准容量对其进行修正，最后采用专家系统对各小区容载比进行综合，以确定整个地区各个电压等级的容载比。

以北京市怀柔区３５～１１０ｋＶ配电网为例，说明了结合地区典型特点对容载比实施分区计算的必要性。

分区计算结果表明：与当地的电网现状相吻合，可以更好地指导配电网规划建设，对负荷分散且负荷发展不平衡地区电网的发展有一定参考价值。

关键词：配电网规划；容载比；分区计算；可靠性中图分类号：ＴＭ７１５ 文献标志码：Ａ
文章编号：２０９５－２７８３（２０１６）２３－２７４０－
０６Ａ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｃａｐａｃｉｔｙ－ｌｏａｄ－ｒａｔｉｏ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ａｐｐ
ｒｏａｃｈ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｄｉｖｉｓｉｏｎ：Ｈｕａｉｒｏｕ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐ
ｌｅＦＡＮ　Ｓｈｕａｉ　１，ＺＨＡＩ　Ｈｅｆｅｎｇ２，ＺＨＥＮＧ　Ｇｕａｎｇｊｕｎ１，ＬＩ　Ｌｉａｎｇ１，ＬＩ　Ｑｉｎｇｔａｏ１，ＷＡＮＧ　Ｙａｎｇ１，ＹＡＮＧ　Ｍｉｎｇ
２
（１．Ｓｔａｔｅ　Ｇｒｉｄ　Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｈｕａｉｒｏｕ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１
０１４００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｄｉｓｐａｔｃｈ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ（Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ），Ｊｉ’ｎａｎ２５００６１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｔｏ　ｆｏｃｕｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐ
ｒｏｂｌｅｍ　ｔｈａｔ“Ｔｈｅ　Ｇｕｉｄｅ　ｏｆ　Ｕｒｂａｎ　Ｐｏｗｅｒ　ＮｅｔｗｏｒｋＰｌａｎｎｉｎｇ”（ｈｅｒｅｉｎａｆｔｅｒ　ｒｅｆｅｒｒｅｄ　ｔｏ　ａｓ“Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ”）ｆｏｒ　ｗｈｉｃｈ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｎｌｙ　ｇｉｖｅｓ　ｔｈｅ　ｆｏｒｍｕｌａ　ｏｆ　ｃａｐａｃｉｔｙ－ｌｏａｄ　ｒａｔｉｏ，ｈａｓｎ’ｔ　ｓｐｅｃｉｆｉｅｄ　ｓｈｏｗｎ　ｈｏｗ　ｔｏ　ｃｈｏｏｓｅ　ｔｈｅ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ；ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｆｏｒ　ｌｏａｄ　ｓｃａｔｔｅｒｅｄ　ａｎｄ　ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ　ｄｅｖｅｌｏｐ
ｍｅｎｔｒｅｇｉｏｎ，“Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ”ｈａｖｅｎ’ｔ　ｇｉｖｅｎ　ａ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｍｅｔｈｏｄ　ｈｏｗ　ｔｏ　ｃａｌｃｕｌａｔｅ　ｔｈｅ　ｃａｐａｃｉｔｙ－ｌｏａｄ　ｒａｔｉｏ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｄｉｖｉｄｉｎｇ　ｒｅｇｉｏｎａｌ　ｐｏｗｅｒｇｒｉｄ　ｉｎｔｏ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｒｅｇｉｏｎｓ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　
ｔｏ　ｔｈｅ　ｒｅａｌ　ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌｏａｄ，ｔｈｅｎ　ｅｖｅｒｙ　ｒｅｇｉｏｎ　ｉｓ　ｄｉｖｉｄｅｄ　ｉｎｔｏ　ｓｅｖｅｒａｌ　ｓｍａｌｌ　ａｒｅａｓｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｌｅｖｅｌ．Ｔｈｅ　ｃａｐａｃｉｔｙ－ｌｏａｄ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｓｍａｌｌ　ａｒｅａ　ｉｓ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ｕｓｉｎｇ　
ｔｈｅ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｏｖｅｒａｌｌ　ｃａｐａｃｉｔｙ－ｌｏａｄ　ｒａｔｉｏｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ａｍｅｎｄｉｎｇ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｃａｐａｃｉｔｙ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｃｏｍｐｕｔｅ　ｔｈｅｅｎｔｉｒｅ　ｒｅｇｉｏｎ　ｃａｐａｃｉｔｙ－ｌｏａｄ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｌｅｖｅｌ．Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｈｕａｉｒｏｕ　ｄｉｓｔｒｉｃｔ　３５ｋＶ～１１０ｋＶ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｉｓ　ｔａｋｅｎ　ａｓ　ａｎｅｘａｍｐｌｅ　ｔｏ　ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅ　ｔｈｅ　ｎｅｃｅｓｓｉｔｙ　
ｏｆ　ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｒｅｇｉｏｎ　ｗｈｅｎ　ｃｈｏｏｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｃａｐａｃｉｔｙ－ｌｏａｄ　ｒａｔｉｏ．Ｔｈｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｐａｒｔｉｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｇｉｖｅｎ　ｔｏ　ｆｉｔ　ｔｈｅ　ｌｏｃａｌ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｇｕｉｄｅ　ｔｈｅ　ｐｌａｎｎｉｎｇ　
ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｇｒｉｄ，ｗｈｉｃｈ　ｐｒｏ－ｖｉｄｅｓ　ｓｏｍｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｖａｌｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｇｒｉｄ　ｉｎ　ｌｏａｄ　ｓｃａｔｔｅｒｅｄ　ａｎｄ　ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｒｅｇ
ｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｐｌａｎｎｉｎｇ；ｃａｐａｃｉｔｙ－ｌｏａｄ　ｒａｔｉｏ；ｚｏｎｉｎｇ　
ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ收稿日期：２０１６－０９－
１３基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１００７０４７）
；山东省自然科学基金资助项目（ＺＲ２０１４ＥＥＭ０２２）；山东大学青年学者未来计划资助项目（２
０１５ＷＬＪＨ４３）第一作者：范帅（１９８８－），男，工程师，主要研究方向为电力系统规划与设计，ｔｒｏｙ＿ａｎｄｙ
＠１６３．ｃｏｍ 变电容载比是电网规划设计的重要参考指标，
直接反映电网建设的规模与充裕度水平。

在配电网规划中，容载比是确定变电站容量的重要参数，其取值的合理与否将影响电网运行的可靠性和电网建设的经济性。

由此，在配电网规划设计的实践中，如何在兼顾电网建设经济性及运行可靠性的前提下，基于历史统计资料和电网架构来确定配电网变电容载比的合理取值就显得尤为重要。

《城市电力网规划设计导则》［１］
（以下简称《导
则》）依据３５～１１０ｋＶ电压等级配电网负荷增长速
度的不同，给出了容载比相应的推荐取值范围。

然
而，此取值范围主要面向普通型电网，而对于特殊地
区电网，《导则》中仅指出：
“对于区域较大且区域内负荷发展水平极度不平衡的地区，也可分区分电压
等级计算容载比”
，却未给出分区计算容载比的具体方法以及相应的容载比取值推荐范围，从而造成负荷发展不平衡，且负荷分散的区域电网为了满足容载比推荐取值范围不得不降低变电容量，进而影响了电网供电的可靠性。

目前，已有相关学者对容载比的优化取值进行
　第２３期范　帅，等：一种配电网容载比的分区优化方法—以怀柔电网为例了探讨，文献［１］中详细介绍了容载比的概念及计算
公式，但并未给出负荷分散系数、变压器平均功率因
数、变压器安全运行率及负荷发展储备系数等参数
的具体设定方法。

针对上述问题，文献［２］对容载比
计算公式中各参数的取值进行了探讨，给出了相应
的推荐取值建议，但依赖专家经验，缺乏客观性。

为
了改善负荷发展储备系数的准确度，使容载比的取
值更为合理，文献［３］认为容载比中负荷发展储备系
数不仅与负荷增长速度有关，而且与负荷特性、国民
经济和社会环境等因素相关，需要通过对影响因素
进行筛选并确定各影响因素的权重来确定负荷发展
储备系数。

然而，由于影响因素众多、因素之间存在
相互关联，使得这一方法的准确度难以保证。

上述研究均从容载比的计算公式入手分析，不
能量化容载比与网络结构的关联，同时，无法计及
上、下级电网容载比之间的配合关系。

因此，为了确
定多电压等级电网容载比的合理取值问题，文献［４］
中以２个电压等级为例，考虑技术性与经济性准则
建立优化模型。

然而，模型相对复杂，采用粒子群算
法求解模型在求解效率与多次求解结果的一致性上
尚有不足。

文献［５］则提出了１种基于最大供电能
力的容载比与下级中压配电网络关系的量化分析方
法，指出提高网络的联络度可以有效降低容载比
取值。

通过对现有的研究分析可知，对于区域内负荷
发展极度不平衡的地区，电网的容载比取值需要结
合地区的特点进行分析，确定容载比的合理取值，以
满足地区供电可靠性的要求［６］。

因此，针对这种特
殊地区［７］，不能单纯地按《导则》推荐值来评价电网
建设成效，需要结合地区特点进行分区计算，确定容
载比的合理取值。

然而，在当前阶段，电网容载比的
优化取值研究在分区计算方面还有待提高，需要对
分区计算方法与传统计算方法的适用性及合理性进
行进一步的研究。

为此，本文通过分析北京市怀柔区３５～１１０ｋＶ
配电网地理分布上的典型特点，指出了以传统容载
比指标评价电网规划水平的不足，提出了分区优化
计算容载比的方法，并对分区计算方法与传统计算
方法的结果进行了对比分析，进一步结合分析结果
对怀柔电网的规划建设提出了建议。

同时，方法可
为其他地区的电网规划与容载比选取提供有益
参考。

１　电网变电容载比
１．１　概　念
变电容载比的定义为：某一供电区域内，同一电
压等级的变电设备总容量（ｋＶＡ）与对应总负荷
（ｋＷ）的比值［１］：
Ｋｃ＝∑Ｓ
∑Ｐ。

（１）
式中：Ｋｃ为某一电压等级电网的容载比；∑Ｓ为该电
压等级的变电总容量；∑Ｐ为该电压等级变电设备
的最大供电负荷。

１．２　导则计算方法
《导则》中给出的某一电压等级的变电容载比的
计算公式为
Ｋｃ＝
ｋ１·ｋ４
ｋ２·ｋ３。

（２）
式中：ｋ１为变压器的最大负荷分散系数，ｋ１为一年中
同一电压等级中的所有主变供应的最大负荷值的
和／电网最高负荷时对应的各主变供应负荷值的和；
ｋ４为负荷发展储备系数，《导则》中负荷发展储备系
数以负荷增长速率替代；ｋ２为变压器的安全运行率，
变压器安全运行率是指在Ｎ－１时确保其余主变安
全运行的最大允许运行率［２］；ｋ３为变压器的平均功
率因数。

变压器安全运行率为
ｋ２＝
ｋＨ·ＰＨ·（Ｎ－１）
Ｎ·ＰＨ
×１００％＝
ｋＨ·（Ｎ－１）
Ｎ
×１００％。

（３）
式中：ｋＨ为变压器的短时允许过载率；Ｎ为变压器
的台数；ＰＨ为变压器的额定容量。

２　怀柔电网容载比现状分析
２．１　怀柔电网地理分布特点
北京市怀柔区作为首都生态涵养发展区的重要
组成部分，承担着首都生态屏障和水源保护、保持北
京可持续发展的职责，同时区内存在ＡＰＥＣ期间投
资建设的大型国际会议中心，具有承担国内外大型
会议的能力，政治供电需要对怀柔区的供电可靠性
提出了更高的要求［８］。

怀柔区电网的地理特点明显，怀柔区南北狭长，
跨度达１００多ｋｍ。

电网８０％～９０％的用电量集中
在仅占怀柔区总面积１１％的南部平原地区，与之对
比，占总面积８９％的北部山区或浅山区的用电量仅
占总用电量的１０％左右。

目前，怀柔区所有１１０ｋＶ
线路全部集中在平原地区，而北部山区仅靠１条３５
ｋＶ的线路跨越４０余ｋｍ，承担多个乡镇的供电，甚
至存在一些变电站仅由１台变压器供电的现象，其
供电可靠性存在重大安全隐患。

因此，仅以是否满
足容载比推荐取值范围作为该区电网建设成效评判
的唯一标准是不合理的。

怀柔地区的合理容载比需
要结合地区负荷分布特点及政治供电需要优化设
置，以满足当地供电可靠性的需要。

２．２　当前容载比设置存在的问题
１）变电设备“卡脖子”现象较为普遍。

容载比是
某一电压等级的整体概念，代表的是该电压等级上
变电设备容量与负荷水平的相对关系［１］。

由于电网
整体的容载比不能反映局部变电站情况，因此，容易
１
４
７
２
中国科技论文第１１卷　出现某一电压等级的容载比偏高，但局部变电站“重
载”的现象［９－１１］。

以怀柔区２０１５年１１０ｋＶ与３５ｋＶ电压等级变
电站为例进行说明。

该区１１０ｋＶ与３５ｋＶ电压等
级变电站的变压器容量与供电负荷情况分别如表１
与表２所示。

从表１中可以看出：该区１１０ｋＶ电压
等级的容载比为３．０８，如果从该指标看，则该地区
１１０ｋＶ变电站的容载比已经偏高；然而，从单个变电
站来看，范各庄变电站、桥梓变电站及北房变电站的
容量配置偏小，需要增设容量，以提高供电可靠性。

表１　怀柔电网１１０ｋＶ等级各变电站指标情况
１１０ｋＶ变电站额定容量／
ＭＶＡ
最大负荷／
ＭＷ
容量
最大负荷
１１０ｋＶ
容载比
下元１００　４６．７５　２．１４
范各庄１００　５８．４０　１．７１
桥梓６３　３６．９５　１．７０
雁栖湖１００　２１．７５　４．５９
北房６３　３９．８８　１．５８
城东６３　２２．６２　２．７８
东庄１００　１７．９５　５．５７
庙城１００　２５．６０　３．９０
宰相庄１００　１９．６５　５．０８
会都１００　７．７５　１２．９０
红螺寺１００　２０．４０　４．９０
南华５０　１８．９０　２．６４
３．０８
从表２也可以看出，该地区３５ｋＶ电压等级容载比为２．５６，超过《导则》推荐取值范围上限，但是黄坎变电站与辛营变电站均处于“重载”状态，特别是辛营变电站，“重载”情况较为严重，急需扩建增容，以满足供电可靠性的需求。

表２　怀柔电网３５ｋＶ等级各变电站指标情况
３５ｋＶ变电站额定容量／
ＭＶＡ
最大负荷／
ＭＷ
容量
最大负荷
３５ｋＶ
容载比
汤河口２０　８．８５　２．２６
琉璃庙１２．６　２．５２　５．００
黄坎１２．６　７．６０　１．６６
辛营６．３　４．５４　１．３８
枣树林１２．６　１．５０　８．４０
２．５６
由此，通过分析该地区１１０ｋＶ与３５ｋＶ电压等级的变电容载比与变电站带负荷情况可以看出，容载比取值不合理将导致部分变电站出现供电能力不足的“卡脖子”现象，对局部电网的供电可靠性造成影响。

２）不能反映变电站重要程度。

现行的《导则》中容载比的推荐值仅是按照负荷增长速度分为较慢、中等、较快３种情况，分别对应不同取值范围，在负荷较慢增长时（＜７％）宜取１．８～２．０；在负荷中等增长时（７％～１２％），宜取１．９～２．１；在负荷较快增长时（＞１２％）宜取２．０～２．２。

然而，不同负荷重要程
度对于供电可靠性指标的要求是不同的，因此采用的供电方式也会不同，供电半径过长则会引起低电压问题。

上述容载比推荐值并没有考虑到变电站所带负荷的重要程度以及变电站的联络度，可能会导致供电可靠性较低，进而引发安全问题。

考虑到怀柔电网作为首都电网的重要组成部分，区内具有大型ＡＰＥＣ国际会议中心，对供电可靠性具有较高要求的特点，地区配电网规划应把安全可靠放在首位，在充分考虑地区政治供电大局的基础上，建设具有高可靠度的区域配电网。

３　怀柔电网容载比的合理取值
鉴于整体容载比计算方法不能考虑地区负荷分布特点及负荷性质，本文提出了１种分区计算容载比合理取值的方法，并结合怀柔电网的负荷分布和政治供电需求，对整体容载比计算方法和本文提出的分区容载比计算方法进行对比，指出了分区计算方法的优势。

为了能在容载比设置过程中考虑到负荷不同类型对供电可靠性产生的不同影响，采用了文献［２］所述的修正的经典容载比计算方法作为电网整体容载比的计算方法。

３．１　电网整体容载比计算
首先，采用文献［２］中所述的修正的经典容载比计算方法对怀柔区３５～１１０ｋＶ配电网进行容载比取值计算。

计算参数取值如下：
１）变压器最大负荷分散系数由怀柔电网公司提供的历史变压器运行数据统计得到：电压等级为３５ｋＶ时取ｋ１＝１．１；电压等级为１１０ｋＶ时取ｋ１＝１．３。

２）对于变压器安全运行率，若所有变电站均有主变２台，则由式（３）可以确定ｋ２＝０．６５。

但是对于怀柔区，１１０ｋＶ与３５ｋＶ　２个电压等级下均有个别变电站配置１台主变的情况，因此需要适当降低上述取值，这里取ｋ２＝０．６。

３）对于变压器平均功率因数ｋ３的确定，按照国家电网公司要求，１１０ｋＶ变电站内变压器的平均功率因数应不小于０．９５；３５ｋＶ变电站内变压器的平均功率因数应不小于０．９。

４）由于负荷发展储备系数与诸多因素相关，因此，文献［２］中考虑影响负荷发展储备系数的几种因素，并基于每种因素的平均发展增长率，采用灰色关联度分析的方法确定各个因素对负荷增长率的权重，最终确定负荷发展储备系数的值。

其负荷发展储备系数的计算公式为
ｋ４＝１＋∑
ｎ
ｉ＝１
αｉ·ωｉ。

（４）式中：ｎ为主要影响因素的个数；αｉ为各个因素平均发展速度增长率；ωｉ为各个因素的重要性权重，由各因素灰色关联度［１２］来确定。

这里选取２００９—２０１５年怀柔区用电量、最大用电负荷、城镇化率、ＧＤＰ、用电构成（包括一产业、二
２４７２
　第２３期范　帅，等：一种配电网容载比的分区优化方法—以怀柔电网为例
产业、三产业、居民生活用电）、总人口数、人均可支配收入等作为确定负荷发展储备系数的主要影响因素［
１３］。

根据怀柔供电公司、怀柔统计局、北京统计局提供的官方统计数据，综合得到过去７ａ来对怀柔区容载比优化取值有影响的各主要因素的初始值，如表３所示。

通过文献［２］
方法计算得到的影响因素的平均发展增长速度、灰色关联度及权重如表４所示。

需要说明的是，在文献［２］所述的负荷发展储备系数的计算方法中，已经考虑了各种负荷类型对供电可靠性的不同需求。

表３　影响因素初始值
年份总人口／万人城镇化率／％人均支配收入／元Ｇ
ＤＰ／亿元用电量／（ｋＷ·ｈ）最大负荷／ＭＷ一产用电／％二产用电／％三产用电／％居民用电／％２００９　３７．８　６６．７　１８　０３１　１３１．４　１１．９７　２３８．５　４．３１　５５．３２　２５．１１　１５．２６２０１０　３７．３　６７．８　１９　８３４　１４８．０　１２．０３　２６３．３　４．８２　５５．２８　２３．８６　１６．０４２０１１　３７．１　６８．２　２１　９５３　１６８．８　１４．２３　２８３．０　４．５０　５７．３４　２４．０３　８．４３２０１２　３７．７　６８．４　２４　８３４　１８２．０　１４．８９　３０４．９　４．６３　５５．００　２５．４５　１４．９１２０１３　３８．２　６８．６　２７　４４２　２００．４　１５．７８　３１１．６　４．３７　５５．２０　２５．４８　１４．８９２０１４　３８．１　６５．９　２９　７７４　２１９．３　１６．５６　３２５．５　４．１７　５３．６２　２６．０３　１６．２４２０１５　
３８．４　
６６．４　
３２　３３４　
２３４．２　
１６．６５　
３３６．６　
４．３８　
４８．３５　
３０．２７　
１７．００
表４　影响因素平均增长率及权重
因素总人口／万人城镇化率／％人均支配收入／元Ｇ
ＤＰ／亿元用电量／（ｋＷ·ｈ）最大负荷／ＭＷ一产用电／％二产用电／％三产用电／％居民用电／％平均增长率／％
－０．００２　３　０．３６　１０．６１　１１．０８　６．５２　７．０９　１．０７－０．６６　０．７５－０．０２关联度０．６３０　０．６４０　０．５５０　０．５６０　０．５９０　０．６０　０．６６０　０．６６３　０．６００　０．５７０权重
０．１０３　５　
０．１０６　０　
０．０９０　９　
０．０９２　０　
０．０９７　２　
０．０９８　４　
０．１０８　８　
０．１０９　３　
０．０９９　３　
０．０９４　
６ 根据导则容载比计算公式（
式（２））可得，１１０ｋＶ电压等级容载比应取为２．０，３５ｋＶ电压等级容载比应取为２．５。

由此可见，文献［２］
中考虑影响负荷发展储备系数的多种因素后确定的合理容载比取值高于《导则》中以负荷增长率为负荷发展储备系数的推荐值（１
１０ｋＶ与３５ｋＶ电压等级的容载比均应小于２．２）。

这也说明了，当考虑了负荷储备系数的影响因素，而不是单纯以负荷增长率作为负荷发展储备系数时，文献［２］
方法更能反映负荷发展的趋势，一定程度上可以优化容载比取值，提高供电可靠性。

３．
２　分区计算方法与容载比的整体计算方法相比，分区计算方法的优点在于，可以结合区域的负荷特点，以及区内负荷的性质合理选择容载比取值，以满足供电可靠性的需要。

针对怀柔区的地理及负荷分布特点，采用分区计算容载比的方法，能够更有效地确定其合理的容载比取值。

１
）分区计算容载比的步骤①将某一地区划分为ｎ个片区，
分别计算出各个片区的变电容量与最大负荷比值Ｋｃ，ｊ为
Ｋｃ，１，…，Ｋｃ，ｊ，…，Ｋｃ，ｎ。

②采用专家系统［１４］
，
由多个专家对片区的重要性打分，加权平均后，得到每个片区重要性所占权重
（ｗ１，…，ｗｊ，…，ｗｎ）Ｔ。

其中，ｗｊ为第ｊ个片区的重
要性权重，计算公式为
ｗｊ＝
∑ｚ
ｉ＝１
λｉｗｉｊ
／∑ｚ
ｉ＝１
λｉ　（
ｊ＝１，２，…，ｎ）。

（５）式中：ｚ为专家人数；λｉ为第ｉ位专家自身的专业性
权重；ｗｉｊ为第ｉ位专家对第ｊ个片区重要性给出的权重。

③该区整个电压等级的容载比为
Ｋｃ＝ｗ１Ｋｃ，１＋…＋ｗｊＫｃ，ｊ＋…＋ｗ
ｎＫｃ，ｎ。

（６）式中，参数ｗｉ，
ｉ＝１，…，ｎ，必须满足ｗ１＋…＋ｗｊ＋…＋ｗｎ＝１的条件。

２
）分区计算实例对于怀柔地区电网，首先依据图１所示的怀柔区负荷地理分布图中的３个大区（分别为：０１－平原地区；０２－西部山区；０３－北部山区）进行划分。

同时，由于容载比的计算需要分电压等级进行，在３个大区的基础上进一步分为１７个小区。

其中，１１０ｋＶ共１２个小区，３
５ｋＶ共５个小区。

图１　怀柔区负荷地理分布图
３４
７２
中国科技论文第１１卷　
为了确定各个小区的权重，采用专家系统，以１０分为满分，由Ｅ１—Ｅ６这６位专家基于各个小区占整个区域的重要程度进行打分，最后计算得到各个电压等级的合理容载比取值。

１１０ｋＶ与３５ｋＶ电压等级各个小区的专家打分结果及归一化计算所得的小区权重分别如表５与表６所示。

表５　１１０ｋＶ电压等级小区数据
编号Ｅ１Ｅ２Ｅ３Ｅ４Ｅ５Ｅ６权重
０１－１　８　１０　７　１０　８　９　０．０８２０１－２　９　１０　７　６　６　７　０．０７４０１－３　１０　１０　７　８　１０　１０　０．０８９０１－４　１０　１０　９　７　１０　７　０．０８５０１－５　１０　１０　９　６　６　７　０．０７８０１－６　９　９　９　８　６　７　０．０７７０１－７　１０　１０　１０　８　１０　８　０．０９００１－８　１０　１０　８　９　８　９　０．０８６０１－９　１０　１０　１０　１０　１０　１０　０．０９５０２－１　１０　１０　１０　７　８　７　０．０８４０２－２　８　１０　７　６　６　８　０．０７３０２－３　７　１０　８　１０　１０　１０　０．０８７
表６　３５ｋＶ电压等级小区数据
编号Ｅ１Ｅ２Ｅ３Ｅ４Ｅ５Ｅ６权重
０２－４　７　９　７　８　１０　８　０．１８８０３－１　１０　１０　１０　６　１０　８　０．２０９０３－２　１０　１０　１０　６　１０　１０　０．２１６０３－３　６　８　６　６　９　６　０．１５８０３－４　１０　１０　１０　１０　１０　１０　０．２２９
Ｅ１—Ｅ６这６位专家的自身权重分别取为０．８、１、０．７、０．６、０．７、０．７；由此，根据各个小区供电类型及供电可靠性要求所确定的各个小区的变电容量与最大负荷的比值取值如表７所示。

表７中各个小区的变电容量与最大负荷比值由３．１节所述整体计算方法确定。

需要注意，容量与最大负荷比值的确定需要考虑变压器的标准型号对应的额定容量。

表
各小区供电区域类型及容量与最大负荷比
因此，由式（６）计算得到的１１０ｋＶ电压等级容载比取值应为３．００；３５ｋＶ电压等级容载比取值应为２．６９。

由分区方法计算结果可以看出，分区计算获得合理容载比取值与电网的实际情况较为相符，且比《导则》推荐取值范围高，这也说明了对于负荷分散且负荷发展极度不平衡的地区，采用分区计算方法确定的容载比要比《导则》中推荐值更为合适，能够更加全面地反映地区的实际状况。

怀柔区电网现状容载比高于《导则》推荐取值范围。

若单从此指标来看，该地区变电站容量储备大，电网建设超前。

但从单个变电站来看，多个变电站存在“重载”现象，不能满足供电可靠性的要求。

由此看来，电网容载比的选取不能单纯以是否满足容载比推荐取值范围作为唯一标准，而应该结合地区实际情况进行选取。

而且，容载比高仅仅说明该区的主变容量配置充足，但是供电能力则和变电站的选址、电网的联络水平等相关。

因此，容载比偏高不能说明电网一定存在问题。

所以，容载比的选取应结合地区的特点，适应当地实际情况，以满足供电可靠性的要求。

４　结　论
本文对容载比的合理取值进行了探讨，在对北京市怀柔区的地理特点进行深入分析的基础上，以怀柔区３５～１１０ｋＶ配电网为例对容载比优化取值问题进行了分析，通过对比２种容载比优化计算取值方案，说明了对于负荷分散且负荷发展极度不平衡的地区，分区计算容载比的方案较为合适，接近电网的实际状况。

即对于负荷分散且分布不均衡的地区，不能以是否满足《导则》容载比推荐取值范围来评价电网建设成效，而应该采取分区计算方法选取合适容载比。

虽然分区计算方法所确定的容载比较《导则》推荐值高，但能够较好地适应电网实际，兼顾负荷性质以及政治供电需要，更好地满足供电可靠性要求。

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