CN106354907A - 一种适用于农网升级改造的标准化配网方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于农网升级改造的标准化配网方法，设计人员根据配电线路设计要求，将勘探人员的测量结果转化为标准配网设计图，将一个工程设计图中所有杆型标号分类，活化材料模板跟随国网公司物料系统实时调整，将杆型统计结果带入活化材料模板，生成各类设备物料报表；将总物料报表自动嵌入农网概预算模块中，生成各类工程概算报表。竣工后将竣工图中微调部分录入活化材料模板，生成的物料报表嵌入农网概预算模板，平衡投资分析。与现有流行设计软件采用典型杆头类型组合的方式相比，本发明对农网设计更具针对性，有效提高农网设计质量，最大化地利用有限的配网资金，从而节省了资源，也为后期国网系统固定资产管理创造了有利条件。

Description

一种适用于农网升级改造的标准化配网方法

技术领域

本发明涉及一种适用于农网升级改造的标准化配网方法，属于电力系统领域。

背景技术

农村电力网(简称农网)是指县级110kV及以下电网，包括县城、乡镇和农村配电网，农网在我国已运行60余年了。随着经济的发展，新盖高层住房变得越来越普及，原有裸导线路与房屋距离只有几厘米，远超安全距离。空调、冰箱等大功率电器越发普遍，用电量和需求量呈井喷式增长，随之而来的问题也变得多起来。电力设备多数已老化，线损耗巨大，给农村生活的用电带来了安全隐患，严重制约着当地经济的发展和人民生活水平的提高，新一轮农村电网改造升级工程迫在眉睫。

目前已有的针对农网的配网线路设计，主要通过对国网典型设计中几类典型模块进行组合的方式。由于我国乡村所处地形千差万别，难以做到适合所有乡村，并且组合的设计方式无法实现最大化地利用有限的配网资金，造成资源浪费。本发明针对农网的配网线路设计中存在的现有杆型不能满足复杂地型需求的问题进行设计，能够做到精确适用我国绝大多数地区乡村，提高了工程设计质量，节省了资源。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种适用于农网升级改造的标准化配网方法，能够提高农网设计的质量，最大化地利用有限的配网资金，以节省资源。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种适用于农网升级改造的标准化配网方法，包括以下步骤：

(1)将勘测结果数据转化为标准的配网设计图；

(2)对配网设计图中的杆头类型进行标记；

(3)建立活化材料模板；

(4)生成分类物料报表及总物料报表；

(5)进行工程概预算，生成物料概预算清单；

(6)将物料概预算清单在国网物料系统挂接；

(7)根据物料概预算清单完善施工图纸，根据施工图纸施工，施工完成后绘制竣工图纸；

(8)利用施工图纸和竣工图纸进行工程评价，并将工程入库。

步骤(1)所述的将勘测结果数据转化为标准的配网设计图，包括以下步骤：

(1-1)设备型号规范化：规范勘测结果数据中的设备数据，统一设备数据的设备型号、设备类别及设备名称；

(1-2)设备模块化：将勘测结果数据中的各设备数据以及交叉跨越图录入到数据库中，并通过数据库的属性面板为不同的设备数据进行模块化分类；

(1-3)绘制复杂地形：将勘测结果数据中的跨越物距架空线的高度及跨越物类型录入交叉跨越图中的跨越物信息属性中，生成配网设计图。

步骤(2)所述对配网设计图中的杆头类型进行标记包括以下步骤：

(2-1)线路标号：对配网设计图中的配网线路，按照从左到右，从上到下的顺序进行编号，台变台区及配电室标示清晰；

(2-2)设备分类：根据当地配电网相关统计值确定本次配网地区的气象区归属，然后选择符合该气象区要求的杆型及设备材料，得到设备分类结果。

步骤(3)所述建立活化材料模板，所述活化材料模板包括杆型和杆型对应的导线型号、导线长度及架空绝缘导线型号，具体包括以下步骤：

(3-1)建立不同杆型，对于每种杆型，计算导线长度：

悬点等高时，计算杆间导线长度，则采用以下公式：

$L=l+\frac{g^2{l}^3}{24{\mathrm{\σ}}_0^2}---\left(a\right)$

悬点不等高时，计算杆间导线长度，则采用以下公式：

$L=\sqrt{L^{\′2}+h^2}---\left(b\right)$

其中，L为导线长度，g为导线的比载，L'为悬点不等高时等效等高导线计算长度，由公式(a)计算得到，h为悬点铅直高度差，l代表两悬点距离，h和l从勘测结果数据中计算得到，K代表已知的最低点安全系数，σ₀代表最低点应力，σ₀为已知的导线瞬时综合破坏应力，g和σ₀均由根据用户负荷要求选择的导线型号决定；

(3-2)为每种杆型配置杆头材料和导线型号：根据步骤(2-2)确定的气象区以及步骤(3-1)确定的导线长度要求，确定架空绝缘导线型号，配置完毕得到活化材料模板。

步骤(4)所述生成分类物料报表及总物料报表，即结合步骤(2-2)得到的设备分类结果以及步骤(3)建立的活化材料模板，生成分类物料报表及总物料报表。

步骤(5)所述进行工程概预算，即根据步骤(4)生成的分类物料报表及总物料报表完成工程概预算，生成工程需求的概预算清单。

步骤(8)所述利用工程施工图纸和竣工图纸进行工程评价，并将工程入库，是将竣工图纸与施工图纸对比，每处差异改动均输入材料模板，得出概算差异平衡表，以对工程实际花费与概算对比，作出工程设计评价，评价完毕后，将工程纳入国网固定资产系统。

本发明基于其技术方案所具有的有益效果在于：

(1)由于农村地形错综复杂，不同地区的乡村情况千差万别，本发明提供的适用于农网升级改造的标准化配网方法将不同地区的杆型种类进行了重新划分，能够适应我国绝大多数乡村建设的需要；

(2)本发明提供的适用于农网升级改造的标准化配网方法针对划分的不同杆型，在考虑气象条件、弧垂要求和应力要求的前提下，从国网管理系统中精选物料，配置每种杆型；

(3)本发明提供的适用于农网升级改造的标准化配网方法与国网系统的ERP物料管理系统实现了无缝对接，能够实时跟踪国网系统的物料更新并做及时的调整，进而方便省电力公司统一招标；

(4)本发明提供的适用于农网升级改造的标准化配网方法将杆型统计数据输入模板能够生成设备详细分类的各种报表，例如，安装工程主要设备表、建筑工程材料分段详表、安装工程材料分段详表等，生成的物料总表与ERP系统物料编码、技术ID等完全一致，方便录入；

(5)本发明提供的适用于农网升级改造的标准化配网方法有效提高了工程设计质量，避免了组合设计的资源浪费，并提高了工作效率，使得让设计人员最为头疼的物料统计变得精确简单；

(6)由于每一个杆号都有自己的杆头类型标记，并配有杆头所配置的详细物料分析，可以随时供第三方查阅评判设计质量，能够让验收工作做到快速、精确；

(7)本发明提出的一种适用于农网升级改造的标准化配网方法与现有设计方法相比，能够提高设计质量，使配网资金发挥最大化作用。

附图说明

图1是本发明一种适用于农网升级改造的标准化配网方法的流程示意图。

图2为本发明中导线两侧悬点高度不相同的示意图。

图3为本发明中导线两侧悬点高度相同的示意图。

图4为本发明的图形绘制截图。

图5为本发明的一种杆型配置示意图。

图6为本发明的活化材料模板示意图。

图7为本发明的概预算示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明提供了一种适用于农网升级改造的标准化配网方法，设计人员根据配电线路设计要求，将勘探人员的测量结果转化为标准配网设计图，将一个工程设计图中所有杆型标号分类，活化材料模板跟随国网公司物料系统实时调整，保持时效化。将杆型统计结果带入活化材料模板，生成各类设备物料报表；将总物料报表自动嵌入农网概预算模块中，生成施工分析的各类工程概算报表。工程竣工后将竣工图中微调部分录入活化材料模板，生成的物料报表自动嵌入农网概预算模板，平衡投资分析。与现有流行设计软件采用典型杆头类型组合的方式相比，本发明对农网设计更具针对性，有效提高农网设计质量，最大化地利用有限的配网资金，从而节省资源，也为后期国网系统固定资产管理创造了有利条件。

参照图1，本发明的适用于农网升级改造的标准化配网方法具体包括以下步骤：

(1)将勘测结果数据转化为标准的配网设计图，包括以下步骤：

(1-1)设备型号规范化：如图4所示，规范勘测结果数据中的设备数据，统一设备数据的设备型号、设备类别及设备名称；规范的设备名称包括：柱上断路器、变压器、跌落保险、杆上支撑物(横担/拉线/拉盘)、架空绝缘导线、电力管井、站室及电缆等；

(1-2)设备模块化：将勘测结果数据中的各设备数据(包括变压器、柱上开关、双瓷瓶、门型杆、图标、图框等的设备数据)以及交叉跨越图录入到数据库中，并通过数据库的属性面板为不同的设备数据进行模块化分类，便于后期使用时直接调用模块；

(1-3)绘制复杂地形：在地处丘陵山地等边远地区的农村中，由于地形的复杂性，编号相邻的线杆往往要跨越深坑、河流、水池等，称为交叉跨越，两边海拔时常差距较大，交叉跨越物道路、树木、河流及通讯线均绘制于架空线上。将勘测结果数据中的跨越物距架空线的高度及跨越物类型(如通讯线、房屋等)录入交叉跨越图中的跨越物信息属性中，生成配网设计图。

(2)对配网设计图中的杆头类型进行标记，杆头类型标记在配网线路中设备均被分为新增、原有、换装和拆除四种状态，分别用不同颜色标示，在图4中明显可以看到改造后的图纸中有三种不同颜色。为满足材料配置的的需求，具体包括以下步骤：

(2-1)线路标号：对配网设计图中的配网线路，按照从左到右，从上到下的顺序进行编号，台变台区及配电室标示清晰；图4所示可以看到每一个设备都有自己的的编号；

(2-2)设备分类：农网线路地形天然的复杂性，使得线杆及其他设备种类繁多，《国家电网典型设计》中仅给出了常见的几种杆头及设备的相应设置，不能完全适用农村各类复杂地形的需要。现有设计方法一般采用现有类型组合基础上，造成资源重复报装、浪费。为提高设计质量，根据当地配电网相关统计值确定本次配网地区的气象区归属，然后选择符合该气象区要求的杆型及设备材料，得到设备分类结果。

具体可以根据《2016国家电网公司配电网工程典型设计》，结合当地历年大气温度、风速、覆冰厚度等统计值确定属于哪个气象区，然后选择符合要求的杆型及设备材料。

根据《2016国家电网公司配电网工程典型设计》，气象条件类型根据地域、温度、风速、覆冰厚度情况，可以按照下表确定：

表1气象区归属

在国网所给的ERP物料库中，结合具体应用地区，选择符合要求的物料。为保证设计质量的可靠性，在经过一年多的勘测测量中，考察村庄超过300个，包括地处太行山下的林州市所属山地乡村，邯郸所属丘陵地区乡村，漯河所属郊区平原地区乡村，洛阳所属嵩县深山乡村。在勘测基础上得出了24种适合农村应用的杆头类型，包括：纯低压直线、同杆低压直线、纯低压单排耐张、纯低压双排耐张杆、同杆低压耐张杆、纯低压终端杆、同杆低压终端、纯低压T型杆、同杆低压T型杆、高压直线杆、高压单排耐张杆、高压双排耐张杆、高压终端杆、低压单拉线、V型拉线、水平拉线、弓自拉线、墙上支架、门型杆、双瓷瓶、T接点、地埋电缆、380V下户线、220V下户线。

(3)建立活化材料模板，所述活化材料模板包括杆型和杆型对应的导线型号、导线长度及架空绝缘导线型号，具体包括以下步骤：

(3-1)建立不同杆型(即前述的24种适合农村应用的杆头类型)，对于每种杆型，计算导线长度：

首先通过计算悬点应力及档距：

档距是相邻两杆塔中心线之间的水平距离，弧垂是档距中央导线悬点连线至导线间的铅垂距离，最大弧垂是导线最低点与高悬点水平线间的铅垂距离，最小弧垂是导线最低点与低悬点水平线间的铅垂距离。

中点弧垂：悬点等高时，如图3所示，将式中的x以l/2代入，则中点弧垂f的精确计算式(悬链线式)为：

$y=\frac{{\mathrm{\σ}}_0}{g}ch\frac{gl}{2{\mathrm{\σ}}_0}-\frac{{\mathrm{\σ}}_0}{g}---\left(1\right)$

将式中的x以l/2代入，得中点弧垂的近似计算公式:

$f=\frac{g}{2{\mathrm{\σ}}_0}{\left(\frac{l}{2}\right)}^2=\frac{{\mathrm{gl}}^2}{8{\mathrm{\σ}}_0}---\left(2\right)$

任意点弧垂：如图2中P点弧垂可以表示为:

$\begin{array}{c}{f}_x=f-y=(\frac{{\mathrm{\σ}}_0}{g}ch\frac{gl}{2{\mathrm{\σ}}_0}-\frac{{\mathrm{\σ}}_0}{g})-(\frac{{\mathrm{\σ}}_0}{g}ch\frac{gx}{{\mathrm{\σ}}_0}-\frac{{\mathrm{\σ}}_0}{g})\\ =\frac{2{\mathrm{\σ}}_0}{g}sh\frac{g}{2{\mathrm{\σ}}_0}(\frac{l}{2}+x)sh\frac{g}{2{\mathrm{\σ}}_0}(\frac{l}{2}-x)=\frac{2{\mathrm{\σ}}_0}{g}sh\frac{{\mathrm{gl}}_a}{2{\mathrm{\σ}}_0}sh\frac{{\mathrm{gl}}_b}{2{\mathrm{\σ}}_0}\end{array}---\left(3\right)$

任意一点的弧垂近似计算:

$f_x=\frac{{\mathrm{gl}}^2}{8{\mathrm{\σ}}_0}-\frac{{\mathrm{gx}}^2}{2{\mathrm{\σ}}_0}=\frac{g}{2{\mathrm{\σ}}_0}(\frac{l}{2}+x)(\frac{l}{2}-x)=\frac{g}{2{\mathrm{\σ}}_0}{l}_a{l}_b---\left(4\right)$

悬点应力：将公式中的x以l/2代入，即得导线悬点应力的精确计算式：

${\mathrm{\σ}}_A={\mathrm{\σ}}_B={\mathrm{\σ}}_{0}ch\frac{gx}{{\mathrm{\σ}}_0}={\mathrm{\σ}}_{0}ch\frac{gl}{2{\mathrm{\σ}}_0}---\left(5\right)$

将公式中的x以l/2代入，即得悬点应力的近似计算式：

${\mathrm{\σ}}_A={\mathrm{\σ}}_B={\mathrm{\σ}}_0+\frac{g^2{x}^2}{2{\mathrm{\σ}}_0^2}={\mathrm{\σ}}_0+\frac{g^2{l}^2}{8{\mathrm{\σ}}_0^2}---\left(6\right)$

允许档距：在工程力学中许用应力按下式计算：《规程》规定，输电线路导线的设计安全系数不应小于2.5；架线安装时不应小于2.0。避雷线的安全系数宜大于导线的安全系数。

一般导线最低点应力不得大于导线的许用应力(即导线最低点安全系数K不得小于2.5)，则导线最低点的应力为则σ_p＝Kσ₀。

由式可见，导线悬点应力总是大于最低点的应力σ₀，而且档距越大，悬点应力越大。《规程》规定，导线悬点应力可比最低点的应力大10％，即

若以代入上式得允许档距计算式为

若以代入得允许档距计算式为

当K＝2.5时，则有

导线长度：将式中，x以l/2代入，导线长度为

$L=2L_x=2\frac{{\mathrm{\σ}}_0}{g}sh\frac{gl}{2{\mathrm{\σ}}_0}---\left(7\right)$

近似计算式：将上式近似为可得导线长度

$L=l+\frac{g^2{l}^3}{24{\mathrm{\σ}}_0^2}=l+\frac{8f^2}{3l}---\left(8\right)$

从理论上精确计算杆间导线长度，则采用以下公式：

$L=2L_x=2\frac{{\mathrm{\σ}}_0}{g}sh\frac{gl}{2{\mathrm{\σ}}_0}---\left(9\right)$

因此悬点等高时，计算杆间导线长度，则采用以下公式：

$L=l+\frac{g^2{l}^3}{24{\mathrm{\σ}}_0^2}=l+\frac{8f^2}{3l}---\left(10\right)$

悬点不等高时，杆间导线长度计算采用近似勾股定理：计算杆间导线长度，则采用以下公式：

$L=\sqrt{L^{\′2}+h^2}---\left(11\right)$

其中，L为导线长度，g为导线的比载，L'为悬点不等高时等效等高导线计算长度，由公式(a)计算得到，h为悬点铅直高度差，l代表两悬点距离，h和l从勘测结果数据中计算得到，K代表已知的最低点安全系数，σ₀代表最低点应力，σ₀为已知的导线瞬时综合破坏应力，g和σ₀均由根据用户负荷要求选择的导线型号决定。

(3-2)为每种杆型配置杆头材料和导线型号：根据步骤(2-2)确定的气象区以及步骤(3-1)确定的导线长度要求，确定架空绝缘导线型号，配置完毕得到活化材料模板，如图5所示。

(4)生成分类物料报表及总物料报表，如图6所示，即结合步骤(2-2)得到的设备分类结果以及步骤(3)建立的活化材料模板，生成分类物料报表及总物料报表。具体可直接将工程中的杆型数据导入，与活化材料模板匹配，即可生成设备详细分类的各种报表。

(5)进行工程概预算，生成物料概预算清单，即根据步骤(4)生成的图6所示的分类物料报表及总物料报表完成工程概预算，生成工程需求的概预算清单。可将计算方法写入系统，导入图7所示的概算模板和材料清单后自动生成。生成的概算统计表包括：20kV及以下配电网工程总汇总表、20kV及以下配电网工程总概算表、20kV及以下配电网安装工程专业汇总表、20kV及以下配电网建筑工程专业汇总表、20kV及以下配电网安装工程概算表、20kV及以下配电网建筑工程概算表、安装工程费用计算表、建筑工程费用计算表、编制年价差表及其他费用计算表。

(6)将物料概预算清单在国网物料系统挂接；

(7)根据物料概预算清单完善施工图纸，根据施工图纸施工，施工完成后绘制竣工图纸；

(8)利用施工图纸和竣工图纸进行工程评价，并将工程入库(即将工程纳入入国网固定资产系统)：即将竣工图纸与施工图纸对比，每处差异改动均输入材料模板，得出概算差异平衡表，以对工程实际花费与概算对比，作出工程设计评价，评价完毕后，将工程纳入国网固定资产系统。

Claims (7)

1.一种适用于农网升级改造的标准化配网方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将勘测结果数据转化为标准的配网设计图；

(2)对配网设计图中的杆头类型进行标记；

(3)建立活化材料模板；

(4)生成分类物料报表及总物料报表；

(5)进行工程概预算，生成物料概预算清单；

(6)将物料概预算清单在国网物料系统挂接；

(7)根据物料概预算清单完善施工图纸，根据施工图纸施工，施工完成后绘制竣工图纸；

(8)利用施工图纸和竣工图纸进行工程评价，并将工程入库。

2.根据权利要求1所述的适用于农网升级改造的标准化配网方法，其特征在于：步骤(1)所述的将勘测结果数据转化为标准的配网设计图，包括以下步骤：

(1-1)设备型号规范化：规范勘测结果数据中的设备数据，统一设备数据的设备型号、设备类别及设备名称；

(1-2)设备模块化：将勘测结果数据中的各设备数据以及交叉跨越图录入到数据库中，并通过数据库的属性面板为不同的设备数据进行模块化分类；

(1-3)绘制复杂地形：将勘测结果数据中的跨越物距架空线的高度及跨越物类型录入交叉跨越图中的跨越物信息属性中，生成配网设计图。

3.根据权利要求1所述的适用于农网升级改造的标准化配网方法，其特征在于：步骤(2)所述对配网设计图中的杆头类型进行标记包括以下步骤：

(2-1)线路标号：对配网设计图中的配网线路，按照从左到右，从上到下的顺序进行编号，台变台区及配电室标示清晰；

(2-2)设备分类：根据当地配电网相关统计值确定本次配网地区的气象区归属，然后选择符合该气象区要求的杆型及设备材料，得到设备分类结果。

4.根据权利要求3所述的适用于农网升级改造的标准化配网方法，其特征在于：步骤(3)所述建立活化材料模板，所述活化材料模板包括杆型和杆型对应的导线型号、导线长度及架空绝缘导线型号，具体包括以下步骤：

(3-1)建立不同杆型，对于每种杆型，计算导线长度：

悬点等高时，计算杆间导线长度，则采用以下公式：

$L=l+\frac{g^2{l}^3}{24{\mathrm{\σ}}_0^2}---\left(a\right)$

悬点不等高时，计算杆间导线长度，则采用以下公式：

$L=\sqrt{L^{\′2}+h^2}---\left(b\right)$

其中，L为导线长度，g为导线的比载，L'为悬点不等高时等效等高导线计算长度，由公式(a)计算得到，h为悬点铅直高度差，l代表两悬点距离，h和l从勘测结果数据中计算得到，K代表已知的最低点安全系数，σ₀代表最低点应力，σ₀为已知的导线瞬时综合破坏应力，g和σ₀均由根据用户负荷要求选择的导线型号决定；

(3-2)为每种杆型配置杆头材料和导线型号：根据步骤(2-2)确定的气象区以及步骤(3-1)确定的导线长度要求，确定架空绝缘导线型号，配置完毕得到活化材料模板。

5.根据权利要求1所述的适用于农网升级改造的标准化配网方法，其特征在于：步骤(4)所述生成分类物料报表及总物料报表，即结合步骤(2-2)得到的设备分类结果以及步骤(3)建立的活化材料模板，生成分类物料报表及总物料报表。

6.根据权利要求1所述的适用于农网升级改造的标准化配网方法，其特征在于：步骤(5)所述进行工程概预算，即根据步骤(4)生成的分类物料报表及总物料报表完成工程概预算，生成工程需求的概预算清单。

7.根据权利要求1所述的适用于农网升级改造的标准化配网方法，其特征在于：步骤(8)所述利用工程施工图纸和竣工图纸进行工程评价，并将工程入库，是将竣工图纸与施工图纸对比，每处差异改动均输入材料模板，得出概算差异平衡表，以对工程实际花费与概算对比，作出工程设计评价，评价完毕后，将工程纳入国网固定资产系统。