CN112633605A - 一种城市配电网规划方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种城市配电网规划方法，所述的方法包括以下步骤：步骤1）：电网现状及指标分析；步骤2）：负荷地理分布预测；步骤3）：明确规划原则及内容；明确规划原则及内容包括以下步骤：步骤4）：规划设计；根据步骤3）进行规划设计和实现；步骤5）：规划结果评估；根据步骤4）对规划结果进行负荷增长评价、运行指标评价等多方面的评价；步骤6）：判断是否满足规划目标；判断评估结果是否满足预期规划目标，若判断结果为是，则该规划设计符合要求；若判断结果为否，则进行优化规划后并继续进行规划设计，直至满足规划目标；本发明具有灵活性高、电网运行可靠性高、提高管理效率的优点。

Description

一种城市配电网规划方法
技术领域
本发明属于配电网规划技术领域，具体涉及一种城市配电网规划方法。
背景技术
城市配电网直接面向广大电力用户，是供电企业与电力用户联系的纽带，随着社会经济发展和人民生活质量的提高，城市配电网发展规模越来越大，网络结构越来越复杂，对供电可靠性、电能质量和服务质量等主要生产经营指标提出了越来越高的要求，供电企业在面临市场经济的竞争中，也迫切需要提高自身的经济效益，配电网常规、传统的管理方法和手工管理手段已经难以满足这些要求，在加强城市配电网规划和建设的同时，必须提升城市配电网的自动化水平和管理水平，提高供电可靠性和电能质量，提高对用户的服务质量，提高供电企业自身的经济效益；因此，提供一种灵活性高、电网运行可靠性高、提高管理效率的一种城市配电网规划方法是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种灵活性高、电网运行可靠性高、提高管理效率的一种城市配电网规划方法。
本发明的目的是这样实现的：一种城市配电网规划方法，所述的方法包括以下步骤：
步骤1)：电网现状及指标分析；电网现状及指标分析包括电网现状分析和指标分析，电网现状分析包括高压电源分布情况、地方电源分布情况、网架结构及运行方式分析、线路运行年限、维护现状及运行率情况分析、变电站负荷分布及容载比情况分析、电网运行指标现状；指标分析包括设备水平分析、设备运行水平分析；
步骤2)：负荷地理分布预测；负荷地理分布预测包括以下步骤：
2-1：电量总量和最大负荷总量预测：用于衡量高压电源总量规划的合理性和初步测算规划期内需新建输变电设施的规模，同时也是负荷地理分布预测的基础；
2-2：负荷地理分布预测：用于衡量高压电源分布的合理性，确定城市各供电区域规划期内的负荷增长情况，是高压电源供电分区划定、线路布置和供电范围确定的依据；
2-3：分区负荷预测：包括分区电量预测和分区最大负荷预测；
2-4：负荷预测精度满足电网规划的偏差在[-10％，30％]之间的要求；
步骤3)：明确规划原则及内容；明确规划原则及内容包括以下步骤：
3-1：规划技术原则的确定：包括网架结构、线路选型、变压器及开关设备选型、二次系统应达到的技术要求；
3-2：电气测算规划：包括潮流计算和短路电流测算，潮流计算的目的是测算网络在最恶劣的条件下是否会有线路过载、节点电压越限情况；距恒压源越近，短路电流越大，因此短路电流测算中的短路电流(或短路容量)仅测算高压站母线三相短路时的短路电流，而短路电流的上限取决于断路器断流容量、电流互感器过流能力、输变电设备的热稳定和动稳定、对通信的干扰和接地网跨步电压等方面，短路电流越大表明电网结构越强、抗干扰能力和电压水平越强，因此在电气测算规划中短路电流不宜太小；
3-3：电网建设改造规划：包括高压电源规划的合理性评估和供电分区、网架结构优化和规划、分年度具体建设和改造项目规划、建设改造工程量分年度汇总、分年度地理接线图绘制、分年度潮流图绘制；
3-4：规划项目的投资估算和经济评价规划：包括分年度规划工程静态投资估算、规划工程动态投资估算、规划工程的总成本费用估算、电价估算、电价加价额确定、投资收益分析；
3-5：其它规划：包括变电站规划、无功补偿规划、开关配置及相互关系规划、中压配电网和高压配电网及相互关系规划、配电自动化规划、通讯网规划、调度系统和信息化规划、负荷和电源的不确定性规划；
步骤4)：规划设计；根据步骤3)进行规划设计和实现；
步骤5)：规划结果评估；根据步骤4)对规划结果进行负荷增长评价、运行指标评价等多方面的评价；
步骤6)：判断是否满足规划目标；判断评估结果是否满足预期规划目标，若判断结果为是，则该规划设计符合要求；若判断结果为否，则进行优化规划后并继续进行规划设计，直至满足规划目标。
所述的设备水平分析包括主变数量、无功补偿容量、出现间隔、最大负荷、供电范围，所述的设备运行水平分析包括多主变率、容载比、负载率、出现间隔利用率、N-1安全准则通过率、N-1-1安全准则通过率、线损率。
所述的N-1安全准则通过率的N-1安全准则可以通过调整电网和变电站的接线方式和控制设备正常运行时和最高负载率T达到，T的计算公式为：
Figure BDA0002883863670000031
其中：T为变压器负载率，cosφ为负载的功率因素；
负荷侧可并列运行的变压器负载率可用下列公式进行控制：
Figure BDA0002883863670000041
其中：T为变压器负载率，N为变压器台数，P为单台变压器额定容量(单位为KVA)，K为变压器过载率(可取1.0-1.3)；
对于高压配电网，线路正常运行时最大负载率可用下列公式进行控制：
Figure BDA0002883863670000042
其中：T为变压器负载率，N为同路径或同一环路回路数；对于中压配电网，线路正常运行时最大负载率可用下列公式进行控制：
Figure BDA0002883863670000043
其中：T为变压器负载率，M为线路的预留备用容量，即邻近段线路故障停运时可能转移过来的最大负荷(单位为KW)，P为对应线路安全电流限值的线路容量(单位为KW)；
所述的N-1-1安全准则通过率中的N-1-1安全准则是指任何单一元件(不含母线)检修，通过人工的电网重构，保证检修期间另一元件(不含母线)故障时，电网仍能够达到N-1安全准则。
所述的步骤2)中2-1的电量总量和最大负荷总量预测的电量总量预测方法采用电力弹性系数法、时间序列法、产值消耗法、参数回归法；最大负荷预测方法采用小时数法、回归分析法。
所述的电力弹性系数法是通过电力弹性系数描述电力发展与国民经济发展之间关系的一个宏观指标方法，计算公式为：
Figure BDA0002883863670000044
其中：K为电力弹性系数，VW为电量年均增长率，VG为经济年均增长率；所述的电力弹性系数法首先根据历史数据计算K，然后用该K值预测规划期内的电量，所述的电力弹性系数法适用于负荷增长较平稳的地区；
所述的时间序列法是所需资料最少的一种负荷预测方法，是采用曲线拟合公式得出历史负荷随时间的变化规律，然后预测规划年电量，可采用双曲线拟合公式：
Figure BDA0002883863670000051
也可采用指数函数拟合公式：
Figure BDA0002883863670000052
所述的小时数法的计算公式为：
Figure BDA0002883863670000053
小时数法具有取值相对稳定且变化趋势明确的特点，便于预测。
所述的容载比是某一供电区内变电设备总容量与供电区最大负荷(网供负荷)之比，它表明该地区、该站或该变压器的安装容量与最高实际运行容量的关系，反映容量备用情况，容载比的计算公式为：
Figure BDA0002883863670000054
其中：Rs为容载比，K1为负荷分散系数(为同时率的倒数)，K2为储备系数(包括事故备用和负荷发展储备系数)，Se为变压器额定视在容量(单位为KVA)，P 为变压器实际最大有功负荷(单位为KW)；220KV的容载比控制在1.6-1.9， 35KV-110KV的容载比控制在1.8-2.1。
所述的无功补偿容量是根据无功应分层平衡的原则，可用下列公式计算局部电网所需增加的电容器容量：
Figure BDA0002883863670000055
其中：Q为所需增加的电容器容量(单位为Kvar)，P为局部电网的实际最大负荷(单位为 KW)，
Figure BDA0002883863670000056
为无功补偿前的功率因素，
Figure BDA0002883863670000057
为无功补偿后要求达到的功率因素；在没有达到无功功率分层分区平衡的目标以前，为了宏观调控的需要，可用下列计算公式：
Figure BDA0002883863670000058
其中：Pm为电网最大有功负荷(单位为KW)，Qm为对应 Pm所需的无功设施容量(单位为Kvar)，Qm包括地区发电厂无功功率、电力系统可能输入的无功容量、运行中的无功补偿设施容量(包括用户)以及城网充电功率之总和；K值的大小与城网结构、电压层次和用户构成有关，一般为1.1-1.3。
所述的线损率是配电线路损耗有功电量与输入有功电量之比，可用下列公式计算：
Figure BDA0002883863670000061
其中：ΔP为有功功率损耗(单位为KW)，ΔQ为无功功率损耗(单位为Kvar)， P为线路输送有功功率(单位为KW)，Q为线路输送有功功率(单位为Kvar),Ue为线路额定电压(单位为KV)，
Figure BDA0002883863670000062
为负荷功率因素，R为线路的电阻，X为线路的电抗；
一般大中型企业配电线路的线损率应在1％-3％之间，农网高压线损率应在10％以下，低压线损率应在12％以下。
所述的步骤3)中3-5的配电自动化规划采用以下五种控制模式：
模式A：重合器和分段器就地无通讯控制模式；模式B：重合器和重合器就地无通讯控制模式；模式C：FTU和通讯无SCADA分散控制模式；模式D：FTU和通讯配电子站控制模式；模式E：FTU和通讯SCADA集中控制模式。
本发明的有益效果：本发明在电网现状及指标分析的基础上，对配电网进行负荷地理分布预测，负荷地理分布预测包括电量总量和最大负荷总量预测和负荷地理分布预测，电量总量和最大负荷总量预测用于衡量高压电源总量规划的合理性和初步测算规划期内需新建输变电设施的规模，同时也是负荷地理分布预测的基础，负荷地理分布预测用于衡量高压电源分布的合理性，确定城市各供电区域规划期内的负荷增长情况，是高压电源供电分区划定、线路布置和供电范围确定的依据，根据当前电网的负荷预测结果和规划目标，明确规划原则及内容，包括规划技术原则的确定、电气测算规划、电网建设改造规划、规划项目的投资估算和经济评价规划和其它规划，提高电网运行的可靠性，然后进行规划设计和实现，对规划结果进行负荷增长评价、运行指标评价等多方面的评价，并与规划目标进行对比，若不满足规划目标，则对规划优化后继续进行规划设计，直至满足规划目标，大大提高灵活性；本发明的配电网规划方法能够满足负荷增长的需要，解决目前配电网存在的问题，梳理配电网的网架结构，提高配电网运行的各项指标和管理效率，完善和优化网架结构、上级电网的协调配合，提高负荷转供能力；本发明具有灵活性高、电网运行可靠性高、提高管理效率的优点。
附图说明
图1为本发明一种城市配电网规划方法的流程图。
图2为本发明一种城市配电网规划方法的电网现状及指标分析的结构示意图。
图3为本发明一种城市配电网规划方法的设备运行水平分析的结构示意图。
图4为本发明一种城市配电网规划方法的设备水平分析的结构示意图。
图5为本发明一种城市配电网规划方法的配电自动化规划的结构框图。
图6为本发明一种城市配电网规划方法的配电网规划原则及内容的结构示意图图一。
图7为本发明一种城市配电网规划方法的配电网规划原则及内容的结构示意图图二。
图8为本发明一种城市配电网规划方法的配电网规划原则及内容的结构示意图图三。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
实施例1
如图1-8所示，一种城市配电网规划方法，所述的方法包括以下步骤：
步骤1)：电网现状及指标分析；电网现状及指标分析包括电网现状分析和指标分析，电网现状分析包括高压电源分布情况、地方电源分布情况、网架结构及运行方式分析、线路运行年限、维护现状及运行率情况分析、变电站负荷分布及容载比情况分析、电网运行指标现状；指标分析包括设备水平分析、设备运行水平分析；
步骤2)：负荷地理分布预测；负荷地理分布预测包括以下步骤：
2-1：电量总量和最大负荷总量预测：用于衡量高压电源总量规划的合理性和初步测算规划期内需新建输变电设施的规模，同时也是负荷地理分布预测的基础；
2-2：负荷地理分布预测：用于衡量高压电源分布的合理性，确定城市各供电区域规划期内的负荷增长情况，是高压电源供电分区划定、线路布置和供电范围确定的依据；
2-3：分区负荷预测：包括分区电量预测和分区最大负荷预测；
2-4：负荷预测精度满足电网规划的偏差在[-10％，30％]之间的要求；
步骤3)：明确规划原则及内容；明确规划原则及内容包括以下步骤：
3-1：规划技术原则的确定：包括网架结构、线路选型、变压器及开关设备选型、二次系统应达到的技术要求；
3-2：电气测算规划：包括潮流计算和短路电流测算，潮流计算的目的是测算网络在最恶劣的条件下是否会有线路过载、节点电压越限情况；距恒压源越近，短路电流越大，因此短路电流测算中的短路电流(或短路容量)仅测算高压站母线三相短路时的短路电流，而短路电流的上限取决于断路器断流容量、电流互感器过流能力、输变电设备的热稳定和动稳定、对通信的干扰和接地网跨步电压等方面，短路电流越大表明电网结构越强、抗干扰能力和电压水平越强，因此在电气测算规划中短路电流不宜太小；
3-3：电网建设改造规划：包括高压电源规划的合理性评估和供电分区、网架结构优化和规划、分年度具体建设和改造项目规划、建设改造工程量分年度汇总、分年度地理接线图绘制、分年度潮流图绘制；
3-4：规划项目的投资估算和经济评价规划：包括分年度规划工程静态投资估算、规划工程动态投资估算、规划工程的总成本费用估算、电价估算、电价加价额确定、投资收益分析；
3-5：其它规划：包括变电站规划、无功补偿规划、开关配置及相互关系规划、中压配电网和高压配电网及相互关系规划、配电自动化规划、通讯网规划、调度系统和信息化规划、负荷和电源的不确定性规划；
步骤4)：规划设计；根据步骤3)进行规划设计和实现；
步骤5)：规划结果评估；根据步骤4)对规划结果进行负荷增长评价、运行指标评价等多方面的评价；
步骤6)：判断是否满足规划目标；判断评估结果是否满足预期规划目标，若判断结果为是，则该规划设计符合要求；若判断结果为否，则进行优化规划后并继续进行规划设计，直至满足规划目标。
所述的设备水平分析包括主变数量、无功补偿容量、出现间隔、最大负荷、供电范围，所述的设备运行水平分析包括多主变率、容载比、负载率、出现间隔利用率、N-1安全准则通过率、N-1-1安全准则通过率、线损率。
所述的N-1安全准则通过率的N-1安全准则可以通过调整电网和变电站的接线方式和控制设备正常运行时和最高负载率T达到，T的计算公式为：
Figure BDA0002883863670000101
其中：T为变压器负载率，cosφ为负载的功率因素；
负荷侧可并列运行的变压器负载率可用下列公式进行控制：
Figure BDA0002883863670000102
其中：T为变压器负载率，N为变压器台数，P为单台变压器额定容量(单位为KVA)，K为变压器过载率(可取1.0-1.3)；
对于高压配电网，线路正常运行时最大负载率可用下列公式进行控制：
Figure BDA0002883863670000103
其中：T为变压器负载率，N为同路径或同一环路回路数；对于中压配电网，线路正常运行时最大负载率可用下列公式进行控制：
Figure BDA0002883863670000104
其中：T为变压器负载率，M为线路的预留备用容量，即邻近段线路故障停运时可能转移过来的最大负荷(单位为KW)，P为对应线路安全电流限值的线路容量(单位为KW)；
所述的N-1-1安全准则通过率中的N-1-1安全准则是指任何单一元件(不含母线)检修，通过人工的电网重构，保证检修期间另一元件(不含母线)故障时，电网仍能够达到N-1安全准则。
所述的步骤2)中2-1的电量总量和最大负荷总量预测的电量总量预测方法采用电力弹性系数法、时间序列法、产值消耗法、参数回归法；最大负荷预测方法采用小时数法、回归分析法。
所述的电力弹性系数法是通过电力弹性系数描述电力发展与国民经济发展之间关系的一个宏观指标方法，计算公式为：
Figure BDA0002883863670000111
其中：K为电力弹性系数，VW为电量年均增长率，VG为经济年均增长率；所述的电力弹性系数法首先根据历史数据计算K，然后用该K值预测规划期内的电量，所述的电力弹性系数法适用于负荷增长较平稳的地区；
所述的时间序列法是所需资料最少的一种负荷预测方法，是采用曲线拟合公式得出历史负荷随时间的变化规律，然后预测规划年电量，可采用双曲线拟合公式：
Figure BDA0002883863670000112
也可采用指数函数拟合公式：
Figure BDA0002883863670000113
所述的小时数法的计算公式为：
Figure BDA0002883863670000114
小时数法具有取值相对稳定且变化趋势明确的特点，便于预测。
所述的容载比是某一供电区内变电设备总容量与供电区最大负荷(网供负荷)之比，它表明该地区、该站或该变压器的安装容量与最高实际运行容量的关系，反映容量备用情况，容载比的计算公式为：
Figure BDA0002883863670000115
其中：Rs为容载比，K1为负荷分散系数(为同时率的倒数)，K2为储备系数(包括事故备用和负荷发展储备系数)，Se为变压器额定视在容量(单位为KVA)，P 为变压器实际最大有功负荷(单位为KW)；220KV的容载比控制在1.6-1.9， 35KV-110KV的容载比控制在1.8-2.1。
所述的无功补偿容量是根据无功应分层平衡的原则，可用下列公式计算局部电网所需增加的电容器容量：
Figure BDA0002883863670000116
其中：Q为所需增加的电容器容量(单位为Kvar)，P为局部电网的实际最大负荷(单位为KW)，
Figure BDA0002883863670000121
为无功补偿前的功率因素，
Figure BDA0002883863670000122
为无功补偿后要求达到的功率因素；在没有达到无功功率分层分区平衡的目标以前，为了宏观调控的需要，可用下列计算公式：
Figure BDA0002883863670000123
其中：Pm为电网最大有功负荷(单位为KW)，Qm为对应 Pm所需的无功设施容量(单位为Kvar)，Qm包括地区发电厂无功功率、电力系统可能输入的无功容量、运行中的无功补偿设施容量(包括用户)以及城网充电功率之总和；K值的大小与城网结构、电压层次和用户构成有关，一般为 1.1-1.3。
所述的线损率是配电线路损耗有功电量与输入有功电量之比，可用下列公式计算：
Figure BDA0002883863670000124
其中：ΔP为有功功率损耗(单位为KW)，ΔQ为无功功率损耗(单位为Kvar)， P为线路输送有功功率(单位为KW)，Q为线路输送有功功率(单位为Kvar),Ue为线路额定电压(单位为KV)，
Figure BDA0002883863670000125
为负荷功率因素，R为线路的电阻，X为线路的电抗；
一般大中型企业配电线路的线损率应在1％-3％之间，农网高压线损率应在10％以下，低压线损率应在12％以下。
所述的步骤3)中3-5的配电自动化规划采用以下五种控制模式：
模式A：重合器和分段器就地无通讯控制模式；模式B：重合器和重合器就地无通讯控制模式；模式C：FTU和通讯无SCADA分散控制模式；模式D：FTU和通讯配电子站控制模式；模式E：FTU和通讯SCADA集中控制模式。
本发明在电网现状及指标分析的基础上，对配电网进行负荷地理分布预测，负荷地理分布预测包括电量总量和最大负荷总量预测和负荷地理分布预测，电量总量和最大负荷总量预测用于衡量高压电源总量规划的合理性和初步测算规划期内需新建输变电设施的规模，同时也是负荷地理分布预测的基础，负荷地理分布预测用于衡量高压电源分布的合理性，确定城市各供电区域规划期内的负荷增长情况，是高压电源供电分区划定、线路布置和供电范围确定的依据，根据当前电网的负荷预测结果和规划目标，明确规划原则及内容，包括规划技术原则的确定、电气测算规划、电网建设改造规划、规划项目的投资估算和经济评价规划和其它规划，提高电网运行的可靠性，然后进行规划设计和实现，对规划结果进行负荷增长评价、运行指标评价等多方面的评价，并与规划目标进行对比，若不满足规划目标，则对规划优化后继续进行规划设计，直至满足规划目标，大大提高灵活性；本发明的配电网规划方法能够满足负荷增长的需要，解决目前配电网存在的问题，梳理配电网的网架结构，提高配电网运行的各项指标和管理效率，完善和优化网架结构、上级电网的协调配合，提高负荷转供能力；本发明具有灵活性高、电网运行可靠性高、提高管理效率的优点。
实施例2
如图1-8所示，一种城市配电网规划方法，所述的方法包括以下步骤：
步骤1)：电网现状及指标分析；电网现状及指标分析包括电网现状分析和指标分析，电网现状分析包括高压电源分布情况、地方电源分布情况、网架结构及运行方式分析、线路运行年限、维护现状及运行率情况分析、变电站负荷分布及容载比情况分析、电网运行指标现状；指标分析包括设备水平分析、设备运行水平分析；
步骤2)：负荷地理分布预测；负荷地理分布预测包括以下步骤：
2-1：电量总量和最大负荷总量预测：用于衡量高压电源总量规划的合理性和初步测算规划期内需新建输变电设施的规模，同时也是负荷地理分布预测的基础；
2-2：负荷地理分布预测：用于衡量高压电源分布的合理性，确定城市各供电区域规划期内的负荷增长情况，是高压电源供电分区划定、线路布置和供电范围确定的依据；
2-3：分区负荷预测：包括分区电量预测和分区最大负荷预测；
2-4：负荷预测精度满足电网规划的偏差在[-10％，30％]之间的要求；
步骤3)：明确规划原则及内容；明确规划原则及内容包括以下步骤：
3-1：规划技术原则的确定：包括网架结构、线路选型、变压器及开关设备选型、二次系统应达到的技术要求；
3-2：电气测算规划：包括潮流计算和短路电流测算，潮流计算的目的是测算网络在最恶劣的条件下是否会有线路过载、节点电压越限情况；距恒压源越近，短路电流越大，因此短路电流测算中的短路电流(或短路容量)仅测算高压站母线三相短路时的短路电流，而短路电流的上限取决于断路器断流容量、电流互感器过流能力、输变电设备的热稳定和动稳定、对通信的干扰和接地网跨步电压等方面，短路电流越大表明电网结构越强、抗干扰能力和电压水平越强，因此在电气测算规划中短路电流不宜太小；
3-3：电网建设改造规划：包括高压电源规划的合理性评估和供电分区、网架结构优化和规划、分年度具体建设和改造项目规划、建设改造工程量分年度汇总、分年度地理接线图绘制、分年度潮流图绘制；
3-4：规划项目的投资估算和经济评价规划：包括分年度规划工程静态投资估算、规划工程动态投资估算、规划工程的总成本费用估算、电价估算、电价加价额确定、投资收益分析；
3-5：其它规划：包括变电站规划、无功补偿规划、开关配置及相互关系规划、中压配电网和高压配电网及相互关系规划、配电自动化规划、通讯网规划、调度系统和信息化规划、负荷和电源的不确定性规划；
步骤4)：规划设计；根据步骤3)进行规划设计和实现；
步骤5)：规划结果评估；根据步骤4)对规划结果进行负荷增长评价、运行指标评价等多方面的评价；
步骤6)：判断是否满足规划目标；判断评估结果是否满足预期规划目标，若判断结果为是，则该规划设计符合要求；若判断结果为否，则进行优化规划后并继续进行规划设计，直至满足规划目标。
所述的设备水平分析包括主变数量、无功补偿容量、出现间隔、最大负荷、供电范围，所述的设备运行水平分析包括多主变率、容载比、负载率、出现间隔利用率、N-1安全准则通过率、N-1-1安全准则通过率、线损率。
所述的N-1安全准则通过率的N-1安全准则可以通过调整电网和变电站的接线方式和控制设备正常运行时和最高负载率T达到，T的计算公式为：
Figure BDA0002883863670000151
其中：T为变压器负载率，cosφ为负载的功率因素；
负荷侧可并列运行的变压器负载率可用下列公式进行控制：
Figure BDA0002883863670000152
其中：T为变压器负载率，N为变压器台数，P为单台变压器额定容量(单位为KVA)，K为变压器过载率(可取1.0-1.3)；
对于高压配电网，线路正常运行时最大负载率可用下列公式进行控制：
Figure BDA0002883863670000161
其中：T为变压器负载率，N为同路径或同一环路回路数；对于中压配电网，线路正常运行时最大负载率可用下列公式进行控制：
Figure BDA0002883863670000162
其中：T为变压器负载率，M为线路的预留备用容量，即邻近段线路故障停运时可能转移过来的最大负荷(单位为KW)，P为对应线路安全电流限值的线路容量(单位为KW)；
所述的N-1-1安全准则通过率中的N-1-1安全准则是指任何单一元件(不含母线)检修，通过人工的电网重构，保证检修期间另一元件(不含母线)故障时，电网仍能够达到N-1安全准则。
所述的步骤2)中2-1的电量总量和最大负荷总量预测的电量总量预测方法采用电力弹性系数法、时间序列法、产值消耗法、参数回归法；最大负荷预测方法采用小时数法、回归分析法。
所述的电力弹性系数法是通过电力弹性系数描述电力发展与国民经济发展之间关系的一个宏观指标方法，计算公式为：
Figure BDA0002883863670000163
其中：K为电力弹性系数，VW为电量年均增长率，VG为经济年均增长率；所述的电力弹性系数法首先根据历史数据计算K，然后用该K值预测规划期内的电量，所述的电力弹性系数法适用于负荷增长较平稳的地区；
所述的时间序列法是所需资料最少的一种负荷预测方法，是采用曲线拟合公式得出历史负荷随时间的变化规律，然后预测规划年电量，可采用双曲线拟合公式：
Figure BDA0002883863670000164
也可采用指数函数拟合公式：
Figure BDA0002883863670000165
所述的小时数法的计算公式为：
Figure BDA0002883863670000171
小时数法具有取值相对稳定且变化趋势明确的特点，便于预测。
所述的容载比是某一供电区内变电设备总容量与供电区最大负荷(网供负荷)之比，它表明该地区、该站或该变压器的安装容量与最高实际运行容量的关系，反映容量备用情况，容载比的计算公式为：
Figure BDA0002883863670000172
其中：Rs为容载比，K1为负荷分散系数(为同时率的倒数)，K2为储备系数(包括事故备用和负荷发展储备系数)，Se为变压器额定视在容量(单位为KVA)，P 为变压器实际最大有功负荷(单位为KW)；220KV的容载比控制在1.6-1.9， 35KV-110KV的容载比控制在1.8-2.1。
所述的无功补偿容量是根据无功应分层平衡的原则，可用下列公式计算局部电网所需增加的电容器容量：
Figure BDA0002883863670000173
其中：Q为所需增加的电容器容量(单位为Kvar)，P为局部电网的实际最大负荷(单位为 KW)，
Figure BDA0002883863670000174
为无功补偿前的功率因素，
Figure BDA0002883863670000175
为无功补偿后要求达到的功率因素；在没有达到无功功率分层分区平衡的目标以前，为了宏观调控的需要，可用下列计算公式：
Figure BDA0002883863670000176
其中：Pm为电网最大有功负荷(单位为KW)，Qm为对应 Pm所需的无功设施容量(单位为Kvar)，Qm包括地区发电厂无功功率、电力系统可能输入的无功容量、运行中的无功补偿设施容量(包括用户)以及城网充电功率之总和；K值的大小与城网结构、电压层次和用户构成有关，一般为 1.1-1.3。
所述的线损率是配电线路损耗有功电量与输入有功电量之比，可用下列公式计算：
Figure BDA0002883863670000181
其中：ΔP为有功功率损耗(单位为KW)，ΔQ为无功功率损耗(单位为Kvar)， P为线路输送有功功率(单位为KW)，Q为线路输送有功功率(单位为Kvar),Ue为线路额定电压(单位为KV)，
Figure BDA0002883863670000182
为负荷功率因素，R为线路的电阻，X为线路的电抗；
一般大中型企业配电线路的线损率应在1％-3％之间，农网高压线损率应在10％以下，低压线损率应在12％以下。
所述的步骤3)中3-5的配电自动化规划采用以下五种控制模式：
模式A：重合器和分段器就地无通讯控制模式；模式B：重合器和重合器就地无通讯控制模式；模式C：FTU和通讯无SCADA分散控制模式；模式D：FTU和通讯配电子站控制模式；模式E：FTU和通讯SCADA集中控制模式。
本发明在电网现状及指标分析的基础上，对配电网进行负荷地理分布预测，负荷地理分布预测包括电量总量和最大负荷总量预测和负荷地理分布预测，电量总量和最大负荷总量预测用于衡量高压电源总量规划的合理性和初步测算规划期内需新建输变电设施的规模，同时也是负荷地理分布预测的基础，负荷地理分布预测用于衡量高压电源分布的合理性，确定城市各供电区域规划期内的负荷增长情况，是高压电源供电分区划定、线路布置和供电范围确定的依据，根据当前电网的负荷预测结果和规划目标，明确规划原则及内容，包括规划技术原则的确定、电气测算规划、电网建设改造规划、规划项目的投资估算和经济评价规划和其它规划，提高电网运行的可靠性，然后进行规划设计和实现，对规划结果进行负荷增长评价、运行指标评价等多方面的评价，并与规划目标进行对比，若不满足规划目标，则对规划优化后继续进行规划设计，直至满足规划目标，大大提高灵活性；本发明的配电网规划方法能够满足负荷增长的需要，解决目前配电网存在的问题，梳理配电网的网架结构，提高配电网运行的各项指标和管理效率，完善和优化网架结构、上级电网的协调配合，提高负荷转供能力；本发明具有灵活性高、电网运行可靠性高、提高管理效率的优点。

Claims (9)

1.一种城市配电网规划方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：
步骤1)：电网现状及指标分析；电网现状及指标分析包括电网现状分析和指标分析，电网现状分析包括高压电源分布情况、地方电源分布情况、网架结构及运行方式分析、线路运行年限、维护现状及运行率情况分析、变电站负荷分布及容载比情况分析、电网运行指标现状；指标分析包括设备水平分析、设备运行水平分析；
步骤2)：负荷地理分布预测；负荷地理分布预测包括以下步骤：
2-1：电量总量和最大负荷总量预测：用于衡量高压电源总量规划的合理性和初步测算规划期内需新建输变电设施的规模，同时也是负荷地理分布预测的基础；
2-2：负荷地理分布预测：用于衡量高压电源分布的合理性，确定城市各供电区域规划期内的负荷增长情况，是高压电源供电分区划定、线路布置和供电范围确定的依据；
2-3：分区负荷预测：包括分区电量预测和分区最大负荷预测；
2-4：负荷预测精度满足电网规划的偏差在[-10％，30％]之间的要求；
步骤3)：明确规划原则及内容；明确规划原则及内容包括以下步骤：
3-1：规划技术原则的确定：包括网架结构、线路选型、变压器及开关设备选型、二次系统应达到的技术要求；
3-2：电气测算规划：包括潮流计算和短路电流测算，潮流计算的目的是测算网络在最恶劣的条件下是否会有线路过载、节点电压越限情况；距恒压源越近，短路电流越大，因此短路电流测算中的短路电流(或短路容量)仅测算高压站母线三相短路时的短路电流，而短路电流的上限取决于断路器断流容量、电流互感器过流能力、输变电设备的热稳定和动稳定、对通信的干扰和接地网跨步电压等方面，短路电流越大表明电网结构越强、抗干扰能力和电压水平越强，因此在电气测算规划中短路电流不宜太小；
3-3：电网建设改造规划：包括高压电源规划的合理性评估和供电分区、网架结构优化和规划、分年度具体建设和改造项目规划、建设改造工程量分年度汇总、分年度地理接线图绘制、分年度潮流图绘制；
3-4：规划项目的投资估算和经济评价规划：包括分年度规划工程静态投资估算、规划工程动态投资估算、规划工程的总成本费用估算、电价估算、电价加价额确定、投资收益分析；
3-5：其它规划：包括变电站规划、无功补偿规划、开关配置及相互关系规划、中压配电网和高压配电网及相互关系规划、配电自动化规划、通讯网规划、调度系统和信息化规划、负荷和电源的不确定性规划；
步骤4)：规划设计；根据步骤3)进行规划设计和实现；
步骤5)：规划结果评估；根据步骤4)对规划结果进行负荷增长评价、运行指标评价等多方面的评价；
步骤6)：判断是否满足规划目标；判断评估结果是否满足预期规划目标，若判断结果为是，则该规划设计符合要求；若判断结果为否，则进行优化规划后并继续进行规划设计，直至满足规划目标。
2.如权利要求1所述的一种城市配电网规划方法，其特征在于：所述的设备水平分析包括主变数量、无功补偿容量、出现间隔、最大负荷、供电范围，所述的设备运行水平分析包括多主变率、容载比、负载率、出现间隔利用率、N-1安全准则通过率、N-1-1安全准则通过率、线损率。
3.如权利要求2所述的一种城市配电网规划方法，其特征在于：所述的N-1安全准则通过率的N-1安全准则可以通过调整电网和变电站的接线方式和控制设备正常运行时和最高负载率T达到，T的计算公式为：
Figure FDA0002883863660000031
其中：T为变压器负载率，cosφ为负载的功率因素；
负荷侧可并列运行的变压器负载率可用下列公式进行控制：
Figure FDA0002883863660000032
其中：T为变压器负载率，N为变压器台数，P为单台变压器额定容量(单位为KVA)，K为变压器过载率(可取1.0-1.3)；
对于高压配电网，线路正常运行时最大负载率可用下列公式进行控制：
Figure FDA0002883863660000033
其中：T为变压器负载率，N为同路径或同一环路回路数；
对于中压配电网，线路正常运行时最大负载率可用下列公式进行控制：
Figure FDA0002883863660000034
其中：T为变压器负载率，M为线路的预留备用容量，即邻近段线路故障停运时可能转移过来的最大负荷(单位为KW)，P为对应线路安全电流限值的线路容量(单位为KW)；
所述的N-1-1安全准则通过率中的N-1-1安全准则是指任何单一元件(不含母线)检修，通过人工的电网重构，保证检修期间另一元件(不含母线)故障时，电网仍能够达到N-1安全准则。
4.如权利要求1所述的一种城市配电网规划方法，其特征在于：所述的步骤2)中2-1的电量总量和最大负荷总量预测的电量总量预测方法采用电力弹性系数法、时间序列法、产值消耗法、参数回归法；最大负荷预测方法采用小时数法、回归分析法。
5.如权利要求4所述的一种城市配电网规划方法，其特征在于：所述的电力弹性系数法是通过电力弹性系数描述电力发展与国民经济发展之间关系的一个宏观指标方法，计算公式为：
Figure FDA0002883863660000041
其中：K为电力弹性系数，VW为电量年均增长率，VG为经济年均增长率；所述的电力弹性系数法首先根据历史数据计算K，然后用该K值预测规划期内的电量，所述的电力弹性系数法适用于负荷增长较平稳的地区；
所述的时间序列法是所需资料最少的一种负荷预测方法，是采用曲线拟合公式得出历史负荷随时间的变化规律，然后预测规划年电量，可采用双曲线拟合公式：
Figure FDA0002883863660000042
也可采用指数函数拟合公式：
Figure FDA0002883863660000043
所述的小时数法的计算公式为：
Figure FDA0002883863660000044
小时数法具有取值相对稳定且变化趋势明确的特点，便于预测。
6.如权利要求2所述的一种城市配电网规划方法，其特征在于：所述的容载比是某一供电区内变电设备总容量与供电区最大负荷(网供负荷)之比，它表明该地区、该站或该变压器的安装容量与最高实际运行容量的关系，反映容量备用情况，容载比的计算公式为：
Figure FDA0002883863660000045
其中：Rs为容载比，K1为负荷分散系数(为同时率的倒数)，K2为储备系数(包括事故备用和负荷发展储备系数)，Se为变压器额定视在容量(单位为KVA)，P为变压器实际最大有功负荷(单位为KW)；220KV的容载比控制在1.6-1.9，35KV-110KV的容载比控制在1.8-2.1。
7.如权利要求2所述的一种城市配电网规划方法，其特征在于：所述的无功补偿容量是根据无功应分层平衡的原则，可用下列公式计算局部电网所需增加的电容器容量：
Figure FDA0002883863660000051
其中：Q为所需增加的电容器容量(单位为Kvar)，P为局部电网的实际最大负荷(单位为KW)，
Figure FDA0002883863660000052
为无功补偿前的功率因素，
Figure FDA0002883863660000053
为无功补偿后要求达到的功率因素；
在没有达到无功功率分层分区平衡的目标以前，为了宏观调控的需要，可用下列计算公式：
Figure FDA0002883863660000054
其中：Pm为电网最大有功负荷(单位为KW)，Qm为对应Pm所需的无功设施容量(单位为Kvar)，Qm包括地区发电厂无功功率、电力系统可能输入的无功容量、运行中的无功补偿设施容量(包括用户)以及城网充电功率之总和；K值的大小与城网结构、电压层次和用户构成有关，一般为1.1-1.3。
8.如权利要求2所述的一种城市配电网规划方法，其特征在于：所述的线损率是配电线路损耗有功电量与输入有功电量之比，可用下列公式计算：
Figure FDA0002883863660000055
其中：ΔP为有功功率损耗(单位为KW)，ΔQ为无功功率损耗(单位为Kvar)，P为线路输送有功功率(单位为KW)，Q为线路输送有功功率(单位为Kvar),Ue为线路额定电压(单位为KV)，
Figure FDA0002883863660000056
为负荷功率因素，R为线路的电阻，X为线路的电抗；
一般大中型企业配电线路的线损率应在1％-3％之间，农网高压线损率应在10％以下，低压线损率应在12％以下。
9.如权利要求1所述的一种城市配电网规划方法，其特征在于：所述的步骤3)中3-5的配电自动化规划采用以下五种控制模式：
模式A：重合器和分段器就地无通讯控制模式；模式B：重合器和重合器就地无通讯控制模式；模式C：FTU和通讯无SCADA分散控制模式；模式D：FTU和通讯配电子站控制模式；模式E：FTU和通讯SCADA集中控制模式。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113034205A (zh) * 2021-04-20 2021-06-25 上海交通大学 一种考虑容载比动态调整的储能站与变电站联合规划方法
CN113034205B (zh) * 2021-04-20 2022-03-11 上海交通大学 一种考虑容载比动态调整的储能站与变电站联合规划方法

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