CN101930563A - 一种基于区域供电的电网规划设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力系统领域，具体涉及一种基于区域供电的电网规划设计方法。采用界定了电网结构、供电单元和电网装备等供电系统主要组成要素、要点的典型供电模式，将规划区按功能、地理方位、行政区划等条件划分为不同层次、相关影响而又相互独立的供电区域，然后从各供电区域经济社会发展、用电需求出发，采用由下至上的规划设计顺序，制定各供电区域的电网规划设计方案，最后通过组合优化形成规划区的电网规划设计方案。本发明不仅可以制定出电网结构、变电站/配电站布点，还可以制定出各供电单元的建设方案及电网主要设备选型，是一种集规划、设计于一体，拓展了现有电网规划边界的电网规划设计方法。

Description

一种基于区域供电的电网规划设计方法

技术领域

本发明属于电力系统领域，具体涉及一种基于区域供电的电网规划设计方法。

背景技术

目前的电网规划设计，遵循上级规划指导下级规划、下级规划支持上级规划的原则，通常以增加变电站布点、容量，增加供电线路回路等来满足用电需求，并采用一些优化方法并考虑电压、潮流等约束，以经济性、可靠性或线损等为目标对多个待选变电站布点、支路等进行优选，最后形成规划设计方案。实际上是一种由上至下的设计方法，即由上级电网至下级电网、由较高电压电网至较低电压电网的方法。

在当前电网规划设计中，也采用一些模式、模块进行规划设计。最典型的模式是变电站典型设计及模块化变电站、模块化配电站以及各种电网接线方式、各种通用设计等，其中变电站典型设计包括了GIS、HGIS、COMPASS、PASS、AIS以及户外中型、户外高型，主接线型式(线变组、单母、单母分段、单母带旁母、双母、双母分段)等多种模式、模块。这些模式的成功应用，达到了规范电网规划建设、提高规划设计质量、提高电网技术经济水平等作用。这些模式、模块没有明确规定使用的场合，因而需要规划设计人员综合考虑供电区域性质、用电需求、模式模块的技术特性、电网发展以及电网规划设计技术等多种因素，来确定需要的模式、模块。

从总体看，目前的电网规划设计，一方面会自觉或不自觉的采用模式进行规划设计；另一方面大多数规划，以增加变电站布点、容量，增加回路来满足用电需求，不管是手工规划还是计算机辅助规划均是如此。这样的规划，其实是一种事先不考虑应采用什么模式，而是按照一定的目标、方法最后形成规划成果。

前述的这些模式，属于某一供电单元或模块的典型设计、通用设计或方式，针对电力系统各组成部分或局部组成模块，分别属于电网规划设计的规划、初步设计和施工设计三个阶段，其中规划阶段的模式，如电网接线方式、变电站主接线型式等还没有达到典型设计程度，而初步设计和施工设计阶段均有相应的典型设计。

近年来，随着电网规划技术研究的不断深入，由中国电力科学研究院提出了电网规划阶段的典型设计--典型供电模式，并在农网电气化建设中得到初步成功应用。

典型供电模式的提出和初步成功应用，给电网规划设计带来了新的方法和手段，有助于提高电网的规范化以及技术经济水平。然而，其应用也需要一定方法，前述的电网规划方法不能满足典型供电模式进一步深化应用的需要。

本发明提出的基于区域供电的电网规划方法与前述电网规划设计方法不同，是根据区域、用户实际，选择适合的模式去形成电网规划方案，是一种规划顺序由下至上，或者说由电压等级较低电网至电压等级较高电网的规划方法，能够满足典型供电模式的深化应用。基于区域供电的电网规划方法也是一种优化规划，表现在：(1)所采用的供电模式是一种优化规划方案；(2)模式与区域、用户相结合形成规划成果过程是优化过程。

区域供电是指按照区块功能、地理环境、行政区划等条件将供电区划分为不同层次、相互关联而又具有独立性的供电区域，根据各供电区域的实际情况，综合考虑负荷、经济、资源、环境、技术等多方面因素，分情况采用适宜的电压等级、合理的电网结构、合适的设备型式和先进适用的生产管理、用电服务技术手段，考虑供电区域的关系和供电系统的相互影响，制定各区域的各级电网规划方案，进而优化组合成全供电区的包括高、中、低压的电网规划方案。

在电网特别是配电网规划设计中，通常采用分层分区原则。电网规划设计具有以下特点：(1)各级电网之间相互影响又相互独立；(2)各供电区域/用户的供电系统之间相互影响又相互独立；(3)各级变电所的分布由用户/供电区域决定，而不是由上级电网决定；(4)电网接线/结构由上级电网分布及本级变电所分布决定。这些特点决定了从用户/区域出发，采取由下至上的规划顺序具有理论及技术上的可行性，电网规划设计实践也证明了基于区域供电的电网规划设计方法符合电网发展规律，切实可用并且易于实施。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于电网规划建设领域的基于区域供电思想的电网规划设计方法。本发明采用界定了电网结构(电网接线方式)、供电单元和电网装备等供电系统主要组成要素、要点的典型供电模式，将规划区按功能、地理方位、行政区划等条件划分为不同层次、相关影响而又相互独立的供电区域，然后从各供电区域经济社会发展、用电需求出发，采用由下至上的规划设计顺序，即先规划设计电压等级较低电网然后再规划设计电压等级较高电网的规划设计顺序，制定各供电区域的电网规划设计方案，最后通过组合优化形成规划区的电网规划设计方案。本方法不仅可以制定出电网结构、变电站/配电站布点，还可以制定出各供电单元的建设方案及电网主要设备选型，是一种集规划、设计于一体，拓展了现有电网规划边界的电网规划设计方法。

本发明的一种基于区域供电的电网规划设计方法，包括以下步骤：

(1)按照区块功能、地理环境和行政区划等条件将供电区域划分为不同层次、相互关联而又具有独立性的供电区域；

(2)根据各供电区域的实际情况，综合考虑负荷、经济、资源、环境和技术等方面因素，选择适宜的供电模式；

(3)考虑供电区域的关系和供电系统的相互影响，从各供电区域经济社会发展、用电需求出发，采用由下至上的规划设计顺序，也即先规划设计电压等级较低电网然后再规划设计电压等级较高电网的规划设计顺序，制定各供电区域的电网规划设计方案，进而优化组合出全供电区的包括高、中、低压的电网规划方案；

其中所述供电模式包括电网结构、供电单元和电网装备等要素；

所述供电模式分为三个层次，第一个层次是考虑现有电网技术水平及其发展趋势，对电网建设优秀实践经验的总结、提炼和拓展所形成的供电模式，侧重于技术角度，称为基本供电模式；第二个层次是第一层次供电模式的实际应用，是将基本供电模式与供电区域实际相结合，所提出的该供电区域某一电压等级的供电模式，称为典型区域基本供电模式；第三个层次是第二层次供电模式的应用，将只含一个电压等级的典型区域基本供电模式与供电区域相结合，所形成的包括向该供电区域供电的供电系统各电压等级的供电模式，称为典型区域供电模式；

所述典型区域基本供电模式只包含一个电压等级，可以电压等级对区域基本供电模式进行分类，即区域基本供电模式又分为低压区域供电模式、中压区域供电模式和高压区域供电模式。

所述供电单元指供电系统中由多个设备组成的具有特定功能的设施组合，如配电站、电力线路、变电站等。

其中，所述基于典型区域基本供电模式的电网规划方法可分为以下步骤：

(1)收集、分析规划区的经济社会、发展规划和人口等资料，并进行负荷预测；

(2)选择与规划区相适应的典型区域供电模式，确定规划区的电压等级序列、电网结构形式和设备选择原则；

(3)将规划区按区块功能、地理环境和行政区划等条件将供电区划分为不同层次、相互关联而又具有独立性的供电区域；

(4)收集、分析各供电区域的经济社会、发展规划和人口等资料，并进行负荷预测，并按各供电区域所需要的供电电压分类，分为高压供电区域、中压供电区域和低压供电区域；

(5)选择与各供电区域相对应的典型区域基本供电模式；

(6)将选定的典型区域基本供电模式与各供电区域实际相结合，制定出某电压等级电网的具体规划方案；

(7)将各供电区域的具体规划方案进行组合优化，制定出规划区的电网规划方案，并对各供电区域的规划方案进行调整。

其中，进一步分为以下步骤来制定规划区的电网规划方案：

(1)先将某一中压供电区域的各低压供电区域的电网规划方案进行组合，并确定配电变压器的分布；

(2)根据配电变压器的分布，对该中压供电区的中压电网优化规划，并对各低压供电区域的电网规划方案进行调整；

(3)重复(1)和(2)，制定所有中压供电区域的中低压电网规划方案；

(4)将某一高压供电区域的各中压供电区的电网规划方案进行组合，并优化出上级变电站布点、供电范围及主变容量等；

(5)重复(4)，制定所有高压供电区域的变电站规划方案，并对各中压供电区域的中压电网规划方案进行调整；

(6)依据高压变电站规划方案，提出高压电网的上级电网规划建议，并制定高压电网接线方案；

(7)在步骤(1)-(6)的基础上，形成规划区的包括不同电压等级涉及电网布局、供电单元和电网装备的电网规划方案。

其中，采用典型区域供电模式进行电网工程设计的步骤如下：

(1)收集、分析所需设计电网工程供电区的经济社会、发展规划和人口等资料，并进行负荷预测；

(2)选择与所需设计电网工程供电区相适应的典型区域基本供电模式；

(3)将选定的典型区域基本供电模式与所需设计电网工程供电区实际相结合，制定出规划方案；

(4)根据制定出的具体规划方案，结合负荷情况，进行潮流、短路电流等计算；

(5)根据(4)的计算结果，给出各供电单元、电网装备的具体型号、数量；

(7)调取各供电单元的典型设计、通用设计，并进行修改、调整；

(9)形成设计说明、材料清册、图纸，并进行概、预算编制。

本发明具有以下优点：

(1)是以区域、负荷为出发点，由下级电压至上级电网，采用纵向组合、横向优化的方法来实现全地区的电网规划方案编制，符合电网建设的规律。

(2)所采用的供电模式集成了先进的规划方法、设计理念和技术装备，并针对不同区域提出电网规划方案，符合电网规划建设精细化管理、集约化发展的要求，可以促进电网标准化建设。

(3)本方法不仅可以制定出电网结构、变电站/配电站布点，还可以制定出各供电单元的建设方案及电网主要设备选型，集规划、设计于一体，拓展了现有电网规划边界。

(4)可以提高电网规划效率和规划质量。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1、2示出了依据本发明的采用供电模式进行电网规划设计的示意图；

图3示出了依据本发明的当前电网规划方法的示意图；

图4、5分别示出了依据本发明的制定供电模式的技术路线和供电模式的主要要素；

图6是依据本发明的一种基于区域供电的电网规划设计方法的总体示意图。

具体实施方式

本发明的一种基于区域供电的电网规划设计方法：按照区块功能、地理环境、行政区划等条件将供电区划分为不同层次、相互关联而又具有独立性的供电区域。根据各供电区域的实际情况，综合考虑负荷、经济、资源、环境、技术等多方面因素，采用适宜的典型供电模式，考虑供电区域的关系和供电系统的相互影响，从各供电区域经济社会发展、用电需求出发，采用由下至上的规划设计顺序，即先规划设计电压等级较低电网然后再规划设计电压等级较高电网的规划设计顺序，制定各供电区域的电网规划设计方案，进而优化组合出全供电区的包括高、中、低压的电网规划方案。图1、图2给出了采用供电模式进行电网规划设计的技术路线。图3给出了前述的当前电网规划方法技术路线。图1是基于区域供电思想进行规划没计时的技术路线，即从各子区域/用户需求出发，选择适宜的典型供电模式，制定出各子区域规划设计方案，然后再经过组合、优化，形成全规划区的规划设计方案。图2是基于区域供电思想进行规划设计时的基本思路，即从区域/用户需求出发，选择对应的典型供电模式制定区域/用户的电网规划设计方案。图3是当前电网规划方法的技术路线，即先提出可增加/改造的支路、站点作为待选方案，然后根据区域/用户需求，结合电网规划建设技术、理论，按时一定规则、目标，对待选方案进行选择，进而制定出电网规划设计方案。其中供电模式是在一定技术经济条件下，为满足电网建设运行的安全性、可靠性和经济性要求，通过科学运用电网规划理论、标准规范，优化组合供电系统各组成要素，所确定的电网规划设计方案。供电模式属于典型设计范畴，深度介于电网规划与初步设计之间，主要包括电网结构、供电单元和电网装备等要素。图4、图5分别给出了制定供电模式的技术路线和供电模式的主要要素。图4是制定供电模式的技术路线图，即供电模式制定时需要进行优化设计和优化配置，优化设计包括电压等级匹配、供电半径和电网布局等方面的优化，优化配置包括电网结构、供电单元、电网装备等方面的优化。图5给出了供电模式的主要要素，即供电模式要素包括供电电源、电压等级、供电制式、电网结构、供电单元以及电网装备等供电系统各主要组成。

典型供电模式以社会经济发展为基础，以满足供电区域用电需求为立足点，以电网建设实践及电网技术发展为依托，根据供电区域或用户的实际，综合考虑负荷、经济、资源、环境、技术等多方面因素，分情况采用适宜的电压等级、合理的电网结构、合适的设备型式和先进适用的生产管理、用电服务等技术手段，制定具有区域特色的、与当地经济发展水平相适应的典型区域的供电模式。

供电模式分为三个层次。三个层次是相辅相成、层层递进的。第一个层次是考虑现有电网技术水平及其发展趋势，对电网建设优秀实践经验的总结、提炼和拓展所形成的供电模式，侧重于技术角度，称为基本供电模式。新二个层次是第一层次供电模式的实际应用，是将基本供电模式与供电区域实际相结合，所提出的该供电区域某一电压等级的供电模式，称为典型区域基本供电模式。第三个层次是第二层次供电模式的应用，将只含一个电压等级的典型区域基本供电模式与供电区域相结合，所形成的包括向该供电区域供电的供电系统各电压等级的供电模式，称为典型区域供电模式。

区域基本供电模式只包含一个电压等级，可以电压等级对区域基本供电模式进行分类，即区域基本供电模式又分为低压区域供电模式、中压区域供电模式和高压区域供电模式。

基于区域供电的电网规划方法可分为以下步骤：

(1)收集、分析规划区的经济社会、发展规划、人口等资料，并进行负荷预测。

(2)选择与规划区相适应的典型区域供电模式，确定规划区的电压等级序列、电网结构形式和设备选择原则等。

(3)将规划区按区块功能、地理环境、行政区划等条件将供电区划分为不同层次、相互关联而又具有独立性的供电区域。

(4)收集、分析各供电区域的经济社会、发展规划、人口等资料，并进行负荷预测，并按各供电区域所需要的供电电压分类，分为高压供电区域、中压供电区域和低压供电区域。

(5)选择与各供电区域相对应的典型区域基本供电模式。

(6)将选定的典型区域基本供电模式与各供电区域实际相结合，制定出某电压等级电网的具体规划方案。

(7)将各供电区域的具体规划方案进行组合优化，制定出规划区的电网规划方案，并对各供电区域的规划方案进行调整。

1)先将某一中压供电区域的各低压供电区域的电网规划方案进行组合，并确定配电变压器的分布。

2)根据配电变压器的分布，对该中压供电区的中压电网优化规划，并对各低压供电区域的电网规划方案进行调整。

3)重复1)和2)，制定所有中压供电区域的中低压电网规划方案。

4)将某一高压供电区域的各中压供电区的电网规划方案进行组合，并优化出上级变电站布点、供电范围及主变容量等。

5)重复4)，制定所有高压供电区域的变电站规划方案，并对各中压供电区域的中压电网规划方案进行调整。

6)依据高压变电站规划方案，提出高压电网的上级电网规划建议，并制定高压电网接线方案。

7)在1)-6)的基础上，形成规划区的包括不同电压等级涉及电网布局、供电单元和电网装备的电网规划方案。

采用典型供电模式进行电网工程设计的步骤如下：

(1)收集、分析所需设计电网工程供电区的经济社会、发展规划、人口等资料，并进行负荷预测。

(2)选择与所需设计电网工程供电区相适应的典型区域基本供电模式。

(3)将选定的典型区域基本供电模式与所需设计电网工程供电区实际相结合，制定出规划方案。

(4)根据制定出的具体规划方案，结合负荷情况，进行潮流、短路电流等计算。

(5)根据(4)的计算结果，给出各供电单元、电网装备的具体型号、数量。

(7)调取各供电单元的典型设计、通用设计，并进行修改、调整。

(9)形成设计说明、材料清册、图纸，并进行概、预算编制。

此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。

Claims (4)

1.一种基于区域供电的电网规划设计方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)按照区块功能、地理环境和行政区划等条件将供电区域划分为不同层次、相互关联而又具有独立性的供电区域；

(2)根据各供电区域的实际情况，综合考虑负荷、经济、资源、环境和技术等方面因素，选择适宜的供电模式；

(3)考虑供电区域的关系和供电系统的相互影响，从各供电区域经济社会发展、用电需求出发，采用由下至上的规划设计顺序，也即先规划设计电压等级较低电网然后再规划设计电压等级较高电网的规划设计顺序，制定各供电区域的电网规划设计方案，进而优化组合出全供电区的包括高、中、低压的电网规划方案；

其中所述供电模式包括电网结构、供电单元和电网装备等要素；

所述供电模式分为三个层次，第一个层次是考虑现有电网技术水平及其发展趋势，对电网建设优秀实践经验的总结、提炼和拓展所形成的供电模式，侧重于技术角度，称为基本供电模式；第二个层次是第一层次供电模式的实际应用，是将基本供电模式与供电区域实际相结合，所提出的该供电区域某一电压等级的供电模式，称为典型区域基本供电模式；第三个层次是第二层次供电模式的应用，将只含一个电压等级的典型区域基本供电模式与供电区域相结合，所形成的包括向该供电区域供电的供电系统各电压等级的供电模式，称为典型区域供电模式；

所述典型区域基本供电模式只包含一个电压等级，可以电压等级对区域基本供电模式进行分类，即区域基本供电模式又分为低压区域供电模式、中压区域供电模式和高压区域供电模式；

所述供电单元指供电系统中由多个设备组成的具有特定功能的设施组合，如配电站、电力线路、变电站等。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述基于典型区域基本供电模式的电网规划方法可分为以下步骤：

(1)收集、分析规划区的经济社会、发展规划和人口等资料，并进行负荷预测；

(2)选择与规划区相适应的典型区域供电模式，确定规划区的电压等级序列、电网结构形式和设备选择原则；

(3)将规划区按区块功能、地理环境和行政区划等条件将供电区划分为不同层次、相互关联而又具有独立性的供电区域；

(4)收集、分析各供电区域的经济社会、发展规划和人口等资料，并进行负荷预测，并按各供电区域所需要的供电电压分类，分为高压供电区域、中压供电区域和低压供电区域；

(5)选择与各供电区域相对应的典型区域基本供电模式；

(6)将选定的典型区域基本供电模式与各供电区域实际相结合，制定出某电压等级电网的具体规划方案；

(7)将各供电区域的具体规划方案进行组合优化，制定出规划区的电网规划方案，并对各供电区域的规划方案进行调整。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：

进一步分为以下步骤来制定规划区的电网规划方案：

(1)先将某一中压供电区域的各低压供电区域的电网规划方案进行组合，并确定配电变压器的分布；

(2)根据配电变压器的分布，对该中压供电区的中压电网优化规划，并对各低压供电区域的电网规划方案进行调整；

(3)重复(1)和(2)，制定所有中压供电区域的中低压电网规划方案；

(4)将某一高压供电区域的各中压供电区的电网规划方案进行组合，并优化出上级变电站布点、供电范围及主变容量等；

(5)重复(4)，制定所有高压供电区域的变电站规划方案，并对各中压供电区域的中压电网规划方案进行调整；

(6)依据高压变电站规划方案，提出高压电网的上级电网规划建议，并制定高压电网接线方案；

(7)在步骤(1)-(6)的基础上，形成规划区的包括不同电压等级涉及电网布局、供电单元和电网装备的电网规划方案。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

采用典型区域供电模式进行电网工程设计的步骤如下：

(1)收集、分析所需设计电网工程供电区的经济社会、发展规划和人口等资料，并进行负荷预测；

(2)选择与所需设计电网工程供电区相适应的典型区域基本供电模式；

(3)将选定的典型区域基本供电模式与所需设计电网工程供电区实际相结合，制定出规划方案；

(4)根据制定出的具体规划方案，结合负荷情况，进行潮流、短路电流等计算；

(5)根据(4)的计算结果，给出各供电单元、电网装备的具体型号、数量；

(7)调取各供电单元的典型设计、通用设计，并进行修改、调整；

(9)形成设计说明、材料清册、图纸，并进行概、预算编制。

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