低压电网改造规划和设计.pdf

第 2 9 卷第 9 期 2 0 ( ) 7年 9月 水利 电力机 械 W ATE R C ONS ERVANC Y & EL EC I RI C P 0W ER MACHI NERY Vo 1 29 No 9 S e p 2 0 0 7 低 压 电 网改造 规 划和设 计 S t u d y o n p l a n n i n g f o r l o w v o l t a g e n e t wo r k 王冬 青 ( 深圳市宝安规划设计院， 广东 深圳5 1 8 1 0 0 ) 摘 要 ： 介 绍 了配电网规划 的基本概念 ， 在 负荷预 测的基 础上 ， 针对 4 O 0 V配 电网的特点 详细研 究 了最优规 划 的 方 法 。 关键词 ： 配电网络 ； 负荷预 测； 优化 中图分类号 ： T M 7 2 6 2 文献标 识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 66 4 4 6 ( 2 0 0 7 J 0 9 一O 0 6 O一 0 3 0 引言 配电系统是 连接发、 输 电系统与用户 的重要环 节 ， 通常 包括 配 电变 电站 、 一 次 配 电线 路 ( 馈 电线 路) 、 配电变压器 、 二次配电线路和继 电保护设施等。 随着现代工业 、 商业 、 服务业和农业 的不断发展及人 民生活水平 的 日益提 高， 电力 的供应和消耗 已渗透 到社会生产 、 人民生活的各个角落 ， 社会对 电力的需 求量越来越大。同时， 产业结构的调整 ， 城市土地使 用制度的改变也对电力供应提 出了新 的要求。合理 地进行 电力系统规划不仅 可 以获得 巨大的社会效 益 ， 而且可以获得巨大的经济效益。 目前 ， 我国配电网的发展状况还 比较落后 ， 存在 着设备老 、 遮断容量小 、 负荷过重 、 电压质量差 及事 故率高等普遍性 问题 。针对上述 问题 ， 为了达到近 期满足负荷增长的要求和提高供电的可靠性， 远期 进一步建设改造成现代化的城 乡配 电网的 目标 ， 应 采取有效的措施 ， 使配电网朝提高 电压等级 ， 简化电 网结构 ， 采 用新 型设 施 ， 提 高 自动化程度 的方 向发 展。 配电网规划的基本概念 配电网规划是指在详细地分析和研究未来负荷 情况以及城市配网现状 的基础上 ， 制定一套系统扩 建和改造计划， 在尽可能满足未来用户对容量、 可靠 性和电能质量要求的情况下 ， 使 电力公司及其所 属 有关部门获得最大利益的过程。配电系统规划是对 子输 电系统 、 中压变电站和馈线这 3个系统费用的 协调和平衡 ， 以寻求一种总费用最小 的方 案。为了 达到这个 目的， 需要实现 3个相互协调的功能 ： 空间 负荷预测 、 长期配 电规划和短期 配电规划 。这 是配 电网规划的基本功能和主要研究 内容。在配电网规 划中， 子输 电规划 、 变电站规划和馈线规划是相互联 系的。短期规划和长期规划也应相互协调 ， 而空 间 负荷预测则是 2者的基础。 空间负荷预测不 仅要预测未来 负荷增长量 ， 而 且要提供负荷增长的位置信息 ， 即未来 负荷的空间 分布。只有得到准确的空 间负荷信息 ， 才能对 变电 站的位置 、 容量 ， 馈线 的型号 、 路径 ， 开关设备 的装设 等决策变量进行规划。只进行时间负荷预测将无法 得到准确的规划结果。 配电网的长期规 划是指在负荷 预测基础上 ， 从 系统长远发展 的观点出发 ， 对城市用电状况进行具 体分析 ， 决定 电压等级 、 送 电范围等发展 战略。长期 规划将初步确定新 站建设 的位置、 时间和容量以及 旧站扩容的具体步骤等内容。 配电网的短期规划一般是对变电站下游的系统 进行规划和决策， 如馈线和低压网等。短期规划更 加注重具体的工作 ， 如馈线结构 、 类型以及 电能质量 分析等。 收稿 日期 ： 2 0 0 70 7 0 9 作者简介： 王冬青( 1 9 7 1 一) ， 女 ， 河南息县人， 深圳市宝安规划设计院工程师 ， 主要从事电气设计方面的工作。 维普资讯 第 2 9卷第 9期 王冬青： 王冬青低压电网改造规划和设计 6 1 总的来说 ， 一个完整 的配电网规划方案 ， 必须是 在仔细分析配电网结构 的基础上 ， 从能满足未来负 荷对能量 、 频率、 电压和谐波等要求的建设方案中， 以规定 的评价标准( 一般指经济标准) 进行选择所得 到的最优方案。规划方案 的内容包括 ： ( 1 ) 配电网络的电压等级。 ( 2 ) 配电变电站的位置 、 容量 、 供电范 围、 投建或 扩建 时问 。 ( 3 ) 馈电线路 的拓扑结构 、 型号、 负载大小和投 建时 间 。 ( 4 ) 其他( 如开关类型 、 位置等) 。 目前 ， 计算机上实现的配 电系统规划大都是在 保证可靠 、 安全地供 电的前提下 ， 以经济指标 ( 即规 划期 内配电系统总投资和运行维修等费用 ) 为优 化 目标进行的优化。配电规划的最终 目的是通过新概 念和新技术的运用 ， 以最小的投资和运行费用来满 足用户的用电需求 ， 从 而获得最高的社会效益和经 济效益。 2 负荷预测 2 1 基本步骤 ( i ) 确定负荷预测的内容。根据预测 内容的具 体要求 ， 广泛调查得到预测所需要的各有关资料。 ( 2 ) 分析整理统计资料。注意选择有代表性 的、 真实程度及可靠程度高的有关资料 ， 并对资料 中的 异常数据进行分析后 ， 决定取舍或修正。 ( 3 ) 选择预测技术 ， 建立预测模型。根据对预测 结果的要求和开展预测工作的实际条件 ， 选择经济 、 方便且效果好的预测技术 ， 建立电力负荷的预测模 型 。 ( 4 ) 利用 模型进行预测， 并对 预测结果 进行分 析。应对预测结果进行经济分析与综合评价， 根据 常识和经验检查， 判断预测结果是否合理可信。条 件许可时， 应采用多种预测方法进行预测， 通过 比较 或综合 ， 对预测结果进行修正 。 2 2 空间方 法 负荷预测是配电网络规划的基础 ， 只有确定 了 配电网供电区域 内各小区的未来负荷， 才能对变电 站的位置 、 容量， 馈线 的型号、 路径 ， 开关设备的装设 以及它们的投入时间等决策变量进行规划。因此 ， 空间负荷预测不仅要预测未来 负荷数量 ， 而且要提 供负荷增长的位置信息 ， 即未来负荷 的空间分布。 4 0 0 V配网负荷预测有其自 身的特点。首先， 由 于负荷分散， 不能用常规负荷预测中的负荷密度来 描述 4 0 0 V配网的负荷分布情况； 其次 ， 通过低压供 电部 门的调查职能可以确定相当一部分负荷 。针对 以上特点本文采用如下方法进行预测： 由己搜集的 资料得到每个负荷小 区已确定 的增长量 ； 由时问负 荷预测得到待规划地 区负荷 的总 的增长量 ， 减去已 确定的负荷增长总量得到未确定 的负荷增长总量 ， 再将其分配到每个负荷小区。 3 配 电网最优规划的研 究 在各电压等级配电网中， 4 0 0 V电网由于负荷分 散 ( 特别是农村) ， 情况复杂 ， 不确定 因素多， 因此要 单独进行规划。然后再将 4 0 0 V， 1 0 k V电网共 同考 虑 ， 联合规划。本文仅研究 4 0 0 V电网规划。 3 1 规划的目标和约束条件 针对 4 0 0V电网的特点 ， 本文提出了针对多约 束条件 ， 以网损最小为优化 目标的规划方法 ， 投资因 素暂不考虑。约束条件分别为供电半径 、 功率因素 、 最大容载 比及电压损耗 。 3 2 规 划研 究 负荷预测结束后 ， 在待规划地区出现了新的负 荷点 ， 或者网络结构不合理， 配电变压器的容载比过 大 ， 都会要求在待规划地区新增加配电变压器 ， 这就 需要对渐增配 电变压器 的容量 、 位置 、 台数继续选 择， 在限定容载比、 供电半径 、 功率因素 、 可选配电变 压器最大容量的前提下， 根据重心法理论 ， 配电变压 器电压器处于负荷中心时网损最小 。 配电变压器电压器选址结束后需对网架进行优 化 ， 主要有两步 ： 馈线布线 ， 配 电变压器电压器位置 容量的重新优化。本文所讨论的馈线布线依据负荷 连入网络 ， 来调整 网络布线。 配电网络的优化可分以下几个步骤： 原始数据的 导人 ， 负荷预测 ， 配电变压器电压器选址 ， 网架优化。 改变约束条件后得到多个不同方案， 在网损符合国家 规定的前提下按不同的 目标选取合适的最优规划方 案。例如配电变压器电压器