基于供电网格优化划分的中压配电网规划

基于供电网格优化划分的中压配电网规划

发表时间：2018-10-01T11:25:54.840Z 来源：《电力设备》2018年第18期作者：曾森淼孟祥斗叶盛峰姜凯文

[导读] 摘要：新电改背景下，精细规划成为优化资源配置，避免投资浪费，提升电网企业效益和社会效益的重要龙头。

（福建省电力有限公司宁德供电公司福建宁德 352100）

摘要：新电改背景下，精细规划成为优化资源配置，避免投资浪费，提升电网企业效益和社会效益的重要龙头。与主网不同，配电网项目体量大，建设、运维、营销和调度等多部门协调管理困难，涉及业扩、居配、迁改和通道等复杂建设环境，往往导致规划和建设项目两层皮，项目落地困难。

关键词：供电网格优化划分；中压配电网；规划

1总体规划流程

如图 1 所示，基于供电网格优化划分的中压配电网规划总流程与现有中压配电网规划的主要内容及流程类似，主要包括现状分析、负荷预测、变电站规划、网架规划、项目编制、方案评估和投资决策等。本文方法研究的重点为：空间上，基于全局统筹的主干通道布局和供电网格优化划分；时间上，基于利旧原则和目标导向的网架远近协调。

图1 基于供电网格优化划分的中压配电网规划流程

2主干通道布局

本文主干通道布局包括规划区域站址的分布和主干线通道（特别是站间联络通道）的走向，用以保证土地资源预留，明确负荷接入方向，它依据变电站布点、现状通道、规划路网、负荷分布和供电半径，在充分利用已有通道和深入负荷中心通道的基础上，按主干通道总费用（含投资和运维费用）最小原则优化确定，主干通道布局构建思路如图 2 所示。

图2 主干通道布局的构建思路

受区域地域特点、负荷密度和电力通道等影响，变电站布点和中压线路走向通常会呈现一定规律，主干通道布局的基本结构可抽象为狭长型、环状型、棋盘型和不规则型等，如附录 A 图 A1 所示（图中黑点为变电站）。根据实际规划区情况，主干通道布局可能会由多个简化结构组合而成。

3网格优化划分

3. 1网格划分目的和原则

对于规模庞大的中压配电网规划，网格优化划分的主要目的为：①将整个区域复杂网架规划转化为相对独立的各网格内部简单网架规划，同时网格的划分应在全局统筹基础上满足整体网架“技术可行、经济最优”的基本规划原则；②规避网格划分方案千人千面的问题，同时强化网格网架的经济、可靠和简洁。为了达到上述目的，网格划分应遵循以下原则。1）技术可行：在满足主干通道布局和供电半径约束的条件下，每一网格内各负荷能够获得在两座供电变电站间进行转供的最大化实现，以提升供电可靠性。2）经济最优：对于可在两座供电变电站间转供的负荷，按转供通道总费用最小原则确定各负荷的备供变电站，实现变电站的就近备用以及整体网架规模最小。3）网架简洁：同一网格各负荷的主供变电站（以下简称主供站）和备供变电站（以下简称备供站）的相似度最大化（不分主备），每一网格区域的供电变电站不宜超过两座且负荷大小适中（宜包含 1~3 组10kV 典型接线），不同网格的线路联络程度最小。

3. 2网格定义和编码

基于网格划分的目的和原则，本文定义网格为：尽量以两座变电站供电的站间主供站和就近备供站的大小适中的负荷区域。为便于管理，网格编码应唯一和容易识别，如附录 A 图 A2 所示。

3. 3网格划分优化方法

基于主干通道布局就近选择负荷备供站和负荷聚类原则，根据网格划分的目的和原则，在全局范围内优化划分和协调网格的供电范

围，具体步骤如下。1）确定各负荷主供站首先根据变电站规划优化获得的各站供电范围，然后将各变电站分别称为其供电范围内各负荷的主供站。以图 3（a）所示的简化系统为例，若负荷 A1 和 B1 分别属于 A 站和 B 站的供电范围，则A1 和 B1 的主供站分别为 A 站和 B 站。2）确定各负荷备供站基于站间主干通道布局，并结合供电半径约束，就近确定各负荷可能存在的备供变电站。以图 3（a）为例，负荷 A1 和 B1 的备供站分别确定为B 站和 A 站。3）形成站间联络网格本文定义站间联络网格为其负荷可在两座变电站间转供的区域，其划分方法为：先将主供站和备供站都相同的负荷划分为一个供区，再将主供站和备供站相反的两个供区合并为一个站间联络网格。以图 3（a）为例，供区 A1 中所有负荷（如负荷 A1）的主供站和备供站分别都为 A 站和 B 站，供区 B1 中所有负荷（如负荷 B1）的主供站和备供站分别都为B 站和 A 站；供区 A1 和供区 B1 的负荷主供站和备供站正相反，因此可合并为一个涉及变电站 A 和 B的站间联络网格。

图3 基于联络方式的网格分类示意图

若经上述步骤获得的站间联络网格过大，为了避免形成网格内过多线路相互联络的复杂网络，可考虑利用专家经验或负荷聚类方法对网格做进一步细分。在通道资源紧张或电网改造较为困难的地区，对于站间联络网格过小的情况，为了适应具有较大供电能力的多分段多联络和主备馈线等接线模式，也应考虑小网格与邻近网格合并的可能。4）形成站内联络或辐射型接线网格本文定义站内联络网格为其负荷可在同一变电站不同线路间转供的区域；定义辐射型接线网格为其负荷仅有一个供电变电站且不能通过线路实现转供的区域。对于不能归入站间联络网格的负荷，分别在每个变电站供电范围内，基于专家经验或负荷聚类方法按一定大小的负荷划分获得相应的供区；然后，依据实际需求和就近选择负荷备供线路的原则，在满足主干通道布局和供电半径条件下，形成站内联络网格或辐射型接线网格，如图 3（b）所示。需要注意的是，类似站间联络网格细化，本文推荐以两回左右 10kV 线路的供电负荷（即 8MW，上限 16MW，下限 3MW，视具体情况略有不同）划分站内联络网格或辐射型接线网格的供区，可灵活采用不同供电能力的标准接线适应负荷的发展。5）人工干预对于网格划分中其他可能关注的问题，比如自然地理和管理界面清晰、供电区域分类等级相同或接近、网格负荷类型及其供电可靠性要求基本一致、同一网格两个供区负荷近似相等，需要规划人员结合自身经验进行分析，并通过人工干预对网格划分方案做进一步调整。由上述网格划分步骤可知：①由于站间联络网格满足变电站“ N -1 ”，应尽可能多地先生成站间联络网格，然后再产生站内联络网格和辐射型接线网格；②由于论文篇幅的限制，本节没有详细阐述站间联络网格细化和合并，以及站内联络网格和辐射型接线网格的划分，其内容将另文阐述。然而，相对于传统网格划分方法，基于上述网格划分规则，站间联络网格优化划分方案（特别是对于存在较多站间联络的城市配电网）的一致性较好，从而降低了规划方案的主观性和不确定性程度。

3. 4与其他方法的对比

经归纳总结本文网格划分方法与其他网格划分方法的划分依据和网格特点，结果如表 1 所示。

表1 网格划分方法比较

4结语

目前，配电网存在的主要问题有：线路交叉迂回供电、联络关系复杂、发生故障不易查找；重载、轻载和不满足 N -1 设备相对集中出现在负荷密度较大地区，设备负载不均衡；间隔管理不到位，如间隔用尽变电站仍轻载。这些问题导致配电网指标不佳，如联络率与可转供率等关键指标均低于导则要求，配电网架提升空间很大。

参考文献：

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