关于10kV配电网网架模式优化的分析与研究48

关于10kV配电网网架模式优化的分析与研究

摘要：随着新市镇社会经济和负荷的快速增长，对配电网优化及运行提出了更

高要求。考虑负荷特性，提出了配电网网架优化方案。首先，对功能型新市镇进

行特征分析并分类；然后，从变电站互联模式和中压接线模式，研究配电网供电

模式，并研究不同主变容量、主变理论负载率对配电网网架优化和变电站供电能

力的影响；最后，选取多类型新市镇进行实例分析，建立了考虑负荷特性的新市

镇配电网远景目标网架。通过相关技术指标计算分析，验证了所提优化方案的可

行性和必要性。

关键词：配电网；网架；模式优化；分析；研究

前言

随着我国城市化进程的加快，各大、中城市中心城区10 k V 配电网网架结构

已难以适应日益增长的负荷需求，亟待对中心城区配电网网架结构进行优化改造。针对中心城区负荷密度高、增长迅速等特点，提出主变压器互联结构模型，并考

虑以K型站为主的接线模式，构建了适合中心城区的10k V 配电网网架模型。研

究成果可为中心城区 10 k V 配电网远景目标网架规划提供参考。

一、10 kV配网网架模式及其规划方法的研究现状

目前，配网网架模式规划的方法可大致分为3类：1）传统的逐步扩展法。该方法为电网规划部门的常用方法，主要以满足经济要求为目标，即主要根据经济

性来选择网架模式，而将可靠性分析作为一种后校验计算。这种方法无法获得经

济性、可靠性以及其它属性的综合最优方案[1]。2）以可靠性为主要目标的规划

方法。在欧美发达国家多采用这种方法。提出了一种以提高可靠性为目标，同时

考虑电力设备成本最小化的方法。这类方法在我国用得较少，一般仅用于网架的

局部扩展，不适于网架的整体规划。3）满足一定可靠性要求的规划方法（可靠

性指标为其约束条件）。通过列出不同方案的供电成本曲线图（横坐标为可靠性，纵坐标为供电成本），得出在满足一定可靠性要求条件下的最优网架模式的规划

方法。但该方法不能灵活地处理规划方案经济性和可靠性之间的关系，无法获得

最佳的综合效益方案。以上3种规划方法都在某种程度上达到了决策者对网架模

式某一方面的要求，但一些缺陷表现明显，在最优化计算时，存在计算量太大，

目标函数不易处理的问题。由上可见，配电网网架模式的规划方法还应进一步的

研究，需要更全面的技术经济比较内容，需要多属性多目标的综合分析方法。

二、主变压器互联模型

目前，中心城区常用的配电网变电站有110/10 k V和35/10 k V 2种，变电站

主变压器数量一般为2~3台。变电站主接线、互联数量、站间联络、扩展模式等

是配电网变电站联络主要考虑的问题。在区域电网供电中，通常不是由单一变电

站供电，而是由不同变电站互联，实际电网中变电站间的联络问题复杂且多样化，是配电网优化的难点。近年来，国家电网公司对供电块及变电站互联开展研究，

起到了一定的作用，但是在实际应用中还存在一些问题。考虑到变电站间联络的

供电可靠性及可扩展性，本文以三变电站互联为例对主变压器互联模式进行分析。假定双主变压器变电站站内低压侧采用单母线分段接线，三主变压器变电站站内

低压侧采用单母线四分段或单母线六分段环式接线，并假定任一主变压器故障后

其负荷能够平均转移至相联络的变电站。

三、网架模式规划内容的研究

在进行网架模式的技术经济比较时，不仅要考虑当前的效益和技术指标，还

必须考虑城市规划和未来配网升级的因素，应全面地评价网架结构的优劣。按综

合分析考虑，应从以下4个方面进行技术经济比较。

1）技术性。选择网架模式时，对技术性方面的考虑主要指可靠性的高低、电压质量的优劣、电力电量是否平衡以及备用电量是否充沛。其中可靠性是最主要

的因素[2]。

2）经济性。选择网架模式时，对经济性方面的考虑，主要指供电成本的多少。 3）可实施性。选择网架模式时，可实施性方面主要考虑哪种模式更容易规划，更便于远近结合（既节能，又更便于新接入负荷和负荷的增加等），更便于实施（更节约线路走廊资源，占地面积更小、更满足市政的要求等）。

4）可发展性。选择网架模式时，可发展性主要考虑哪种模式更便于管理、运行、维护、操作和检修，更便于今后自动化升级及配网自动化改造，更利于提高

工作效率。

四、10 k V 配电网接线模式优化

（一）以K型站为主的接线模式

由于K型站接线方式清晰、灵活，出线带继电保护，且10kV母线带自切，故障点容易判断，可较快实现负荷转移，具有较强的负荷释放能力等诸多优势，因

而受到广泛关注。在优化10kV配电网网架结构的过程中，K型站起到了“中介点”

的作用，尤其在负荷相对集中的地区，可充分释放35kV或110kV变电站的供电

能力，解决变电站仓位不足的矛盾。以二进线K型站和二供一备K型站为例。二

进线K型站为2路电源进线，若考虑满足“N-1”原则，每回进线的理论负载率为50%。标准型二进线K型站适用于负荷比较分散的供电区域，其接线模式如图2

所示。二供一备K型站共有3路电源，其中2路为工作电源，1路为备用电源。

在满足“N-1”原则下，二供一备K型站的2路工作进线负载率可达100%，提升了

进线电缆的有效利用率，供电可靠性明显增强。

（二）网架结构模式优选的综合赋权法实施步骤

基于综合赋权法和10 kV配网网架模式技术经济比较的分析，可得出采用综

合赋权法进行10 kV配网网架模式规划的步骤：1）建立最优化计算的数学模型。2）求出不同网架模式方案的各属性值的大小。根据各属性值的大小得出决策矩阵。3）根据公式（1）和公式（2）对决策矩阵规范化。4）根据规范化了的决策

矩阵，用主观赋权法求出主观权值，用均方根客观赋权法得出客观权值。主观权

值和客观权值是计算综合权系数的基础数据，它们将和程度因子一起来确定综合

权系数。5）由主观权值和客观权值以及各属性值大小求出程度因子。在求出了

主观权值和客观权值之后，还不能直接求出综合权系数。因为各个权值的重要程

度不一样，不能主观地认为主观权值和客观权值各取一半就是综合权系数，而应

根据公式（5）和公式（6）求出程度因子α和β，以得出科学的综合权系数。6）根据公式（3），用主观权值和客观权值以及程度因子这些数据求出各属性的综

合权系数。

（三）典型10kV电缆网接线模式

商住型中心城区主要以电缆网为主，本文着重对商住型中心城区10kV电缆网架提出优化接线模式。单辐射接线的故障影响范围较大，供电可靠性较差，一般

用于供电可靠性要求不高的地区，线路最高负载率可达100%；单环网接线可靠

性较高，接线清晰、运行比较灵活，线路最高负载率可达50%；双环网接线可靠

性高，适合对可靠性要求较高的商业区，线路最高负载率可达66。7%；“N-1”主

备接线可靠性很高，随着N值的不同，其接线的运行灵活性、可靠性和线路平均