CN106374460A - 一种基于负荷矩裕度的中压馈线开断位置优选方法 - Google Patents

一种基于负荷矩裕度的中压馈线开断位置优选方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于负荷矩裕度的中压馈线开断位置优选方法。将网架拓扑结构简化为所有负荷集约分布挂接在一条主干线路上的单辐射拓扑型式；结合规划变电站布点及馈线网络拓扑，拟定分断点备选方案；选取主干线路中线径最大的线路型号作为馈线基准线型，分别计算各方案下最严重工况下的两侧馈线负荷矩值，并与基准线型对应功率因数下的负荷矩阈值比对，以获得对应方案实施后的总负荷矩裕度；最后，根据各备选方案总负荷矩裕度的比较结果，选取总负荷矩裕度最大的方案作为推荐开断点。本发明便于配网设计人员结合网架拓扑与负荷空间分布情况，在解决线路末端低电压问题的同时，为区域负荷发展预留足够增长裕度，避免未来短期内的重复建设而造成资源浪费。

Description

一种基于负荷矩裕度的中压馈线开断位置优选方法
技术领域
本发明涉及一种中压馈线开断位置选择方法，特别是一种基于负荷矩裕度的中压馈线开断位置优选方法。
背景技术
近年来，受益于“家电下乡”等惠民政策，居民生活品质得到显著提升，对配电网的供电能力与供电质量提出更高要求；但随着各种电器使用量快速增长，造成部分中压馈线在供电半径小于15km的情况下，末端仍出现“低电压”问题，影响居民日常生产生活用电。针对存在供电问题的长线路，电网企业根据周边规划的变电站布点，考虑将存在供电问题的馈线开断接入新建变电站。
由于没有明确的技术原则指导，以及关于中压馈线开断接入新建变电站的具体优化研究鲜有涉及，所以实际配网建设中，具体开断点主要由设计人员按就近原则并顾及开断两端负荷量值均衡而确定，而缺少适用的理论辅助分析方法。中压网络拓扑与负荷分布情况对馈线末端电压影响显著，而现有技术、方法在实施过程中只单纯考虑负荷值大小，未将其从时空角度纳入统筹分析，即使开断点左右两侧的负荷值相等，但由于各负荷分布位置不同，两侧的末端电压水平也将不同，结果可能造成一侧馈线所含的负荷裕度不足，一方面不适应区域近期发展，另一方面又易引发新的电压质量问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，而提供一种根据实际中压馈线网络拓扑与负荷空间分布情况，分析各拟定开断方案的负荷矩裕度，以解决因供电线路长造成的低电压问题，并预留负荷裕度适应规划用户接入与周边负荷发展的一种基于负荷矩裕度的中压馈线开断位置优选方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于负荷矩裕度的中压馈线开断位置优选方法，包括如下步骤，
S1：将网架拓扑结构简化为所有负荷集约分布挂接在一条主干线路上的单辐射拓扑型式，其中原网架结构为辐射型或运行时采用放射式的结构型式的中压馈线，即分支线在与主干线的连接点上用一个汇集的大负荷表示；
S2：根据规划变电站布点及馈线网络拓扑，拟定分断点备选方案；
S3：选取主干线路中线径最大的线路型号作为馈线基准线型，分别计算各方案下最严重工况下的两侧馈线负荷矩值F1计算、F2计算；获得基准线型对应功率因数下的负荷矩阈值F阈值；求解对应方案实施后的总负荷矩裕度△F，其中△F＝2×F阈值-F1计算-F2计算；
S4：比较各备选方案总负荷矩裕度，选取总负荷矩裕度最大的方案作为开断点，其表示此方案下，两侧馈线具有最佳负荷裕度，避免产生低电压的同时，可更好地适应沿线供电区域负荷发展。
在本发明一实施例中，所述网架拓扑结构简化是根据馈线各杆塔长度、型号、挂接配变的容量及其位置，结合负荷分布密度与配变集中程度，将整线路用户负荷进行分配简化。
在本发明一实施例中，所述负荷矩阈值为对应功率因数下，10kV三相供电线路在电压降7％时的负荷矩。
在本发明一实施例中，基准线型对应功率因数下的负荷矩阈值F阈值计算方法如下：查表获得对应导线型号线路的单位阻抗(R0+jX0)，在额定电压Un供电下，当其所带负荷与功率因数分别为P和在供电长度l一定的情况下，可求得线路单位负荷矩下的线路损耗△u0％将末端电压允许最大偏差η代入下式
即可求得保证线路末端电压质量，满足最低允许电压时基准线型线路的负荷矩阈值F阈值。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明引入负荷矩裕度计算，将其应用于中压馈线开断位置的优选分析研究，其便于配网设计人员结合网架拓扑与负荷空间分布情况，搜寻最优的开断方案，在解决线路末端低电压问题的同时，为区域负荷发展预留足够增长裕度，避免未来短期内的重复建设而造成资源浪费，并作为供电区域内经济稳步发展的可靠保障。
附图说明
图1是本发明中一种基于负荷矩裕度的中压馈线开断位置优选方法布局流程图。
图2是本发明中实际中压馈线拓扑简化后的主干线接线示意图。
图3是本发明实施例1中备选方案一主干线接线的开断位置示意图。
图4是本发明实施例1中备选方案二主干线接线的开断位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
本发明的一种基于负荷矩裕度的中压馈线开断位置优选方法，包括如下步骤，
S1：将网架拓扑结构简化为所有负荷集约分布挂接在一条主干线路上的单辐射拓扑型式，其中原网架结构为辐射型或运行时采用放射式的结构型式的中压馈线，即分支线在与主干线的连接点上用一个汇集的大负荷表示；
S2：根据规划变电站布点及馈线网络拓扑，拟定分断点备选方案；
S3：选取主干线路中线径最大的线路型号作为馈线基准线型，分别计算各方案下最严重工况下的两侧馈线负荷矩值F1计算、F2计算；获得基准线型对应功率因数下的负荷矩阈值F阈值；求解对应方案实施后的总负荷矩裕度△F，其中△F＝2×F阈值-F1计算-F2计算；
S4：比较各备选方案总负荷矩裕度，选取总负荷矩裕度最大的方案作为开断点，其表示此方案下，两侧馈线具有最佳负荷裕度，避免产生低电压的同时，可更好地适应沿线供电区域负荷发展。
所述网架拓扑结构简化是根据馈线各杆塔长度、型号、挂接配变的容量及其位置，结合负荷分布密度与配变集中程度，将整线路用户负荷进行分配简化。
所述负荷矩阈值为对应功率因数下，10kV三相供电线路在电压降7％时的负荷矩。
基准线型对应功率因数下的负荷矩阈值F阈值计算方法如下：查表获得对应导线型号线路的单位阻抗(R0+jX0)，在额定电压Un供电下，当其所带负荷与功率因数分别为P和在供电长度l一定的情况下，可求得线路单位负荷矩下的线路损耗△u0％将末端电压允许最大偏差η代入下式
即可求得保证线路末端电压质量，满足最低允许电压时基准线型线路的负荷矩阈值F阈值。
实施例一
如图1-4所示，一种基于负荷矩裕度的中压馈线开断位置优选方法，将网架拓扑结构简化为所有负荷集约分布挂接在一条主干线路上的单辐射拓扑型式，其中原网架结构为辐射型或运行时采用放射式的其它结构型式的中压馈线，即分支线在与主干线的连接点上用一个汇集的大负荷表示；根据规划变电站布点及馈线网络拓扑，拟定分断点备选方案；选取主干线路中线径最大的线路型号作为馈线基准线型，分别计算各方案下最严重工况下的两侧馈线负荷矩值F1计算、F2计算；获得基准线型对应功率因数下的负荷矩阈值F阈值；求解对应方案实施后的总负荷矩裕度△F，其中△F＝2×F阈值-F1计算-F2计算；比较各备选方案总负荷矩裕度，选取总负荷矩裕度最大的方案作为开断点，其表示此方案下，两侧馈线具有最佳负荷裕度，避免产生低电压的同时，可更好地适应沿线供电区域负荷发展。
以某110kV变电站10kV馈线610为例阐述开断位置优选思路在实际中的分析应用，目前A乡镇主要由该610线路与35kV变电站的一回10kV线路供电，供电半径达24.4km，导线截面主要为240mm2、150mm2和70mm2等，610线主要相关线路型号、长度及该线路末端挂接负荷如表1所示，线路末端存在严重电压质量问题。根据周边工业园区发展，近期A乡镇电网规划投运一座110kV变电站，拟将610线开断接入新建变电站，以彻底消除A镇内的低电压现象。
表1 610线路及负荷参数
线路标号 线型 负荷值/kW 线长/km
A2 LGJ-240 283.5 4.35
A3 LGJ-240 412.5 9.04
A4 LGJ-240 315 1.75
A5 LGJ-240 402 0.66
A6 LGJ-240 321 2.58
A7 LGJ-240 346.5 3.32
A8 LGJ-240 376.5 2.71
A41 LGJ-150 166.5 0.32
A42 LGJ-150 198 0.94
A43 LGJ-70 196.5 0.88
A44 LGJ-70 153 0.85
规划变电站投运后，形成一回611线与610线互联，另外形成一回612线供剩余开断负荷。通过现状可知，规划的611线所供负荷相对较集中，当其全部由610线转供时，对610线的供电能力要求更高，所以以611线首端出线故障时，全线负荷由610线进行转供这一工况下的负荷矩来分析开断点的选取效果，达到新建联络线路负荷优化割接的目的。根据10kV610线路拓扑结构、负荷分布及新建变电站规划站址，初步提出两种备选开断方案：1)在A3杆与A4杆之间进行开断；2)在A4杆与A5杆之间进行开断。
方案一：将开断点设置于A3杆与A4杆之间。新立杆塔A4'，并将P3所带负荷转接至A4'杆，由此馈线610和612线路及负荷参数分别如表2、3所示。
表2方案一馈线610线路及负荷参数
线路标号 线型 负荷值/kW 线长/km
A2 LGJ-240 283.5 4.35
A3 LGJ-240 412.5 9.04
A4' LGJ-240 315 1.75
表3方案一馈线612线路及负荷参数
线路标号 线型 负荷值/kW 线长/km
A4 LGJ-240 1029 3.25
A5 LGJ-240 402 0.66
A6 LGJ-240 321 2.58
A7 LGJ-240 346.5 3.32
A8 LGJ-240 376.5 2.71
方案二：将开断点设置于A4杆与A5杆之间。此方案下，馈线610和612线路及负荷分布情况分别如表4、5所示。
表4方案二馈线610线路及负荷参数
线路标号 线型 负荷值/kW 线长/km
A2 LGJ-240 283.5 4.35
A3 LGJ-240 412.5 9.04
A4 LGJ-240 315 1.75
A41 LGJ-150 166.5 0.32
A42 LGJ-150 198 0.94
A43 LGJ-70 196.5 0.88
A44 LGJ-70 153 0.85
表5方案二馈线612线路及负荷参数
线路标号 线型 负荷值/kW 线长/km
A5 LGJ-240 402 3.91
A6 LGJ-240 321 2.58
A7 LGJ-240 346.5 3.32
A8 LGJ-240 376.5 2.71
选择LGJ-240为基准线型，其输送负荷矩阈值为33.2MW·km，通过计算两种开断方案的负荷矩计算结果如表6所示，由其可知，各方案的610与612线的负荷矩值均小于输送负荷矩阈值，说明两方案均可消除末端低电压，另外方案一可以保证塔兜线故障时负荷的转供，且具有比方案二更佳的负荷矩裕度，同时在同等负荷条件下，方案一线路损耗更小，降低长期运行造成的线路损耗，经济性优，所以推荐方案一作为后续相关项目实施的开断点。
表6两备选方案负荷矩计算结果单位：MW·km
项目 方案一 方案二
610线(F1计算) 11.5 24.1
612线(F2计算) 15.1 11.8
合计(F1计算+F2计算) 26.6 35.9
负荷矩裕度(ΔF) 39.8 30.5
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于负荷矩裕度的中压馈线开断位置优选方法，其特征在于：包括如下步骤，
S1：将网架拓扑结构简化为所有负荷集约分布挂接在一条主干线路上的单辐射拓扑型式，其中原网架结构为辐射型或运行时采用放射式的结构型式的中压馈线，即分支线在与主干线的连接点上用一个汇集的大负荷表示；
S2：根据规划变电站布点及馈线网络拓扑，拟定分断点备选方案；
S3：选取主干线路中线径最大的线路型号作为馈线基准线型，分别计算各方案下最严重工况下的两侧馈线负荷矩值F1计算、F2计算；获得基准线型对应功率因数下的负荷矩阈值F阈值；求解对应方案实施后的总负荷矩裕度△F，其中△F＝2×F阈值-F1计算-F2计算；
S4：比较各备选方案总负荷矩裕度，选取总负荷矩裕度最大的方案作为开断点，其表示此方案下，两侧馈线具有最佳负荷裕度，避免产生低电压的同时，可更好地适应沿线供电区域负荷发展。
2.根据权利要求1所述的一种基于负荷矩裕度的中压馈线开断位置优选方法，其特征在于：所述网架拓扑结构简化是根据馈线各杆塔长度、型号、挂接配变的容量及其位置，结合负荷分布密度与配变集中程度，将整线路用户负荷进行分配简化。
3.根据权利要求1所述的一种基于负荷矩裕度的中压馈线开断位置优选方法，其特征在于：所述负荷矩阈值为对应功率因数下，10kV三相供电线路在电压降7％时的负荷矩。
4.根据权利要求1所述的一种基于负荷矩裕度的中压馈线开断位置优选方法，其特征在于：基准线型对应功率因数下的负荷矩阈值F阈值计算方法如下：查表获得对应导线型号线路的单位阻抗(R0+jX0)，在额定电压Un供电下，当其所带负荷与功率因数分别为P和在供电长度l一定的情况下，可求得线路单位负荷矩下的线路损耗将末端电压允许最大偏差η代入下式
即可求得保证线路末端电压质量，满足最低允许电压时基准线型线路的负荷矩阈值F阈值。
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