CN109559250A - 一种城市配电网网格化规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市配电网网格化规划方法。本发明采用的方法包括步骤：1)基本数据分析；2)网格划分和空间布局负荷预测；3)根据当前电网的负荷预测结果和规划目标，确定配电网规划设计；将配电网规划设计与配电网的规划目标进行对比，然后分析规划效果。相比于传统的配电网规划方法，本发明能够大大提高规划指标，并且使得配电网目标网络框架强，供电范围清晰，供电可靠性高。

Description

一种城市配电网网格化规划方法

技术领域

本发明属于配电网规划领域，具体地说是一种城市配电网网格化规划方法。

背景技术

配电网是电网的重要组成部分，也是该地区重要的基础设施。保障配电网为地区经济社会发展提供优质供电，提高人民生活水平，是配电网规划面临的主要问题。

目前，在配电网发展过程中，由于配电网规划与城市规划缺乏有效结合，规划深度不足，主要配电网项目分散，建设时间序列不确定，配电网建设难度大、路径资源稳定等客观事实严重影响了配电网的开发和建设。要扭转这种局面，就必须寻找一种新的配电网规划方法，形成一种具有约束力的区域电网规划方法，以实现区域经济发展的有效主导作用。

现有的配电网规划方法很多。随着数学、运筹学和计算机科学与技术的发展，出现了越来越多的新方法和新理论，并逐渐应用于配电网规划。目前，配电网规划的研究方法主要有两种：启发式优化方法和数学优化方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种城市配电网网格化规划方法，其能大大提高规划指标，且使得配电网目标网络框架更强，供电范围更清晰，供电可靠性高。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种城市配电网网格化规划方法，其包括步骤：

1)基本数据分析；

2)网格划分和空间布局负荷预测；

3)根据当前电网的负荷预测结果和规划目标，确定配电网规划设计；将配电网规划设计与配电网的规划目标进行对比，然后分析规划效果。

本发明提出了一种基于网格的城市配电网规划方法。首先，在分析区域经济社会发展目标和配电网现状的基础上，根据配电网规划的相关目标，对地区进行了划分和分类。然后，基于电网布局进行负荷预测，确定与该地区当前规划相对应的饱和负荷。最后，根据当前电网的负荷预测结果和规划目标，确定了规划网格的目标网格和过渡网格。

作为上述方法的补充，步骤1)中，所述的基本数据分为两大类：一是当前配电网的基本数据，包括与配电设备有关的数据以及配电网网格结构的相关数据；二是区域发展的总体规划和详细的规划数据。

作为上述方法的补充，与配电设备有关的数据包括配电线路的长度、变压器的数目、线路和变压器的负载率。

作为上述方法的补充，配电网网格结构的相关数据包括架空线路的接通率、架空线路的数目和线路的N-1通过率。

作为上述方法的补充，步骤2)中，所述的网格划分包括为大区域划分和小区域划分。

作为上述方法的补充，所述大区域划分分为两种方式，第一种：在规划区内，大区域分为乡、功能区和大公园；第二种：根据区域经济发展的条件、当前的发展深度和功能定位，将大区域划分为小区域，原则上大区域不超过100平方公里。

作为上述方法的补充，小区域划分分为两种方式，第一种：在大范围内，根据一般规则或控制规则，将小区域划分为村庄、街道和小公园，原则上，面积不应超过15平方公里；第二种：根据地区的位置、发展的深度和电网的条件，适度合并居民住宅区，原则上，一个居民住宅区应包含或有110kV或以上变电站的规划。

作为上述方法的补充，步骤2)中，所述的空间布局负荷预测为：通过网格划分原则，基于电网布局进行负荷预测，确定与该地区当前规划相对应的饱和负荷；根据收集到的详细控制方案，对不同土地利用性质和开发深度的地块进行空间负荷预测，明确各电网的空间负荷分布，所述的负荷预测包括长期负荷预测和短期负荷预测。

作为上述方法的补充，所述的长期负荷预测包括以下步骤：

第一步，按照城市中心区的管理范围进行负荷分类，并根据土地利用的性质对土地进行划分；

第二步，对已充分开发的同类型负荷密度进行调查，并将这些负荷密度指标作为确定规划区负荷密度指标的主要依据；；同时，结合当地的实际情况，建立具有明显地域特色的产业、住宅分类体系；

第三步，根据不同行业负荷指标的选择结果，根据规划用地的容积率预测负荷分布，计算总负荷和分类负荷。

作为上述方法的补充，所述的短期负荷预测包括以下步骤：

考虑到建设现状、规划情况和各区块的开发深度，对建设区的现有负荷水平和长期负荷计算结果进行比较，形成逐年的负荷预测；在新区，根据用户开发时间序列和长期负荷计算结果，逐年选择不同的饱和度，为先开发区域选择较大的饱和度，对后期的地块选择较小的饱和度，形成逐年的负荷预测；半建成区的负荷预测根据新区和建成区的情况，每年进行一次预测。

相比于传统的配电网规划方法，本发明能够大大提高规划指标，并且使得配电网目标网络框架强，供电范围清晰，供电可靠性高。

附图说明

图1为本发明城市配电网网格化规划方法的流程图；

图2为本发明负荷预测方法架构图；

图3为本发明应用例中杭州市某小区电网规划图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明是以电力需求为导向，根据一定的原则，考虑行政区划、区域经济发展状况、当前发展深度和功能定位，将配电网划分为大面积、小区、区块等相对独立的供电区域。基于网格的配电网规划就是基于这些“网格”作为规划和管理的基本单元，实现“一网一计划”。

本发明为一种城市配电网网格化规划方法，如图1所示，其包括步骤：

S1，基本数据分析。

基于网格的配电网规划方法的实施步骤中，需要一些基本数据的分析，基础数据分析是实施基于网格的配电网规划的基础。基本数据分为两大类：一是当前配电网的基本数据，包括与配电设备有关的数据(如配电线路的长度、变压器的数目、线路和变压器的负载率)以及配电网网格结构的相关数据(如架空线路的接通率、架空线路的数目、线路的N-1通过率)；二是区域发展的总体规划和详细的规划数据的控制。其中，负荷预测是根据区域法规或控制规则中有关土地性质和建筑面积的数据进行的。配电网规划有两大关键技术：一是网格划分技术，二是基于网格的空间负荷预测技术。

S2，网格划分原则

电网划分的目的是增强配电网的自愈管理能力，简化从配电网规划设计到调度运行的管理难度，提高管理效率。按照区域大小，网格划分原则有两类：

S21：大区域划分原则

大区域划分原则一般分为两种方式，第一种：在规划区内，大的区域分为乡、功能区和大公园。第二种：根据区域经济发展的条件、当前的发展深度和功能定位，将大区域划分为小区域，原则上大区域不应超过100平方公里。

S22：小区域划分原则

小区域划分原则一般分为两种方式，第一种：在大范围内，根据一般规则或控制规则，将小区划分为村庄、街道和小公园。原则上，面积不应超过15平方公里。第二种：根据地区的位置、发展的深度和电网的条件，适度合并住宅区。原则上，一个居民区应包含或有110kV或以上变电站的规划。

S3，空间布局负荷预测。

通过S2中网格划分原则，基于电网布局进行负荷预测，确定与该地区当前规划相对应的饱和负荷。

如图2所示。

通常的负荷预测方法，分为两类：基于历史用电量和负荷预测的研究以及电力负荷直接预测。在网格划分的基础上，对空间布局的负荷进行预测。根据收集到的详细控制方案，对不同土地利用性质和开发深度的地块进行空间负荷预测，明确各电网的空间负荷分布。

S31：长期负荷预测。长期负荷预测，包括以下步骤：

第一步：按照城市中心区的管理范围进行负荷分类，并根据土地利用的性质对土地进行划分。

第二步：对已充分开发的同类型负荷密度进行调查，并将这些负荷密度指标作为确定规划区负荷密度指标的主要依据。同时，应结合当地的实际情况，建立具有明显地域特色的产业、住宅等分类体系。

第三步：根据不同行业负荷指标的选择结果，根据规划用地的容积率预测负荷分布，计算总负荷和分类负荷。

S32：短期负荷预测。短期负荷预测的说明如下：

考虑到建设现状、规划情况和各区块的开发深度，对建设区的现有负荷水平和长期负荷计算结果进行了比较，形成了逐年的负荷预测。在新区，根据用户开发时间序列和长期负荷计算结果，逐年选择不同的饱和度，为先开发区域选择较大的饱和度，对后期的地块选择较小的饱和度，形成逐年的负荷预测。半建成区的负荷预测可以根据新区和建成区的情况，每年进行一次又一次的预测。

S4，根据当前电网的负荷预测结果和规划目标，确定配电网规划设计。将配电网规划设计与配电网的规划目标进行对比，然后分析规划效果。

配电网一般的规划目标如下：

配电网规划必须满足供电可靠性以及电压合格率的要求。其总体目标如表1所示。

表1供电可靠性和电压合格率规划指标

供电区	供电可靠性	电压合格率
			A	平均每年停电时间不超过1小时	99.9％
B	平均每年停电时间不超过2小时。	99.8％
			C	平均每年停电时间不超过3小时。	99.6％
D	平均每年停电时间不超过4小时。	99.5％
			E	满足基本用电需求	99.2％

为了进一步提高配电网的供电水平，满足规划区经济社会发展的高可靠性要求，根据规划的总体目标，工作重点是提高供电容量，优化电网结构，降低电网设备故障率，提高配电网自动化水平。具体工作目标如下：

提高供电能力：配电网必须有足够的相对稳定可靠的供电，以满足日益增长的电力需求。各分区的配电网供电范围一般清晰，不存在重叠，分区配电网的供电范围将随着新的高压变电所和负荷的增加而调整。

装备水平：干线的主线段应根据长远规划选择，以确保不需要更换相当长的时间。结合海沟的施工，将原架空线路改造成地面。

配电自动化：配电自动化的覆盖率为100％，交换机站、环网机柜、电缆支路箱和列交换机是三种远程功能，光纤通信覆盖率为100％。

用户负载访问规范：根据新用户的实际装机容量，选择相应的电压等级，合理调整用户的供电方式，严格控制专用线路的数量。当用户接入容量在6000kVA及以上时，可由变电站专用线路供电。当用户接入容量为3000-6000kVA时，由10kV开关站专用线路供电。当用户接入容量小于3000kVA时，公共电网由环网单元连接。

应用例

为使本领域技术人员更好地理解本发明，将该发明方法应用于杭州市某小区的网格规划，来验证本发明所提方法的有效性。

1、规划区网格划分

该区域属于B型供电区域，根据网格划分原则，将该区域划分为6个网格，如图3所示。

2、负荷预测

通过对该地区配电网现状的分析和总结，表2给出了该地区配电网的主要指标。从表中可以看出，该地区与一流配电网在接通率、N-1通过率、平均供电半径、中压线路绝缘率和平均容量等方面存在较大差距。

使用负荷密度指数法，该地区的目标年负荷预测结果如表3所示。根据趋势外推法，2022年该地区的负荷预测结构如表4所示。

表2.配电网主要指标

表3.该地区目标年负荷预测结果

表4. 2022年负荷预测结果

3、目标网络框架和过渡网络框架的构建

根据“配电网规划设计技术规范”，B型供电区中压接线方式见表5。

考虑到该地区的发展方向，采用双环型和单环型两种方式构建目标网格。详情见表6。如表6所示，该地区中压配电网共有26条中压线路，连接方式为单电缆网和双环网。在N-1情况下，单回中压线路的供电容量为4MW，该地区中压线路的平均负荷率为34％，供电裕度较大。中压配电网过渡电网共有14条中压线路，接线方式为单电缆网和双环网。在N-1情况下，单回中压线路的供电容量为4MW，该地区中压线路的平均负荷率为32％，供电裕度较大。

表5.中压配电网目标电网结构推荐表

表6.中压配电网目标电网/过渡电网的现状

4、规划效果评价

该地区中压配电网的主要指标比较见表7。通过规划，配电网中压线路供电范围明确，配电网结构强，供电可靠性高，主要指标均达到一级配电网水平，验证了基于网格的规划方法的有效性。

表7.配电网主要规划指标的比较

本发明实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (10)

1.一种城市配电网网格化规划方法，其特征在于，包括步骤：

1)基本数据分析；

2)网格划分和空间布局负荷预测；

3)根据当前电网的负荷预测结果和规划目标，确定配电网规划设计；将配电网规划设计与配电网的规划目标进行对比，然后分析规划效果。

2.根据权利要求1所述的城市配电网网格化规划方法，其特征在于，步骤1)中，所述的基本数据分为两大类：一是当前配电网的基本数据，包括与配电设备有关的数据以及配电网网格结构的相关数据；二是区域发展的总体规划和详细的规划数据。

3.根据权利要求2所述的城市配电网网格化规划方法，其特征在于，与配电设备有关的数据包括配电线路的长度、变压器的数目、线路和变压器的负载率。

4.根据权利要求2所述的城市配电网网格化规划方法，其特征在于，配电网网格结构的相关数据包括架空线路的接通率、架空线路的数目和线路的N-1通过率。

5.根据权利要求2所述的城市配电网网格化规划方法，其特征在于，步骤2)中，所述的网格划分包括为大区域划分和小区域划分。

6.根据权利要求5所述的城市配电网网格化规划方法，其特征在于，所述大区域划分分为两种方式，第一种：在规划区内，大区域分为乡、功能区和大公园；第二种：根据区域经济发展的条件、当前的发展深度和功能定位，将大区域划分为小区域，原则上大区域不超过100平方公里。

7.根据权利要求5所述的城市配电网网格化规划方法，其特征在于，小区域划分分为两种方式，第一种：在大范围内，根据一般规则或控制规则，将小区域划分为村庄、街道和小公园，原则上，面积不应超过15平方公里；第二种：根据地区的位置、发展的深度和电网的条件，适度合并居民住宅区，原则上，一个居民住宅区应包含或有110kV或以上变电站的规划。

8.根据权利要求2所述的城市配电网网格化规划方法，其特征在于，步骤2)中，所述的空间布局负荷预测为：通过网格划分原则，基于电网布局进行负荷预测，确定与该地区当前规划相对应的饱和负荷；根据收集到的详细控制方案，对不同土地利用性质和开发深度的地块进行空间负荷预测，明确各电网的空间负荷分布，所述的负荷预测包括长期负荷预测和短期负荷预测。

9.根据权利要求8所述的城市配电网网格化规划方法，其特征在于，所述的长期负荷预测包括以下步骤：

第一步，按照城市中心区的管理范围进行负荷分类，并根据土地利用的性质对土地进行划分；

第二步，对已充分开发的同类型负荷密度进行调查，并将这些负荷密度指标作为确定规划区负荷密度指标的主要依据；；同时，结合当地的实际情况，建立具有明显地域特色的产业、住宅分类体系；

第三步，根据不同行业负荷指标的选择结果，根据规划用地的容积率预测负荷分布，计算总负荷和分类负荷。

10.根据权利要求8所述的城市配电网网格化规划方法，其特征在于，所述的短期负荷预测包括以下步骤：

考虑到建设现状、规划情况和各区块的开发深度，对建设区的现有负荷水平和长期负荷计算结果进行比较，形成逐年的负荷预测；在新区，根据用户开发时间序列和长期负荷计算结果，逐年选择不同的饱和度，为先开发区域选择较大的饱和度，对后期的地块选择较小的饱和度，形成逐年的负荷预测；半建成区的负荷预测根据新区和建成区的情况，每年进行一次预测。