电力系统规划与可靠性-配电网规划.ppt

,多类型新能源发电综合消纳的关键技术,电力系统规划与可靠性,配电网规划,本节提纲,1.配电网规划任务、导则、流程2.现状电网分析指标体系2.1高压配电网分析2.2中压配电网分析3.变电容量电力电量平衡4.变电站优化规划5.配电网结构规划5.1高压配电网接线模式5.2地区主网规划5.2中压配电网接线模式5.配电自动化规划,第一节配电网规划任务、导则、流程,1.配电网规划的任务：满足负荷增长的需要，容载比合理。解决目前配电网存在的问题。确定合理的电网目标网架；梳理配电网的网架结构。确定符合本地特点的技术原则和实施细则；提高配电网运行的各项指标。将电力规划纳入城市规划，确定变电站、开关站位置与面积、确定电力线路走廊；10kv应侧重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。将电网建设的成果（供电能力、可靠性）、资金投入、企业运营等存在问题等情况与社会沟通，取得公众的理解和支持。,第一节配电网规划任务、导则、流程,2.配电网规划导则：见南方电网110KV以下技术导则。主要考核指标：容载比：因素-电力电量平衡、负荷预测、分布负荷。网损：电压等级、无功补偿、导线截面、变压器选择、高耗能设备。电压合格率：无功、线路长度、供电半径。可靠性：设备可靠、网络结构、分段、自动化水平。,第一节配电网规划任务、导则、流程,3.配电网规划流程：。,NorthChinaElectricPowerUniversity,-高压配电网,第二节现状电网分析,电源规划状况退役的、新增的、区外联络的。高压容载比分析-分等级、分区域。电网薄弱环节分析（变电站、线路）其他走廊、技术装备水平,NorthChinaElectricPowerUniversity,-中压电网,第二节现状电网分析,NorthChinaElectricPowerUniversity,-中压电网,1.开闭站的情况2.线路长度截面3.线路接线模式4.线路所带配变容量5.线路负载情况6.配变利用率,7.供电能力综合分析8.转供能力综合分析9.电网运行经济性分析10.线路电压情况分析11.供电可靠性分析12.总结存在的问题,技术手段:潮流计算,可靠性计算,短路计算,统计分析,第二节现状电网分析,NorthChinaElectricPowerUniversity,1.电源情况2.负荷情况3.出线间隔利用率4.供电范围,开闭站,第一节现状电网分析-中压,NorthChinaElectricPowerUniversity,1.线路长度分析（主要指主干网的线路长度;线路总长度）2.线型分析（主网架、电缆/架空线情况、导线截面）,线路长度截面,第一节现状电网分析-中压,NorthChinaElectricPowerUniversity,1.统计当前线路的接线模型的种类2.各种种类所占的比例3.根据用户负荷情况及可靠性要求，分析当前接线模式的合理性,线路接线模式,第一节现状电网分析-中压,NorthChinaElectricPowerUniversity,1.统计配变个数，配变总容量，计算平均配变容量.2.统计线路所带配变容量情况.3.根据用户性质，分析线路所带配变容量的合理性.,线路配变容量,第二节现状电网分析-中压,NorthChinaElectricPowerUniversity,1.利用率计算公式分子：线路典型日的日峰值分母：线路上所有配变变压器容量之和2.分析线路配变容量合理性,配变利用率,第一节现状电网分析-中压,NorthChinaElectricPowerUniversity,1.由于配电网络络量测的限制，一般采用简化计算.2.计算各条线路的潮流.3.根据计算结果和线路的接线模式及线路容量，统计线路过载情况及负载率分布情况。,线路负载率,第一节现状电网分析-中压,NorthChinaElectricPowerUniversity,1.变电容载比:反映城市电网供电能力.2.线路负载率和配变利用率反映现状电网运行情况的指标.3.线路负载率和配变利用率相匹配从上述三个方面对各个配网高压变电站进行分析.,综合供电能力,第一节现状电网分析,NorthChinaElectricPowerUniversity,1.线路N-1分析2.变电站主变N-1分析3.变电站全站停电负荷转带能力分析,转供能力分析,第二节现状电网分析,NorthChinaElectricPowerUniversity,主要是线损分析:10kv主网架：电流，导线型号分支线路估算：根据线路配变容量进行估算，但有一定的偏差。,经济性分析,第二节现状电网分析-中压,NorthChinaElectricPowerUniversity,1.一般也只分析主网架的各个节点的电压.电压偏差计算公式：其中u为节点电压计算值2.统计所有线路的电压合格率,线路电压分析,第二节现状电网分析-中压,NorthChinaElectricPowerUniversity,根据供电系统供电可靠性评价规程,供电系统用户可靠性主要指标为：用户平均停电时间：供电可靠率：用户平均停电次数：用户平均故障停电次数：用户平均预安排停电次数：系统停电等效小时数,供电可靠性分析,第二节现状电网分析-中压,NorthChinaElectricPowerUniversity,1.根据上述对现状网各个方面的分析，找出现状网存在的主要问题，以便在以后配电网络规划和改造的过程中重点考虑这些问题。2.重点区域分析3.问题线路分析,供电可靠性分析,第二节现状电网分析-中压,NorthChinaElectricPowerUniversity,（1）网络结构薄弱，存在单辐射线路；（2）主干线供电距离偏长；（3）主干线线径偏小；（4）主干线线路绝缘化率偏低；（5）路配变容量过大；（6）线路负载过重，不满足“N-1”要求；（7）线路电压偏低；（8）线路线损偏大。,现状网常见问题,第一节现状电网分析-中压,【前提条件】：已知负荷预测（分区和总量）、目前变电容量、各级直供用户负荷、容载比的合理范围。,第三节变电容量的电力电量平衡,描述电源现状和发展现状，并开展地区电力平衡，依据现有和规划期内能实现的电网情况对本区电网与系统之间的送受电能力进行分析，为电网规划提供依据。内容包括：1电源现状和发展规划：描述本地区220千伏及以下电厂现状，同时对规划期内国家投资主管部门允许开展前期工作的规划电源以及接入系统方案予以简述。,2电力平衡电力平衡的目的就是依据地区电网电源投产情况，分析地区在恶劣情况下电力盈亏情况以及联络线送受电情况，为电网规划提供依据，由于不同地区恶劣情况有所不同，因此地区做电力平衡时根据地区电网特点选择不同的方式。若地区在规划期内出现送端及受端转换情况（如阜阳、马鞍山），可能影响规划电网结构，则需要分别进行送端以及受端平衡方式。,（1）规划期内逐年以及规划展望年电力平衡,对于受端地区，平衡是应注意：考虑枯水年份电力平衡；考虑5%的负荷备用；考虑事故备用：年最大负荷10%，一般不小于当地一台最大的单机容量。地区电网一般负荷规模较小，对于受端地区事故备用可仅考虑停最大单机。,对于送端地区，平衡是应注意：可不考虑负荷备用；考虑平均高峰方式下电源满发的外送方式；,对于抽水蓄能地区，平衡是应注意：考虑枯水年份电力平衡；考虑5%的负荷备用；考虑夏季低谷抽蓄机组满抽情况下的电力平衡。,110kv变电容量平衡,NorthChinaElectricPowerUniversity,1.变电站选址定容的作用与意义2.高压配电变电站规划原则3.高压配电变电站站址和容量自动优化规划理论4.高压变电站选址定容,第四节变电站的优化规划,NorthChinaElectricPowerUniversity,作用:变电站是电网中变换电压、汇集、分配电能的设施，它的站址布局直接影响着网架结构的优劣，对配电网络的可靠性、经济性和电能质量有着直接的影响。要求:根据未来电源的布置和负荷增长变化情况，以现有电网为基础，在满足负荷需求的条件下，确定今后若干阶段内的变电站建设方案，使其既安全可靠又经济合理。,-作用与意义,第四节变电站的优化规划,NorthChinaElectricPowerUniversity,现状问题:传统的变电站选址是电力部门规划工作人员根据近期负荷报装，结合征地的难易情况，通过“拍脑袋”的方法确定的。这种方法简单实用，但是也存在明显的缺点：1.基于短期负荷发展要求，不能满足长期负荷发展需求，即从长远来看，站址不是最优的；2.不了解负荷分布情况，站址不在负荷中心，造成下一级电网主干线长度偏长，投资及线损都增大。因此，这种方法产生出的可能是一个不尽合理的变电站布点方式。,-作用与意义,第四节变电站的优化规划,NorthChinaElectricPowerUniversity,-选址及定容原则,变电站布点变电站站址条件变电站建设规模变电站最终出线规模,第四节变电站的优化规划,NorthChinaElectricPowerUniversity,-选址及定容原则,变电站布点:（1）根据负荷分布、网络优化、分层分区的原则进行统一规划。（2）符合电网规划要求，尽量靠近负荷中心，交通便利，进出线方便。（3）变电站之间的距离应考虑中压线路的供电半径，城区范围内主干长度一般不超过3km。,第四节变电站的优化规划,NorthChinaElectricPowerUniversity,-选址及定容原则,变电站站址条件:（1）占地面积应满足最终规模要求。（2）符合城市总体规划用地布局要求，在满足建站条件前提下，应根据节约土地、降低工程造价原则合理选择建设用地。（3）对周围环境的干扰和影响应符合有关规定。（4）要避开易燃、易爆及污染严重地区，避开地质、地形、环境、人文条件不适建站地区。（5）满足防洪、防震要求。,第四节变电站的优化规划,NorthChinaElectricPowerUniversity,-选址及定容原则,变电站建设规模:（1）一个变电站的主变台数（三相）一般不宜少于2台或多于4台，单台变压器（三相）容量不宜大于下列数值：180MVA(220kV),63MVA(110kV),31.5MVA(66kV),20MVA(35kV);网络中同一电压等级的主变单台容量一般不超过3种，在同一变电站中同一电压等级的主变一般采用相同规格。（2）变电站首期投产主变台数应满足3年内不需扩建主变；在负荷密度较高区域，变电站首期投产主变台数不应少于2台。（3）实际工程中为保证供电可靠性要求，当一个变电站中配置2台主变时，正常情况下主变平均负载率一般不超过65%，主变低压侧系统接线方式要求能在一台主变停运时由另一台主变转带全部负荷；当一个变电站中配置3台主变时，正常情况下主变平均负载率一般不超过86%，主变低压侧系统接线方式要求能在一台主变停运时由另两台主变转带全部负荷。,第四节变电站的优化规划,NorthChinaElectricPowerUniversity,-选址及定容原则,变电站最终出线规模（1）110kV变电站110kV进线：24回。有电厂接入的变电站可根据需要增加到6回。10kV出线：每台50、63MVA主变配1215回出线；每台31.5、40MVA主变配1012回出线。（2）66kV变电站66kV进线：24回。10kV出线：每台31.5MVA主变配810回出线；每台20MVA主变配68回出线。（3）35kV变电站35kV进线：24回。10kV出线：每台20MVA主变配68回出线；每台10MVA主变配45回出线。,第四节变电站的优化规划,NorthChinaElectricPowerUniversity,-优化规划理论,（1）动态的优化过程（2）采用水平年法：分解成水平年（即目标年）和中间年变电站规划,中间年目标函数值最小,目标函数同上各阶段的变电站容量应不大于其后一阶段所确定的容量各新建变电站的位置与远期所确定的位置相同,第四节变电站的优化规划,NorthChinaElectricPowerUniversity,-高压变电站规划流程,1.电力平衡(负荷的空间分布预测结果,容载比)分电压等级电力平衡，按照各电压等级的容载比规定要求，估算需要的变电容量。远景饱和状态下的容载比要略低于近中期的容载比大小2.变电站选址定容3.供电范围和负载率计算没有交叉供电区域，各变电站所带负荷分配均匀4.容载比分析:各电压等级、各分区的容载比5.变电站选址结果敏感性分析负荷发展到高、中、低三个水平的变电站规划方案，并对方案可行性进行综合分析,第四节变电站的优化规划,NorthChinaElectricPowerUniversity,某区110kV变电站各规划年份负载率情况,NorthChinaElectricPowerUniversity,NorthChinaElectricPowerUniversity,第二篇配电网规划的方法与关键技术,NorthChinaElectricPowerUniversity,NorthChinaElectricPowerUniversity,NorthChinaElectricPowerUniversity,NorthChinaElectricPowerUniversity,第五节.电网结构规划,5.1高压配电网接线模式分析目前国内外城市高压配电网的主要接线模式主要分为以下几类：,双“T”接线,双回辐射,双回辐射+T接,双“”接线,三“T”接线,三“”接线,链式接线,NorthChinaElectricPowerUniversity,双回辐射,同侧电源的两线一变（单侧电源的双回辐射）,双侧电源的两线一变（双侧电源的双回辐射）,1.线路的备用容量为50%，每条线路正常运行时的最大负荷只能达到线路允许载流量的1/2。2.满足线路N-13.站内采用内桥接线，适用于终端站。4.不防变电站全停,解决了单侧电源的双回辐射中若220kV电源停电，将造成所带66kV变电站全部停电的问题。因此可靠性更高。常适用于负荷密度较低、可靠性要求较高的供电区域。可作为地方网架规划时的初始方案。,第五节.电网结构规划,NorthChinaElectricPowerUniversity,双回辐射,拉手结构的四线两变,拉手结构的四线两变常用于网架过渡方案，当地方负荷增长时，可由早期的两线一变（单电源、双电源）扩建致四线两变，以满足负荷的要求。该接线方式经济性好，可靠性高，当一条线路出现开关故障、检修或其中任一220kV变电站(或母线)停电时,停电线路通过联络开关的操作可实现在短时间内恢复供电，即使发生两电源同一手拉手出线故障、最多该出线所带负荷断电，不会造成全部负荷断电。接线简单、调度运行灵活、方便，继电保护整定简单。,各地区初期均存在双回辐射接线方式南方电网导则：过渡期内，在110kV主干线路尚未完全建成时，新建的110kV变电站可先以双回路辐射的形式接入220kV变电站；B、C类区域可采用该种接线方式。华北电网导则：B、C、D类区域均可采用该种接线方式,第五节.电网结构规划,NorthChinaElectricPowerUniversity,双回路辐射+T接,三线两变接线方式,与拉手结构的四线两变接线方式相比，省去一台断路器等开关设备投资，所需T接的输电线路长度减小，提高了线路走廊的利用率，具体依地方网架实际情况而定.该接线方式可靠性较四线两变低，该接线方式满足N-1、不满足N-2。适用于输送容量较小的供电区域，可靠性要求不高的区域，可作为网架的中间过渡方案。,双T结构的四线三变接线方式,该接线方式是在手拉手结构的四线两变接线基础上建立的，新建变电站可T接至原有66kV线路，这种接线调度灵活、电源、负荷可自由调配，安全可靠，有利于扩建。适用于可靠性要求较高、供电通道紧张的区域。这种接线方式吸取了手拉手型四线两变的优点。新建66kV变电站T接至原有66kV线路，充分利用66kV出线走廊，经济效益明显，可靠性满足N-1，不满足N-2。,第五节.电网结构规划,NorthChinaElectricPowerUniversity,四线两变接线方式（两侧电源，三台变）,该接线方式是在手拉手结构的四线两变接线基础上建立的，变电站内新增的变压器采用变压器母线组接线，这种接线调度灵活、电源、负荷可自由调配，可作为负荷增长后网架结构的过渡扩容方案。适用于负荷密度较高的市区或可靠性要求较高、供电通道紧张的区域。该接线方式节约了新建变电站造价和占地，经济效益明显，满足N-1，不满足N-2。,四线三变T型接线方式（两侧电源，三台变）,该接线方式可以作为网架发展成熟时的扩容方案。适用于负荷密度较高的市区和开发区。站内接线常采用内桥+线变组或者扩大内桥接线经济性较好，充分利用66kV出线走廊；可靠性较高，满足N-1，不满足N-2。调度运行灵活，但继电保护整定配合复杂。,各地区过渡时期均存在双回辐射+T接接线方式南方电网、华北电网、华中电网、华东电网内区域均存在此种接线方式，如：广州、长沙、杭州等地。为了提高线路走廊的利用率，在过渡方案中，新建变电站的进线电源可以从原有线路T接。,双回路辐射+T接,第五节.电网结构规划,NorthChinaElectricPowerUniversity,双“T”接线,单侧电源两线两变（单侧电源双T）,双电源两线两变（双电源双“T”）,站内的接线形式为桥形接线。当一条线路发生故障停运时，接在该线路上的两台主变通过倒闸操作由另一条线路转带。主要优点：是简单、投资省、继电保护方式简单可靠，对架空线装设自动重合闸装置，变电站装备用电源自动投切。考虑到一回线路停电时的影响范围，接在每回线路上的变压器台数不宜过多。适用于输送容量小、可靠性要求不高区域。,双电源两线两变接线方式常用于网架过渡方案，当地方负荷增长时，可由早期的两线一变扩建致两线两变，以满足负荷的要求。该接线方式经济性好，接线简单、调度运行灵活、方便。继电保护整定简单。在可靠性方面较单电源双“T”接线模式有所提高。适用于输送容量小、可靠性要求不高的区域。,第五节.电网结构规划,NorthChinaElectricPowerUniversity,双“T”接线,南方电网导则：C类区域可采用“双T”接线华北电网导则：C、D类区域可采用“双T”接线目前，该接线方式在南方电网、华北电网、华中电网、华东电网内区域均存在此种接线方式，如：广州、长沙、杭州等地。,双“T”四线三变接线方式(双侧电源双“T”),每个上级电源各带每个变电站的1台主变，当一条线路发生故障停运时，接在该线路上的主变通过倒闸操作由另一条线路转带;当一个上级电源发生故障时，同样可以通过倒闸操作，将该电源所带的主变由另一个电源转带。在可靠性方面较单侧电源双“T”接线模式有了进一步的提高，但是经济性方面投资相对要大一点。当T接两个以上变电站时考虑把单侧电源的双“T”发展成双侧电源，供电可靠性可大大提高，正常时只有一侧送电，一侧电源退出时另一侧电源自动投入。对于双侧电源双“T”接线方式，每回线所接变压器台数为3台比较合适。,第五节.电网结构规划,NorthChinaElectricPowerUniversity,双“”接线,双侧电源“”型接线,双侧电源“”型接线是在双侧电源双“T接线的基础上的进一步改进。这两种接线的主要差别在于线路进入变电站的方式不同，前者是单线从线路T接到变电站，而后者在T接处破口，以双线引进经隔离开关组与变压器连接。双侧电源双“”型接线与双侧电源“T”型接线相比，由于将一条线路分成了3段，进一步提高了运行的可靠性和灵活性，能够满足线路的“N-1-1”校验。这种接线模式的供电可靠性较高，当然所需要投人的设备也多，投资比较大。适用于城市中心对可靠性要求较高的地区。,第五节.电网结构规划,NorthChinaElectricPowerUniversity,三“T”接线,“三T”结构四线三变接线方式（两侧电源，三台变）,“三T”结构六线三变接线方式（两侧电源，三台变）,与双“T”比较，三“T”接线方式的优点是设备利用率提高了，在满足主变“N-1”的条件下，变电站可用容量由50%（按低负荷率算）提高到了67%，线路也是如此。双侧电源三“T”接线的运行方式基本上跟双侧电源双“T”接线相似，每条线路带两个主变，一旦线路发生故障退出运行，该线路所带的主变将由其他线路转带，由于有三条线路，这种接线模式能够满足线路的“N-1-1”校验。南方电网导则：A、B类区域可采用“三T”接线华北电网导则：A、B类区域可采用“三T”接线目前，该接线方式在南方电网、华北电网、华中电网、华东电网内区域均存在此种接线方式，如：广州、长沙、杭州等地。,第五节.电网结构规划,NorthChinaElectricPowerUniversity,三“”接线,双侧电源三“”接线，运行方式与双侧电源双“”接线的方式大致相同，该接线方式中每条线路带两个主变，每条线路又都被分成三段，每段发生故障均能够通过倒闸操作将故障线路隔离开，而保障甲、乙两个变电站正常运行。相对于三“T”接线，这种接线方式具有更高的灵活性。,第五节.电网结构规划,三“”接线,NorthChinaElectricPowerUniversity,3.7链式接线,完全双链结构的四线两变接线方式,不完全双链结构的四线两变接线方式,完全双链结构的四线两变接线方式属于有备用结线方式，适用于两座220kV变电站之间需要强联络且运行方式经常发生变化的区域。该接线方式加强了220kV站之间的联络，运行调度灵活。并且电压质量、供电可靠性高，满足N-1、N-2；经济性方面，投资相对较大；同时由于运行方式多变，该种接线方式下的保护整定复杂，需要校验不同运行方式下保护的灵敏系数。,不完全双链结构四线两变接线方式与完全双链结构四线两变接线方式在结构上大体相同，不同在于，中间联络通道不再是双链而是单链。适用于两座220kV变电站之间需要强联络且运行方式经常变化的区域。经济性：造价比完全双链四线两变稍低；可靠性高，满足N-1,不满足N-2校验。运行、调度方式灵活。同样在该接线方式下保护的整定与配合是需要注意的问题。,第五节.电网结构规划,NorthChinaElectricPowerUniversity,链式接线,四线三变链式接线方式（三台变）,四线三变链式接线方式适用于负荷密度较高的市区或可靠性要求较高、供电通道紧张的区域。站内主接线采用内桥+线变组、单母分段。经济性方面较完全双链结构的四线三变接线方式投资少；站内主接线方式多样灵活，引入了线变组接线方式，该主接线方式调度灵活，电源、负荷可自由调配，安全可靠，有利于扩建增容，满足N-1校验,不满足N-2校验。,不完全双链结构接线方式（三台变）,不完全双链接线方式适用于两座220kV变电站之间需要强联络且运行方式经常变化的区域。相比完全双链结构接线投资有所减少，但同时，为保障当任一路线路保障发生时，其余线路都具有转带负荷的能力，导线线径较大，而正常工作期间，导线流过电流较小，输电线运行效率低；满足N-1校验，不满足N-2校验。该种接线与其他接线方式相比，也存在保护整定配合的问题。需根据当地电网实际情况区分对待。,第五节.电网结构规划,NorthChinaElectricPowerUniversity,完全双链结构接线方式（三台变）,完全双链结构接线适用于两座220kV变电站之间需要强联络且运行方式经常变化的区域。站内主接线为单母分段。经济性方面，一次设备投资大，但线路及主变利用率均可较高；满足N-1校验,N-2校验，供电可靠性高、电压质量好；但保护整定与配合复杂，因为配备了许多开关设备（断路器、隔离开关、地刀等）。为了保证对一次开关设备运行时进行监控、控制，该接线方式对二次设备的稳定性要求很高。,双链接线能够满足线路“N-1-1”校验，可靠性很高，调度运行方式灵活。目前北京地区主要采用双链接线模式。南方电网导则：A、B类区域可采用双链或不完全双链接线华北电网导则：A、B类区域可采用双链接线,第五节.电网结构规划,链式接线,NorthChinaElectricPowerUniversity,5.3国内常用中压配电网典型供电模式,架空线路,电缆线路,放射型接线：单点源模式、双电源模式环型接线：手拉手、三回馈线环网网型接线：分段联络,放射型接线：单点源模式、双电源模式环型接线：单环模式、双环模式网型接线：双“”模式、“N-1”主备供电模式、互为备用的主备供电模式,NorthChinaElectricPowerUniversity,架空线路放射型,单侧电源多分段单辐射,双电源（双T接线）,线路利用率100%投资少，可靠性低应用于城市非重要负荷、农村,线路利用率50%可靠性较高应用于供电可靠性要求较高且专用户较多，以及允许架空线路供电的工业开发区、产业区等区域,NorthChinaElectricPowerUniversity,架空线路环型,双侧电源多分段单联络,三回馈线的环网接线,线路利用率50%可靠性较高开环运行比较适用于负荷密度不高，如南方电网D、E、F类供电区域,线路利用率50%经济性较差，可靠性较高比较适用于负荷密度不高，用电增长速度较快，配电网管理水平较低的配电网络，如南方电网C、D类供电区域,NorthChinaElectricPowerUniversity,架空线路网型,线路利用率67%（75%）加大线路投资，