（电气工程专业论文）新兴县“十一五”中低压配电网规划研究.pdf

摘要 随着我国国民经济的迅速发展，用电负荷迅猛增长，拉闸限电的情况全国各地不断 出现。究其原因是：配电网，尤其是中压配电网建设的滞后，配电网中设备陈旧、供电 容量不足、电网结构不合理，可靠性底，远远不能适应负荷的增长。配电网作为发、输 电与用户设备连接的环节，其规划和设计受到了越来越多的重视。本文针对云浮市新兴 县配电网的特点，结合新的优化方法从配电网规划的第一步一现状分析开始，一直到得 出新的网架规划方案和投资估算，叙述了整个规划思想。 第一部分主要是结合新兴县的实际状况对新兴县配电网的现状进行科学分析，达到 对现状的完全了解，从而找到目前电网存在的主要问题。 第二部分主要是在“十五”期间电网建设的基础上，结合新兴县“十一五”期间的负荷 增长预测，及主网规划变电站的建设方案，规划“十一五”期间中低压配电网建设方案， 为新兴县未来配电网建设、改造和优化提供了依据。以保证未来新兴县电网发展成为既 满足新兴县城市化建设和经济发展的需要、又具有较高的供电可靠性和运行经济性的现 代化电网。 第三部分主要是根据南方电网针对县级配网的各项要求，经过和各位专家和经验丰 富的技术人员进行反复讨论，整理出一套针对新兴县电网规划的原则，从而使规划工作 科学化，条理化。 第四部分主要对新兴电网进行网架优化及投资估算，并安排新兴县配电网“十一五” 期间的建设项目。 关键词：配电网络；变电站规划；负荷预测；网架优化；投资估算 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s t h el o a do fo u rc o u n t r yi sg r o w i n gr a p i d l ya sw e l la st h en a t i o n a l e c o n o m y f o r c e dp o w e rc u tw a ss e e ne v e r y w h e r e b e c a u s eo ft h el a go fc o n s t r u c t i o n , o u to f d a t ef a c i l i t i e s ，i n s u f f i c i e n tc a p a c i t i e s ，i r r a t i o n a ln e t w o r ks t r u c t u r ea n dl o w r e l i a b i l i t ye x i s t e di n m o s to ft h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r k s t h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r k , e s p e c i a l l yt h em i d - v o l t a g e d i s t r i b u t i o nn e t w o r k , c a nn o tm e e tt h en e e d so f1 0 a di n c r e a s e d i s t r i b u t i o nn e t w o r k , a st h e c o n n e c t i o nb e t w e e nt h eg e n e r a t i o na n dt r a n s m i s s i o ns y s t e ma n dt h ec o n s u m e r s ，h a sg a i n e d m o r ea n dm o r ea t t e n t i o no nt h e i rd e s i g na n dp l a n n i n gi nr e c e n ty e a r s a c c o r d i n gt 0t h e c h a r a c t e r i s t i c so ft h ee l e c t r i ct r a n s m i s s i o nn e t w o r k so fx i n x i n gc o u n t yy u n f uc i t y , t h i sp a p e r s p e c i f i e st h ew h o l ep l a n n i n gi d e af o r mt h ef i r s ts t e p ，i e a n a l y s i so fc t m c n ts t a t u s ，t ot h e d r a w i n go u tt h en e ws c h e m eo fn e t w o r kp l a n n i n g a p p l y i n gn e wo p t i m i z e dm e t h o d s e s p e c i a l l yt h et w oi m p o r t a n tl i n k s ，i e t h el o a df o r e s ta n dp o w e rb a l a n c ec a l c u l a t i o na r e e m p h a s i z e d f i r s t l y , t h es t a t u so ft h ee l e c t r i cd i s t r i b u t i o nn e t w o r ki sa n a l y z e dt of i n do u tt h em a i n p r o b l e m so f t h en e t w o r k s e c o n d l y , b a s e do nt h ee l e c t r i cn e t w o r kc o n s t r u c t i o no fx i n x i n gc o u n t yd u r i n gt h et e n t h f i v ey e a r sp e r i o d , c o m b i n e d 、析t ht h ef o r e c a s t i n go ft h el o a dg r o w t ha n dt h ep l a n n i n go ft h e h i g hv o l t a g es u n s t a t i o n si nt h ec o u n t yd u r i n gt h ee l e v e n t hf i v ep e r i o d t h ee l e c t r i cd i s t r i b u t i o n n e t w o r ki sp l a n n e dt op r o v i d er e f e r e n c ef o rt h ec o n s t r u c t i o n , r e c o n s t r u c t i o na n do p t i m i z a t i o n o ft h ef u t u r en e t w o r k w i mt h er e s e a r c hw o r k t h ef u t u r ed i s t r i b u t i o nn e t w o r ko fx i n x i n g c o u n t yw i l ld e v e l o p et ot h em o d e me l e c t r i cn e t w o kw h i c hc a ns a t i s f yt h ec i t yc o n s t r u c t i o n a n de c o n o m yd e v e l o p m e n to f x i n x i n g c i t ya n dh a sh i g hp o w e rs u p p l yr e l i a b i l i t y 鼬w e l l t h i r d l y , a c c o r d i n gt ot h er e q u i r e m e n t sa i m i n ga tc o u n t yd i s t r i b u t i o nn e t w o r k sp r o p o s e d b yc h i n as o u t h e r np o w e rg r i d , t h ep l a n n i n gp r i n c i p l e sf o rx i n x i n gc o u n t yd i s t r i b u t i o n n e t w o r ka r ee s t a b l i s h e da f t e rd i s c u s s i o nw i me x p e r t sa n ds e a s o n e dt e c h n i c i a n s t om a k et h e p l a n n i n gw o r km o r es c i e n t i f i ca n dm o r es t r e a k i n e s s f o u r t h l y , t h ee l e c t r i cn e t w o r ko fx i n x i n gc o u n t yh a sb e e no p t i m i z e da n dt h ei n v e s t m e n t l a n eb e e ne s t i m a t e di nt h ed i s s e r t a t i o n t h e nt h ec o n s t r u c t i o np r o j e c t sd u r i n gt h ee l e v e n t hf i v e y e a r sp e r i o di sa r r a n g e d k e y w o r d s ：e l e c t r i cd i s t r i b u t i o nn e t w o r k ；s u b s t a t i o np l a n n i n g ；l o a df o r e c a s t i n g ；n e t w o r k o p t i m i z a t i o n i n v e s t m e n te s t i m a t a t i o n i i 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名：训礁日期：洲年p 月9e t 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校 有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位 论文被查阅( 除在保密期内的保密论文外) ；学校可以公布学位论文的全 部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位 论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 本学位论文属于： 口保密，在年解密后适用本授权书。 口不保密。 学位论文全文电子版提交后； 口同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏 览。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名： 训南 9 i ” 艚撕獬懈 日期：枷1 2 g 日期：呻6 r 、留 第一章绪论 第一章绪论 1 1 引言 随着现代社会生产的发展和人民生活水平的日益提高，电力的供应和消耗己渗透到 社会生产、人民生活的各个角落，社会对电力的需求越来越大。同时，产业结构的调整， 城市土地使用制度的改交、电力市场的逐步形成以及电价机制的完善，也对电力供应提 出新的要求。这些变化不仅发生在用电数量上，也发生在电力负荷的空间分布和质量上， 使得电力系统面临着更为复杂繁重的规划任务，由于电力工业的发展水平不仅对国民经 济的其它部门产生巨大的影响，而且一次能源消耗和投资的数量也相当巨大，所以，科 学合理进行电力系统规划不仅可以获得巨大的社会效益，也可以获得巨大的经济效益。 因此，对电力系统规划问题进行研究，以期最大限度地提高规划质量，具有重大的现实 意义。 电力系统是由发电、变电、输电、供电、配电和用电等设备和技术组成的一个将一 次能源转换为电能的统一系统，配电系统是电力系统到用户的最后一环，它与用户的关 系最为紧密，对用户的供点可靠性和供电质量的影响也最为直接，配电系统通常包括配 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、继电保护等设旋， 是连接发、输电系统和拥护的重要环节。电网是一个集输送、分配和供应电能的统一整 体，是电力系统的重要组成部分，它是包括输电网( 2 2 0 k v 及以上) 、高压配电网( 3 5 、 6 3 、1 1 0 k v ) 、中压配电网( 1 0 k v ) 和低压配电网( o 3 8 k v ) 等各级电网的总称【l 】。 近年来，在我国经济的快速发展，电网负荷迅速增长的大形势下，由于我国长期以 来“重发、轻供、不管用”的思想，无论从资金设备还是在技术上严重制约了配电网络的 建设和发展，电网建设滞后、技术落后、设备陈旧、结构不合理等因素使电网达不到n 1 ” 的安全准则，导致供电可靠性差，而且线损高。近年夏季全国大范围的持续高温天气使 得供用电矛盾突出，导致全国各地不断出现限电拉闸的情况，为了解决电力不足，各地 纷纷加大电厂的建设，但由于配电网，特别是中低压配电网建设的滞后，使得电力供应 “送不进、落不下、用不上”的现象充分暴露出来瞰1 ，如何建设好电力系统中的配电网是 当前迫切需要解决的问题。 1 2 当前配电网主要存在的问题和原因 1 。2 。1 配电网主要存在的问题 目前，我国城市配电网的发展状况还存在着一些普遍性的问题【2 1 ，如网损过高、电 华南理t 大学硕士学位论文 压质量差、事故率高、负荷过重、可靠性较差、发展缓慢等。原因有很多，可归纳为以 下几点： 1 配电网建设落后【3 i 。 很低。近几年随着电力体制的调整和电网改造的进行，国内多数配电网有了较大发 展，增加了高压变电站，对一些老的变电站进行了改造，电网结构趋于合理，安全性有 一定提高。但同时，配电网的技术还相对落后，虽然引进了一些新设备和技术，但和国 外相比还有较大的差距【5 1 现有的电网结构普遍比较薄弱，备用能力差，可靠性低，停电 事故经常发生，线损率高。 2 配电网负荷增长迅速。 随着经济的高速发展，电力用户在不断增加。在负荷增长中，负荷构成比例发生了 重大变化，居民用电，商业用电明显增加，加重了中低压配电网的负担。配电网的增长 跟不上负荷增长的要求，甚至造成了近两年来的全国性缺电现象。 3 配电网技术经济指标落后、设备陈旧 虽然我国在配电网规模上可以与发达国家相当，但技术经济水平却还相对落后，线 损率、可靠率、电缆化率等一些技术指标与国外水平还有很大差距，设备普遍陈旧甚至 落后、小截面老旧线路、老式油短路器、老式柱上油短路器等仍大量在线工作，此外现 有的配电网结构普遍比较薄弱，备用切换能力差，达不到n 1 ”的安全准则，供电可靠 性差，事故停电频繁。 4 。配电网损率居高不下 我国配电网损率1 9 9 5 年达8 7 7 ，1 9 9 7 年为8 2 0 ，而日本、德国、法国等其线损 率约为5 6 。按大致相同口径对比，可发现造成这种差距的一个主要原因是配电网损 耗大，大约高出2 、3 个百分点，按1 9 9 7 年水平，相当于多损耗1 8 0 亿k w h 的电量， 按o 5 元计算，一年可节约9 0 亿元，如此巨大的电能损失，给我国社会、经济、环境的 影响是巨大的。 5 配电网规划和设计不科学。 以往，我国配电网的规划和设计，更多的是由规划人员根据个人经验和局部计算 进行的，在有限的条件下解决负荷增长、线路过载、电压偏低等不断出现的一些问题。 对于日益扩大的电网规模，这种方法将难以利于配电网的合理建设和经济运行。近些年， 国内己经出现了配电网规划的计算机辅助工具，但这些工具还不够完善，无法发挥其应 有的作用。因此，要以长远和整体的眼光追求系统运行的经济性、可靠性和安全性，系 2 第一章绪论 统的配电网规划方法的研究和应用迫在眉睫。 1 2 。2 配电网的发展和规划趋势 针对上述问题，为了近期满足电力负荷增长的需求和提高供电的可靠性，远期进一 步建设改造成现代化的配电网，各地正根据具体情况【s 】【6 1 ，采取一些有效措施，使配电 网朝以下方向发展： 1 提高电压等级。 简化电压等级，减少电压层次，逐步提高配电网电压等级，有利于配电网的管理和 经济运行。目前，国内城市配电网网络的电压等级大都是l o k v , 随着城市负荷的增长， 配电网需要输送更大的功率。要提高馈电线路的输送容量可以通过以下两个途径：线路电 压等级不变，增大电流。提高线路电压等级，绝缘的要求也相对提高。研究表明，提高 电压等级常比增大电流经济。所以在做新的配电网规划时，可在优化过程中优选电压等 级。 2 简化电网结构，采用新型设施，提高自动化程度7 】【8 1 1 9 1 1 o 】 配电网网络进一步向简化、完善和高可靠性发展，如变电所接线开始推广采用线路 变压器组、单母线接线等。配电网络结构推广采用多回线、各式环网、多分段多连接等 方式，以提高利用率和供电可靠性，馈线加装自动化装黄以减少故障恢复时间。随着电 缆建设的日益增多，电缆沟、预制排管、电缆隧道将进一步广泛采用。绝缘导线也在不 少城市的架空配电网中逐步应用。以计算机应用为主要内容的先进技术，促使自动化技 术逐步由调度、变电所发展到配电线路，并使供电和用电两方面紧密相连。 1 3 配网规划的任务与研究内容 配电网规划主要有两个方面的任务：一是确定电网未来的规模及安装设备的规格，如 导线电压等级和型号、变压器规格等。二是确定电网中增加新设备的时间和地点【1 1 】。其 基本原则是，在保证将电力安全、可靠的输送到负荷中心的前提下，使电网的建设和运 行费用最小。 配电网规划应着重研究电网的整体电网规划的编制，应分析现有网络的状况，根据 需要与可能，从改造和加强现有网络入手；研究负荷增长规律，解决网络结构中的薄弱环 节，扩大网络的供电能力，加强结构布局和设施标准化，提高安全可靠性，做到远近结 合、新建和改造相合、技术经济合型坨】， 从整体上着眼，可以把配电网规划研究的内容分为现状网分析、空间负荷及其分布 3 华南理1 二大学硕士学位论文 预测、网架规划、无功规划、稳定性分析及短路电流分析几个方面，其中，无功规划、 稳定性分析和短路电流分析这三部分是在网架形成后进行的，无功规划和稳定性分析主 要用于确定线路及变压器以外的一些补充设备；短路电流分析一般作为电网规划方案提 出后的校验手段，通常不直接用于方案的确定。因此，目前有关电网规划研究的主要方 向是负荷预测和网架规划研究1 1 3 】，本文只涉及负荷预测以及网架规划。 1 4 配电网规划的研究现状 配电网规划是指在分析和研究未来负荷增长情况以及城市配电网现状的基础上【4 】， 设计一套系统扩建和改造的计划。在尽可能满足未来用户容量和电能质量的情况下，对 可能的各种接线形式，不同的线路数和不同的导线界面，以运行经济性为指标，选择最 优或次优方案作为规划改造方案，使得电力公司及其相关部门获得最大利益的过程1 1 4 1 。 为了达到这个目标，需要实现三个互相协调的功能：空间负荷预测、长期配电规划和短期 配电规划l l ”。这也是配电网规划的基本功能和主要研究内容。 配电网规划要求负荷预测不仅能预测负荷的量，而且要预测未来负荷增长的位置。 负荷分布预测是配电网规划的基础，预测的准确程度将直接影响到规划的可信度。 配电网的长期规划是指在负荷预测指导下，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。 短期规划更注重具体的工作，如馈线结构、类型以及电能质量分析等等。 1 4 1 负荷预测研究现状 负荷预测是配电网规划面临的第一个任务，负荷预测的准确程度直接关系到规划方 案的质量。按预测时期的长短，负荷预测一般可分为长期，中期，短期和超短期四种。 配电网规划的负荷预测主要属于中长期负荷预测。目前对中一长期负荷预测的研究方法 主要有： ( 1 ) 趋势外推法。趋势外推法只需要负荷本身的历史数据，通过寻找负荷历史数据中 的负荷变化规律和特性，并将其变化模式外推到未来进行预测。该方法需要的数据量小， 但由于没有对负荷预测中的随机成分进行统计处理，因此准确度不高。 ( 2 ) 相关分析法。相关分析法是将负荷同各种社会和经济因素等联合起来考虑，通过 寻找电力负荷与影响其变化的相关因素之间的关系或数学模型，来达到预测的目的。其 4 第一章绪论 优点是可以清楚地看到可量测因素和负荷增长趋势的关系，但搜集这些相关因素的资料 有时比负荷预测本身更困难。 ( 3 ) 时间序列分析法。时间序列法将负荷数据当做一个随时间变化的序列进行处理， 通过寻找负荷历史数据序列中的变化模式，并将该模式外推到未来进行预测。当时间过 长时会产生较大误差。 ( 4 ) 回归分析法。回归分析法假定负荷同一个或多个独立变量存在因果关系，通过寻 找因果关系的数学模型，据此预测出将来负荷值。回归分析模型参数估计技术比较成熟， 预测过程相对简单。但一般为避免数据处理过于复杂，常将变量问的关系假定为线性。 文献【1 7 1 将偏最小二乘回归模型应用于年用电量预测，克服了自变量之间多重相关性 的问题，使得计算结果更为可靠。文献1 1 8 1 在回归分析中采用了非线性参数估计计算，从 而得到更精确的预测模型。 ( 5 ) 灰色模型。灰色模型将随机变化量看作在一定范围内变化的灰色量，通过生成 变换和关联分析，建立预测模型。负荷预测中通常采用g ( 1 ，1 ) 模型。 文献【1 9 i t 2 0 l l 较了几种灰色模型在电力需求预测的应用，确定适合于不同产业电力需 求预测的不同灰色模型。文献【2 1 1 提出了灰色预测模型g m ( 1 ，1 ) 的参数修正法，进一步 提高负荷预测的精度。 6 ) 人工智能技术。随着人工智能技术的不断发展和日益完善，人们又提出了模式 识别法，组合预测法，模糊预测法，专家系统法，神经网络法等方法。这些方法发展都 不很成熟，但具有很大的应用潜力。 文献瞄1 提出了一种组合式的模糊短期负荷预测方法。通过对历史数据的离线动态 学习，训练出有关参数，经过模糊推理获得提前一步的负荷预侧。文献伫3 1 1 2 4 1 将神经网络 法运用负荷预测。文献【2 5 1 则在负荷预测中运用了免疫神经网络，提高了神经网络的自适 应能力。 ( 7 ) 空间负荷预测。空间负荷预测不仅在时间上预测米来负荷的增量，而且还预测 负荷增长的空间信息。8 0 年代初，美国的w i l l s 等人提出了空间负荷预测的概念。之后 运用于空问负荷预测的方法主要有多变量法，趋势法和用地仿真法 2 q 前两种方法模型简 单，精度不高，已基本上不再采用，现在广泛应用的是用地仿真法。用地仿真法是通过 建立用地仿真模型来模拟小区发展情况，将负荷预测的结果分配到每个小区，具有较高 精度，能够满足中一长期配电网规划的要求 国外文献在w i l l 的基础上，通过建立模糊规则库，使用模糊推理处理分析待规划区 5 华南理工大学硕七学位论文 域的空问属性信息，以预测该区域各用地类型的发展程度。文献口刀采用非均匀区域法进 行空间负荷预测，对不同密度的地区划分不同的区域，有效减少数据量和存储空间的信 息。文献又将运输模型用于用地预测，以确定各用地类型的未来使用面积文献【”1 引入 遗传算法来调整模糊集参数，以此训练模糊系统规则以建立模糊规则库。文献【5 0 1 引入人 工神经网络，在原始数据不充分的条件下，对负荷进行分类和简化，从而得到与环境因 素相适应的负荷。 负荷预测的各种方法根据其自身的特点被应用于不同的场合。趋势外推法、相关分 析法以及时间序列分析法由于其精度不高，只用在一些对精度要求不高的定性分析上。 回归分析法、灰色模型考虑了随机因素，预测精度较高，但要建立这些模型较为困难， 目前还在进一步研究，这些方法大都应用于要求考虑的随机量较少的场合。人工智能技 术目前越来越多地被应用于负荷预测中【2 1 2 4 1 ，这些方法的预测精度相对较高，但由于 发展还不够成熟，还在进一步探索。现在负荷预测的应用往往将多种方法同时进行预测， 综合分析得出一个结果。空间负荷预测更多地应用于电网规划，因为电网规划必须知道 负荷的空间信息，目前该方法已广泛应用于电力系统规划。 1 4 2 配网网络规划研究现状 负荷预测完成之后，便可进行配电网络规划。变电站选址和馈线布线是配电网络规 划的主要研究内容。配电网规划要考虑城市建设的布局，土地价格等多种因素，显然这 是一个系统优化的问题。它具有离散性，动态性，非线性，多目标性，不确定性等特点。 从数学上来说，配电网规划是一个动态多目标不确定非线性的整数规划问题。根据不同 的简化手段，形成了不同的规划方法。 根据对规划期间处理的不同，规划方法可分为： ( 1 ) 单阶段扩展规划：单阶段扩展规划是根据规划期开始的数据寻找规划末尾( 即水 平年) 的最佳网络结构方案。 ( 2 ) 多阶段扩展规划：多阶段规划中，前一阶段的规划结果对后一阶段有明显影响， 因此，每一扩展方案既要 考虑本阶段的要求，一又要考虑整个规划期的要求。多阶段规划可采用动态规划方 法也可采用静态规划方法来实现。考虑整个规划期最优扩展方案的方法称为动态规划方 法。把多阶段中每一阶段都作为单阶段规划来优化，把上阶段的优化结果作为下一阶段 规划的输入，这种处理叫静态规划。动态规划处理要比静态规划复杂的多，但静态规划 不能给出整个规划期的最优解。根据数学方法分类，可分为： 6 第一章绪论 ( 1 ) 最优化方法 最优化方法是将电网规划问题用数学优化模型进行描述，然后通过一定的算法求 解，从而获得满足系统要求的最优规划方案。这种方法由于考虑了电网的决策变量与运 行变量等之间的相互关系，并将实际规划问题采用优化方法求解，因而在理论上更严格 些并保证了方案的最优性。但由于电网规划属于大规模的组合数学问题，计算时间长， 占用计算机内存大，对于实际大规模系统求解困难很大。因此实际应用时不得不作大量 的简化。 ( 2 ) 启发式方法 启发式方法不同于优化方法，它是以直观分析为依据的算法，通常基于系统某一性 能指标对可行路径上线路参数的灵敏度，根据一定的原则，逐步迭代得到满足要求的方 案为止。这种方法直观，灵活，计算时间短，便于人工参与决策且能给出符合工程实际 的较优解。缺点是单网络规模大时，指标对于每一组方案差别不大，难以优化选择。文 献【2 3 1 则将配电网规划和图论结合，利用寻找最小生成树和最小路径树的方法来寻找最优 的网络结构。 ( 3 ) 专家系统法 专家系统法模拟规划人员的经验进行决策，也可以看做是启发式方法的发展。专家 系统先建立产生规则库，再由推理机去除不可行解，最后由决策部分选出最优解。专家 系统总结了大量专家的实践经验，可以合理简化规划模型，提高算法效率。 ( 4 ) 模拟进化策略 随着数学的发展以及配电网规划这一问题本身的特性，人们开始将模拟进化策略运 用于配电网规划。文献【3 0 1 1 2 8 2 9 1 分别将遗传算法，模拟退火算法，最优蚁群算法应用于 配电网络的规划虽然这些算法在实际应用时都还存在参数不易选取的缺点，但这并不影 响模拟进化策略在配电网络规划中的应用。 ( 5 ) 电网综合规划 长期以来，两级以上电网的综合规划并不为人所重视，其主要原因有：各级电网 的网络结构不同，进而导致优化算法不同；各电压等级综合规划导致问题规模激增。文 献【3 l 】【3 2 1 对电网综合规划的模型和算法进行了研究，提出了输配电系统综合规划的全局优 化算法。全局优化算法中当系统为不同电压等级的开环系统时，只需仿照标么值计算的 原理将各电压等级的电气量折算到某一选定的电压等级上，就可以采用最短路遗传算法 进行网络的全局优化。当系统为开环与非开环混合系统时，先形成树状网络，然后利用 7 华南理工大学硕士学位论文 文献f 3 习的最短路径遗传算法进行专门的联络线优化，以构成环网。 1 5 本文内容安排 本人在攻读硕士期间，作为主要参加者参与了新兴“十一五”中低压电网规划的 编制工作。本论文正是以上规划的编制为研究背景。主要探讨了县级中低压配电网规划 内容及方法。本文主要工作如下： ( 1 ) 介绍了国内配电网的现状及主要存在问题，总结了相关经验，并介绍了配电 网规划的主要内容和方法以及配电网改造的一般原则及依据。初步探讨了国内外电网规 划研究的现状； ( 2 ) 通过对新兴l o k v 电压等级的配电网进行现状评估和分析，总结前阶段取得的 成绩、指出存在的问题； ( 3 ) 介绍了几种常用的空间负荷预测方法及其优缺点、应用范围，根据实际情况 提出了一种较为简便的预测方法，在此基础上进行供电分区负荷预测及县城空间负荷预 测； ( 4 ) 结合供电区域的发展规划和相关文件，给出规划的发展目标、总体原则和建 设改造的基本原则； ( 5 ) 根据云浮市“十一五”电网规划结果和现有配电网的情况。提出水平年中压配 电网网架的具体规划方案及变电站问联络方案；并根据配电网络的规划情况，给出相应 的工程量和静态投资估算，并进行效益的分析；对新兴县配电网未来的建设发展方向 提出相关建议。 8 第二章新兴配电网现状分析 第二章新兴配电网现状分析 电网规划建设的目的是满足城市经济发展对电力的需求，因此，在制定电网规划前 要分析城市经济发展的状况和前景，分析社会用电结构和变化趋势。在此基础上，对电 网发展现状的结构、供电能力、可靠性和存在问题进行分析，判断网络满足负荷增长的 程度，为制定电网规划年的网架奠定基础。 2 1 国民经济和社会发展概述 2 1 1 自然概况 新兴县历史悠久，自置县至今已有2 1 0 0 多年的历史。它地处珠三角外围，背靠大 西南，属云浮市辖县，与高明、开平、恩平等珠三角城市接壤，距华南中心城市广州约 1 7 0 公里。新兴的陆路交通比较发达，三( 水) 茂( 名) 铁路从县境北部进入县城，向 西南贯通，设有县站1 个、镇级站4 个，客货运输方便。新兴县行政辖区，主要包括县 城( 新城镇) 、车岗镇、东成镇、稔村镇、水台镇，太平镇、六祖镇、赣竹镇、河头镇、 天堂镇等1 2 个管理区，全县总面积1 5 2 0 k m 2 。县城面积约1 9 k m 2 ，河东区和河西区两个 供电分区，面积分别为9 3 9 k m 2 和9 9 2 k m 2 。 2 1 2 国民经济和社会发展情况 改革开放以来，新兴县国民经济保持快速、稳定、健康发展，综合经济实力不断加 强。新兴县国民经济工业为主，2 0 0 5 年，新兴全县实现国民生产总值5 2 5 1 亿元，近5 年平均增长1 2 1 ；人均生产总值达1 1 6 1 0 元，年均增长1 1 6 ；三大产业比重由2 0 0 0 年地3 9 4 ：2 8 7 ：3 1 9 调整为3 6 1 ：3 0 0 ：3 3 9 。2 0 0 4 年新兴县被国家发改委定为县域经 济联络县。 2 2 新兴电网概况 新兴电网位于云浮电网的东南部，共涉及1 l o k v 、3 5 k v 、l o k v 和4 0 0 v 四个电压等 级，覆盖在1 5 2 0 k m 2 的土地上，为新兴县提供电力支持。 现状电网是未来电网发展的基础，为了能够准确把握现状电网存在的问题，为近期 电网规划改造提供有力的依据，本章对新兴配电网进行详细分析。 9 华南理工大学硕十学位论文 图2 1 新兴县地理位置图 2 2 1 电源情况 新兴县境内共有3 座1 1 0 k v 变电站，5 座3 5 k v 变电站，1 1 0 k v 的变电站分别为飞 鹅亭站，黄岗站及天堂站。3 5 k v 变电站分别为锄竹变电站、稔村变电站、里洞变电站， 蕉山变电站及集成变电站。 表2 13 5 k v 、1 1 0 k v 及以上变电站统计( 2 0 0 5 ) t a b l e2 1t h es t a t i s t i c so f t r a n s f o r m e rs t a t i o n sw i t hv o l t a g el e v e lo f 3 5 k v , 1 1 0 k va n da b o v e ( 2 0 0 5 ) 电压等级容鬣构成憩容量 1 0 k v 如线 l o k v 实剩余出线 ；变电蛄 ( k ( m v a )( m v a ) 间隔总数际出线数闻隔数 飞鹅亭站 l l0 1 02 x 3 1 56 31 71 6 l 黄岗站 1 1 0 ，3 5 1 1 0l x 3 1 53 1 51 0l o0 天堂站 1 1 0 1 0l 1 61 6550 筋竹变电站 3 5 ，l o6 36 354l 稔村变电站 3 5 1 01 0l o550 里洞变电站 3 5 1 0 1 3 1 3 4 o4 蕉山变电站 3 5 1 01 2 61 2 643l 集成变电站 3 5 1 0 1 1 _ 3 1 1 3550 小计 |1 6 3 75 54 87 1 0 第二章新兴配电网现状分析 对于1 0 k v 电网而言，其供电可靠性除了与l o k v 电网本身的建设情况、接线模式有 关外，上一级电源的建设情况也是影响到其供电可靠性的一个重要因素。下面就新兴境 内8 个变电站从容量配鹭、l o k v 出线间隔利用率、变电容载比以及变电站供电分区及 供电半径四方面进行分析。 1 ) 容量配置 由表2 - 1 中数据可知，新兴县1 l o k v 变电站除了飞鹅亭站外都只有一台主变，l l o k v 的变电站容量配置只有飞鹅亭站比较合理；黄岗站、天堂站都只有一台主变，若其主变 发生故障，无法通过其他主变进行负荷转带。 间隔利用率 由表2 1 中数据可知，新兴县地区8 座变电站共5 5 个出线间隔己使用4 8 个，仅剩 余7 个。本文第五章将根据线路规划，提出未来5 年的间隔使用需求，以确定现有出线 日j 隔是否满足需要。 3 ) 变电容载比 新兴1 1 0 k v 电网变电容载比统计结果见表2 - 2 。 表2 23 5 k v 、1 1 0 k v 电网变电容载比统计( 2 0 0 5 ) t a b l e2 - 2t h es t a t i s t i c so f t h ec a p a b i l i t yl o a dr a t i oo f t r a n s f o r m e rs t a t i o n sw i t hv o l t a g el e v e l o f3 5 k v , 11 0 k va n da b o v e ( 2 0 0 5 ) 薹变电站 容龋( m v a ) 最高负荷( m w ) 负载翠( ) 霹载比 ”$ 飞鹅亭站 6 34 26 6 6 7 | 黄岗站 3 1 52 37 3 0 2| 天堂站 1 66 3 7 5 0| 1 1 0 k v 变电站小计 0 57 1 ( 6 7 4 5 )|1 5 6 ( 1 6 4 ) 锄竹变电站 6 357 9 3 7| 稔村变电站 1 088 0 0 0 | 里洞变电站 1 364 6 1 5| 蕉山变电站 1 2 6 75 5 5 6 | 集成变电站 1 1 34 53 9 8 2 3 5 k v 变电站小计 5 3 23 0 5 ( 2 8 9 8 )l1 7 4 ( 1 8 4 ) 注：括号内数据为考虑二个站最高负荷的同时率取值0 9 5 的计算结果。 由表2 - 2 中数据可知，新兴县8 个变电站的负荷相差较大，变电站负载率位于4 0 8 0 之间。新兴县3 5 k v 、1 1 0 k v 容载比计算结果分别为1 8 4 、1 6 4 ，根掘县级网设 华南理1 = 大学硕十学位论文 计导则，在规划的各水平年，云浮地区2 2 0 k v 电网容载比原则上按1 a n l 9 考虑， 3 5 1 1 0 k v 电网容载比原则上按1 8 2 1 考虑。在电网建设初期，变电站的主变尚未配 齐时，容载比应取上限，当变电站主变配齐达到最终规模，且电网互供能力提高后，可 适当降低容载比的取值。由此可知新兴1 1 0 k v 的变电站容载比偏低，需扩容。 4 ) 变电站供电分区及供电半径 新兴县辖区分为1 1 个镇，分别为东成镇，新城镇、车岗镇、天堂镇、河头镇、锄 竹镇、稔村镇、水台镇、里洞镇、太平镇及六祖镇。目前已建成三座1 1 0 k v 变电站， 五座3 5 k v 变电站。各变电站按自然区域划分供电范围。新兴县变电站现状供电分区见 附图8 。 表2 3 新兴3 5 k v 、1 1 0 k v 变电站供电分区统计( 2 0 0 5 ) t a b l e2 - 3t h es t a t i s t i c so f p o w e r s u p p l ys u bd i s t r i c to f t r a n s f o r m e rs t a t i o n sw i t hv o l t a g el e v e l o f 3 5 k v , 1 1 0 k va n da b o v e ( 2 0 0 5 ) 爹变电站” 最高受葡( m w ) 供电区域薹 飞鹅亭变电站 4 2 东成镇，旧新城镇 车岗镇、旧洞口镇、温氏科技园、 黄岗变电站2 3 北洞开发区、北门路及环城北路 天堂变电站 6 天堂镇、河头镇 锄竹变电站 5 锄竹镇、新城镇 稔村变电站 8 稔村镇、水台镇 里洞变电站 6 里洞镇 蕉山变电站 7 太平镇 集成变电站4 5六祖镇 2 2 2 配电网基本情况 现状电网是未来电网发展的基础，为了能够准确把握现状电网存在的问题，为近期 电网规划改造提供有力的依据，本章对新兴配电网进行详细分析。 由于配电网经常出现线路切改的情况，本次规划工作时间从2 0 0 6 年2 月至2 0 0 6 年 6 月，时间跨度为4 个月，很可能在这期间配网的统计数据已经发生了较大变化，因此 本节的统计数据只能够表现某个特定时间的新兴配网情况。 1 2 第二章新兴配电网现状分析 注：位于里洞镇内3 5 k v 里洞变电站提供4 回1 0 k v 馈线分别供电给里洞镇部分地 区。该4 回线路供电区属于新兴县，但线路不归新兴县供电局管理。本节进行电源情况 分析时，不对里洞变电站进行分析。 新兴中压配电网设备统计结果见表2 4 。新兴2 0 0 5 年l o k v 线路及其设备具体情况 见附表l 。 表2 - 4 中压配电网设备数据统计( 2 0 0 5 ) t a b l e2 - 4t h es t a t i s t i c so f p a r a m e t e r so f m i d d l ea n dl o wv o l t a g ed i s t r i b u t i o ne l e c t r i cn e t w o r k e q u i p m e n t s ( 2 0 0 5 ) j ： 线路情况 ” ”43 配变情况。 一 雩 线路总 公用： 线路 专_ l j 变 专用变 公f l ；l 变 ：供电分区 长度 电缆絮空裸导 条数 总台数 总容餐变总： ( k m ) 长度线长度 台数 患容餐 台数 ( 台)承够容量； ( k m )( k m )( 台)f k v a ) ( 台) ( k v a ) 飞鹅亭站 1 58 7 92 3 9 2 56 3 9 7 52 0 28 6 0 7 s1 1 25 1 5 0 89 0 3 4 5 7 0 黄岗站 91 8 9 1 0 22 3 6 0 31 6 5 4 9 91 7 34 4 5 1 8l o l 2 6 0 3 3 7 2 1 8 4 8 5 天堂站 53 0 1 7 6 4 0 3 2 63 0 1 4 3 8 2 4 0 2 6 2 3 8 6 6 1 5 6 9 5 1 7 4 1 0 5 4 3 霸竹站45 1 8 3 41 6 9 55 0 1 3 91 0 31 7 7 5 04 51 3 0 l o5 84 7 4 0 稔村站 s8 9 508 9 51 6 81 8 0 7 87 61 0 4 1 89 27 6 6 0 蕉山站 36 0 50 26 0 38 97 6 5 02 l1 8 4 06 85 8 1 0 集成站 51 2 ll 3 31 1 9 6 71 9 71 9 5 8 07 31 1 2 2 01 2 48 3 6 0 合计 4 69 0 1 65 1 0 7 98 5 0 5 2 11 1 7 22 1 9 8 9 24 9 41 2 9 7 2 46 7 89 0 1 6 8 2 2 3 中压配电网设备水平 电网设备的装备情况不仅反映了一个地区电网基础设施建设的好坏，而且直接影响 到电网供电的安全性和可靠性，本节对新兴配电网设备水平进行统计分析。新兴县城 l o k v 配电网现状地理接线图见附图1 。 2 2 3 1 线路 l o k v 线路是构成l o k v 电网的最基本电网设备，线路本身的建设情况将直接影响到 l o k v 电网的供电质量及可靠性，下面从主干长度、线路截面以及电缆化率几个方面进 1 3 华南理1 二大学硕士学位论文 行分析。 ( 1 ) 主干长度 线路供电距离长短对供电质量有重要影响，在同等导线截面条件下，线路供电半径 长则末端压降大，相应线损一般也较大，事故转送能力较低；反之末端压降小，线损也 较小。根据广东省电网规划设计技术原则及南方电网县级电网规划设计导则(