CN103236688A - 基于负荷特性的配电网供电能力计算方法 - Google Patents

Abstract

基于负荷特性的配电网供电能力计算方法，按照自上而下的逻辑顺序，分别从110（35）kV变电站、10kV线路、10kV配变三个方面分析各自对供电能力的影响，进而从整个系统的角度出发，全面综合考虑三者之间的相互联系，同时综合考虑了配电网负荷特性对供电能力的影响，经过一系列整合分析、优化筛选，从而发明出一种普遍适用的针对供电能力的分析方法，有效的指导规划应用。本发明对整体配电网的供电能力进行分析研究。本发明基于现状配电网实际情况，可以直接有效的分析现状配电网供电能力，同时挖掘出现状配电网供电能力的提升空间。

Description

基于负荷特性的配电网供电能力计算方法

技术领域

本发明适用于各地配电网，属于电网供电能力计算方法技术领域。

背景技术

对配电网中单一元件而言，供电能力指该元件在满足“N-1”安全准则条件下所能承受的最大负荷；而对整个配电网而言，供电能力指整个配电网系统在满足“N-1”安全准则条件下所能承受的最大负荷。在现阶段配电网运行中，由于人们对供电能力的认识不足、分析不够，造成了大量资源的浪费，一方面不符合节能减排的基本宗旨，另一方面也严重影响了的供电公司以及电力用户的实际利益。因此，针对此种现状，有必要运用先进的技术手段创新性的研究出供电能力的分析方法，以避免资源的浪费，同时实现电网利益最大化运行。

本发明基于变电站、中压线路以及配变，不仅单独分析各层级自身供电能力，同时综合考虑各层级之间影响，对配电网整体系统的供电能力进行分析，以挖掘出提升空间。

发明内容

本发明的目的在于跳出现阶段针对供电能力的传统分析思路，从全局的角度考虑整体配电网各层级的优化配合，进而分析出现状配电网实际供电能力以及挖掘出提升空间。

本发明是通过下列技术方案来实现的：

基于负荷特性的配电网供电能力分析方法，其特征是，按照自上而下的逻辑顺序，分别从110（35）kV变电站、10kV线路、10kV配变三个方面分析各自对供电能力的影响，进而从整个系统的角度出发，全面综合考虑三者之间的相互联系，同时综合考虑了配电网负荷特性对供电能力的影响，经过一系列整合分析、优化筛选，从而发明出一种普遍适用的针对供电能力的分析方法，有效的指导规划应用。

本发明施行步骤可分为前期收资准备、供电能力计算方法、供电能力实际应用三部分内容。

一、前期收资准备

收集变电站基本信息，主要包括主变构成、无功配置情况、出线间隔；收集线路基本信息，主要包括线路长度、导线型号、接线模式、分段情况；收集配变基本信息，主要包括配变容量、配变型号。收集变电站运行情况，主要包括全年最大负荷、全年最大负荷时刻变电站的主变负荷；收集10kV线路运行情况，主要包括全年最大电流、全年最大负荷时刻电流；收集不同负荷特性的配变运行情况，主要包括配变的典型日负荷曲线、月负荷曲线、年负荷曲线。

变电站、线路、配变基本信息可用于计算理论最大供电能力，变电站、线路、配变运行信息可用于计算实际供电能力。

二、供电能力计算方法

按照自上而下的逻辑顺序，分别从110（35）kV变电站、10kV线路、10kV配变三个方面分析各自对供电能力的影响，进而从整个系统的角度出发，全面综合考虑三者之间的相互联系，具体计算方法如下所示：

1)、针对配电网中110kV和35kV变电站，采用鱼骨图的分析方法，找出影响变电站主变供电能力的各项因素，进而给出主变供电能力的计算方法，结合变电站信息，计算出主变供电能力，计算方法如下所示：

S_主变＝α_nS_n

其中，α_n为主变允许最大负载率，S_n为每台主变额定容量；

2)、针对配电网中压线路，采用采用鱼骨图的分析方法，找出影响中压线路供电能力的各项因素，进而给出中压线路供电能力的计算方法，结合线路信息，计算出线路供电能力，计算方法如下所示：

其中，β_n为线路允许最大负载率，U为线路电压，I为线路安全电流，

为功率因数。

对于同一台主变所有出线，线路最大供电能力为所有线路供电能力线性求和，即：

3)、针对配电网中配电变压器，采用鱼骨图的分析方法，找出影响配变供电能力的各项因素，进而给出配变供电能力的计算方法，结合配变信息，计算出配变供电能力，计算方法如下所示：

S=γ_nS_n

其中，γ_n为配变允许最大负载率，S_n为每台配变额定容量；

对于同一线路携带所有配变,配变最大供电能力为所有配变供电能力线性求和,即：

4)、分析配电网负荷特性,为各层级供电能力的计算提供边界条件；

5)、结合上述三个层级的单独分析以及负荷特性分析，以三者最优配合为标准,找出实现配电网最大供电能力时三个层级的配置比例,针对现状，找出供电能力提升空间，计算方法如下所示：

对每条线路最大供电能力和该线路所带配变最大总负荷即配变供电能力进行校验,取较小者记为a_n，该主变下级电网总供电能力即为：

$A=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a}_n$

再对主变供电能力S_主变与其下级电网总供电能力A进行校验，取较小者记为b_n，该变电站总供电能力即为：

$B=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{b}_n$

故全网供电能力为所有变电站总性电能力的线性求和，即为：

三、供电能力实际应用

本发明不仅提供了配电网供电能力的理论计算方法,同时可以进行实际应用，对现状配电网供电能力进行校验,然而在计算过程中需考虑同时率的影响因素,以找出供电能力提升空间,计算过程如下所示：

针对同时率的计算,可以利用配变负荷曲线,得出不同负荷特性之间配变同时率。

其中，a_n表示第a台配变在n时刻的负荷值,b_n表示第b台配变在n时刻的负荷值,以此类推：

针对每条线路，选取各种负荷特性典型配变进行计算,得出该线路配变之间配时率，记为P_n，则该线路上配变实际供电能力为S_配变实际＝P_nS_配变，以此类推，计算出全网实际供电能力。

本发明的有益效果为，综合考虑了配电网负荷特性对供电能力的影响，经过一系列整合分析、优化筛选，从而发明出一种普遍适用的针对供电能力的分析方法，有效的指导规划应用：本发明由变电站主变供电能力、中压线路供电能力、配变供电能力以及配电网负荷特性构成，通过对上述三个层级的单独分析以及全面考虑三者联系的综合分析，结合负荷特性，对整体配电网的供电能力进行分析研究。本发明基于现状配电网实际情况，可以直接有效的分析现状配电网供电能力，同时挖掘出现状配电网供电能力的提升空间。

下面结合附图及具体实施例子进一步阐述本发明内容。

附图说明

图1为配电网供电能力分析流程图；

图2为主变供电能力影响因素图；

图3为线路供电能力影响因素；

图4为配变供电能力影响因素；

图5为配电网供电能力影响因素鱼骨图。

具体实施方式

见图1，图2，图3，图4，图5所示，基于负荷特性的配电网供电能力计算方法，本发明特征是，按照自上而下的逻辑顺序，分别从110kV或35kV变电站、10kV线路、10kV配变三个方面分析各自对供电能力的影响，进而从整个系统的角度出发，全面综合考虑三者之间的相互联系，其计算方法如下所示：

1)、针对配电网中110kV和35kV变电站，采用鱼骨图的分析方法，找出影响变电站主变供电能力的各项因素，进而给出主变供电能力的的计算方法，结合变电站信息，计算出主变供电能力，计算方法如下所示：

S_主变＝α_nS_n

其中，α_n为主变允许最大负载率，S_n为每台主变额定容量；

2)、针对配电网中压线路，采用采用鱼骨图的分析方法，找出影响中压线路供电能力的各项因素，进而给出中压线路供电能力的计算方法，结合线路信息，计算出线路供电能力，计算方法如下所示：

其中，β_n为线路允许最大负载率，U为线路电压，I为线路安全电流，

为功率因数。

对于同一台主变所有出线，线路最大供电能力为所有线路供电能力线性求和，即：

3)、针对配电网中配电变压器，采用鱼骨图的分析方法，找出影响配变供电能力的各项因素，进而给出配变供电能力的计算方法，结合配变信息，计算出配变供电能力，计算方法如下所示：

S＝γ_nS_n

其中，γ_n为配变允许最大负载率，S_n为每台配变额定容量；

对于同一线路携带所有配变，配变最大供电能力为所有配变供电能力线性求和,即：

4)、分析配电网负荷特性，为各层级供电能力的计算提供边界条件：

5)、结合上述三个层级的单独分析以及负荷特性分析，以三者最优配合为标准，找出实现配电网最大供电能力时三个层级的配置比例，针对现状，找出供电能力提升空间,计算方法如下所示：

对每条线路最大供电能力和该线路所带配变最大总负荷即配变供电能力进行校验，取较小者记为a_n，该主变下级电网总供电能力即为：

$A=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a}_n$

再对主变供电能力S_主变与其下级电网总供电能力A进行较验，取较小者记为b_n，该变电站总供电能力即为：

$B=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{b}_n$

故全网供电能力为所有变电站总供电能力的线性求和，即为：

本发明供电能力实际应用在计算过程中需考虑同时率的影响因素，以找出供电能力提升空间,计算过程如下所示：

针对同时率的计算，可以利用配变负荷曲线，得出不同负荷特性之间配变同时率。

其中，a_n表示第a台配变在n时刻的负荷值,b_n表示第b台配变在n时刻的负荷值,以此类推。

针对每条线路,选取各种负荷特性典型配变进行计算,得出该线路配变之间同时率,记为P_n,则该线路上配变实际供电能力为S_配变实际＝P_nS_配变，以此类推，计算出全网实际供电能力。

1、将线路供电能力与其携带配变实际供电能力进行校验,取较小值作为线路实际供电能力；

2、将主变最大供电能力与其携带所有线路实际供电能力进行校验,取较小值作为主变实际供电能力；

3、按照前两点计算所有主变实际供电能力，求和之后作为配电网实际供电能力。

实施例：

一、10kV云南昆明昆师路线供电能力分析计算

根据收资数据，昆师路线线路全长为2.6km,共携带25台配变，装接配变总容量为12770kVA：线路安全电流为465A,全年最大电流为208A，接线模式为多分段两联络接线。

对昆师路线供电能力进行计算,首先分析线路自身供电能力。多分段两联络接线最大负载率可达到67%，取功率因数为0.9，则该线路自身供电能力为0.67×1.732×10kV×465A×0.9=4856.4414kW；进而分析线路携带配变供电能力。由于昆师路线为商业负荷线路，其全年最大负荷为1.732×10kV×208A×0.9=3242.304kW，其配变平均负载率则为3242.304kW/（12770kVA×0.9）×100%=28.32%，则该线路携带配变供电能力为0.2832×12770kVA×0.9=3254.8176kW。

现对线路自身供电能力和线路携带配变供电能力进行校验，由于线路自身供电能力4856.4414kW>线路携带配变供电能力3254.8176kW，故昆师路线供电能力即为3254.8176kW。

二、昆明市五华区供电能力分析计算

根据收资数据，五华区共有5座110kV变电站，主变容量493MVA；共有132回10kV公用线路，接线模式主要包括单环网、多分段两联络、多分段三联络、辐射型和其他非典型接线共五种；共有2311台10kV配变，配变总容量为1127.25MVA。

按照本申请提出的配电网供电能力计算方法，利用鱼骨图的分析方法，找出各层级供电能力影响因素，结果如下所示。

结合现状数据，利用本发明提出的计算方法，对各层级供电能力进行分析计算。

1）、主变供电能力

根据本发明提到的供电能力计算模型，在计算单台主变供电能力时，必须同时考虑同一变电站内其他主变和其他变电站主变供电能力裕度，保证其他主变能够承受该主变转出负荷，避免出现过载运行现象。

五华区现状变电站供电能力计算结果如下表所示。

表1五华区变电站供电能力

由上表可知，五华区变电站供电能力为274.55MW。

2）、线路供电能力

根据本发明提到的供电能力计算模型，计算线路供电能力时，需考虑其接线模式。尤其对于有联络线路，更需考虑到与其联络对侧线路线径大小是否能够转带出该线路负荷。

五华区现状10kV线路供电能力计算结果如下表所示。

表2五华区10kV线路供电能力        单位：A、回、MW

由上表可知，五华区10kV线路供电能力为713.42MW

3）、配变供电能力

根据前文提到的供电能力计算模型，对五华区现状电网中10kV配变供电能力进行计算，具体情况如下表所示。

表3五华区10kV配变供电能力        单位：MVA、台、MW

由上表可知，五华区10kV配变供电能力为811.62MW。

根据前文计算结果，五华区各层级供电能力情况如下表所示。

表4五华区各层级供电能力

因此，五华区理论最大供电能力仅为274.55MW，三个层级供电能力比达到1:2.60:2.96，显然高压变电站供电能力有较大的提升空间，即110kV、35kV变电站的总供电能力偏小，成为整个现状五华区配电网供电能力的限制因素。对于电网供电能力提升来说，高压变电站供电能力有较大的提升空间。

五华区实际综合供电能力校验：计算过程中考虑变电站、线路、配变三个层级之间的配合关系。以五华区110kV威远街变为例，计算其供电能力。

威远街变共出27回10kV中压线路，所有线路共装接273台配变，总容量为186.39MVA。以线路为单位进行供电能力校核，宝善开I回安全电流为550A，与宝善开II回进行联络。由于宝善开II回安全电流仅为465A，当宝善开I回出现失电时，宝善开II回不能将其负荷完全转带出去。宝善开I回线路供电能力为6.00MW，其线路上装接所有配变总供电能力为8.64MW，考虑到其负荷不能完全转带，宝善开I回实际供电能力为6.00MW。以此类推，对所有27回线路供电能力进行校验，威远街变27回10kV线路中有19回为可转供电线路，且均为站间联络线路，下级线路总供电能力为152.52MW。

威远街变主变规模为3×40MVA，综合考虑变电站内负荷转带能力和变电站间负荷转带能力，其供电能力为76.38MW；由于其下级线路总供电能力为152.52MW，远远大于变电站供电能力，综上所述，威远街变实际供电能力为76.38MW。

同理，对五华区其他变电站实际供电能力进行如上校验，具体结果如下表所示。

表5五华区变电站实际供电能力        单位：kV、MW

由上表可知，五华区配电网实际供电能力仅为239.26MW，比高压变电站、10kV线路、10kV配变三个层级供电能力都要小，这也从侧面反映出在现状配电网实际运行中，配电网供电能力是多种因素综合作用的结果，也验证了本发明计算方法的实用性和准确性。

Claims (2)

1.基于负荷特性的配电网供电能力计算方法，其特征是，按照自上而下的逻辑顺序，分别从110kV或35kV变电站、10kV线路、10kV配变三个方面分析各自对供电能力的影响，进而从整个系统的角度出发，全面综合考虑三者之间的相互联系，其计算方法如下所示： 

1)、针对配电网中110kV和35kV变电站，采用鱼骨图的分析方法，找出影响变电站主变供电能力的各项因素，进而给出主变供电能力的计算方法，结合变电站信息，计算出主变供电能力，计算方法如下所示： 

S_主变＝α_nS_n

其中，α_n为主变允许最大负载率，S_n为每台主变额定容量： 

2)、针对配电网中压线路，采用采用鱼骨图的分析方法，找出影响中压线路供电能力的各项因素，进而给出中压线路供电能力计算方法，结合线路信息，计算出线路供电能力，计算方法如下所示： 

其中，β_n为线路允许最大负载率，U为线路电压，I为线路安全电流，

为功率因数； 

对于同一台主变所有出线，线路最大供电能力为所有线路供电能力线性求和，即： 

3)、针对配电网中配电变压器，采用鱼骨图的分析方法，找出影响配变供电能力的各项因素，进而给出配变供电能力的计算方法，结合配变信息，计算出配变供电能力，计算方法如下所示： 

S＝γ_nS_n

其中，γ_n为配变允许最大负载率，S_n为每台配变额定容量： 

对于同一线路携带所有配变，配变最大供电能力为所有配变供电能力线性求和，即： 

4)、分析配电网负荷特性，为各层级供电能力的计算提供边界条件； 

5)、结合上述三个层级的单独分析以及负荷特性分析，以三者最优配合为标准，找出实现配电网最大供电能力时三个层级的配置比例，针对现状，找出供电能力提升空间，计算方法如下所示： 

对每条线路最大供电能力和该线路所带配变最大总负荷即配变供电能力进行校验，取较小者记为a_n，该主变下级电网总供电能力即为： 

再对主变供电能力S_主变与其下级电网总供电能力A进行校验，取较小者记为b_n，该变电站总供电能力即为： 

故全网供电能力为所有变电站总供电能力的线性求和，即为： 

。

2.根据权利要求1所述的基于负荷特性的配电网供电能力计算方法，其特征是，供电能力实际应用在计算过程中需考虑同时率的影响因素，以找出供电能力提升空间，计算过程如下所示： 

针对同时率的计算，可以利用配变负荷曲线，得出不同负荷特性之间配变同时率： 

其中，a_n表示第a台配变在n时刻的负荷值，b_n表示第b台配变在n时刻的负荷值，以此类推； 

针对每条线路，选取各种负荷特性典型配变进行计算，得出该线路配变之间同时率，记为P_n，则该线路上配变实际供电能力为S_配变实际＝P_nS_配变，以此类推，计算出全网实际供电能力。 

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