（电力系统及其自动化专业论文）基于edsa的泰州配电网规划研究.pdf

a b s t r a c t a b s t r a c t a sap a r to fu r b e np o w e rn e t w o r k ，u r b e nd i s t r i b u t i o nn e t w o r kp l a y sa ni m p o r t a n tr o l e o fd i s t r i b u t i n ge l e c t r i cp o w e ri nt h et e r m i n a t i o no fp o w e rs y s t e r m a sw ea l lk n o w ，t h e v o l t a g ei sl o w e r ，t h en u m b e ro fd e v i c e si sm o r ea n dt h es c a l eo fd i s t r i b u t i o nn e t w o r ki s l a r g e r s op r o b l e m so fd i s t r i b u t i o nn e t w o r ka l s oa r ev e r ym u c h o n l yw h e nw ep a ym o r e a t t e n t i o nt ot h ep r i m ep r o b l eo fd i s t r i b u t i o nn e t w o r k ，w ec a nr e s e a r c ha n ds o l v et h e p r o b l e mb e t t e rw i t hh a l ft h ee f f o r t t a i z h o us u p p l yc o m p a n yh a sa c c u m u l a t e das e r i a lo fr u l e sw h i c hs u i tf o rd i f f e r e n t r e g i o n t h et h e s i sr e s e a r c h sa n ds t u d y ss o m eo ft h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r kw i t ht a i z h o u d i s t r i b u t i o nn e t w o r kp l a n n i n g l o a d so nd i f f e r e n tv o l t a g eg r a d ew e r ef o r e c a s t e du s i n g e d s a t h el o c a t i o na n dc a p a c i t yo fh i g h - v o l t a g ed i s t r i b u t i o ns u b s t a t i o nw e r ef i g u r e do u t a c c o r d i n gt ot h ed i s t r i b u t i o no p t i m i z i n gp r o g r a m m i n gt h e o r y t h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r k o ft a i z h o ui se v a l u a t e db a s e do nt h eb a l a n c eo fp o w e rl o a d ，t h el o s so fv o l t a g ea n dt h e l o s so fl i n ep o w e r t h ee x s i s t i n gp r o b l e m sa n ds o m ea d v i c ef o rd i s t r i b u t i o nn e t w o r k p l a n n i n ga r ep r e s e n t e d a n do nt h eb a s eo ft h er e s e a r c h ，s o m ec o n c u l t i o na n dt h en e wi d e a o fd i s t r i b u t i o nn e t w o r kp l a n n i n ga r ep r e s e n t e d k e y w o r d s ：s p a t i a ll o a df o r e c a s t ；p o w e rd i s t r i b u t i o np l a n n i n g ；r e l i a b i l i t y 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 坐尧日 1 ，_ ，一 期：么， 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文 的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档 的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借 阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东 南大学研究生院办理。 研究生签名：二臻导师签名： 研究生签名：，互乏奠导师签名： 每叩彩 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 研究背景及其意义 城市电网是城市范围内为城市供电的各级电压电网的总称，它包括区内发电厂、输电网、变电站、 高压配电网、中压配电网和低压配电网。城市电网是电力系统的重要组成部分，又是其负荷中心，具 有用电量大、负荷密度高、安全可靠和供电质量要求高等特点。鉴于配电网对供电成本和供电可靠性 有着重要的影响，如何做好配电网的规划和分析工作是电力公司未来成功的一个重要前提条件。 本文主要研究对象是城市中压配电网( 以下简称配电网) 。 随着我国电力体制改革的深入，要求打破垄断、逐步建立社会主义市场经济体制以及电力供需矛 盾的缓和，电力的发展必然要转向以市场需求为主导的战略目标。各个电力公司现在都把电力市场营 销作为自己最主要的任务，树立起优质服务的观念，提高营销质量，进一步开拓和扩大用电消费市场， 树立起市场竞争和效益观念，尽最大可能地实现企业经济效益和社会效益的统一。而这些要求的实施 都是以配电系统向广大用户进行可靠的供电为基础的。 配电系统在电力系统中有着重要的地位。由于配电系统直接面对电力用户，位于整个电力系统的 末端，直接和用户在电气上连接在一起，是处于把发电、输变电和配电在内的整个电力系统与广大电 力用户连接起来，向用户供应电力和分配电力的关键环节。一旦配电系统的设备发生故障或计划检修， 往往会造成系统对用户的供电中断。据不完全统计，用户停电故障中有7 0 - 8 0 是由配电系统的故 障造成的。因此。提高配电系统的可靠性对提高整个供电系统用户供电可靠性的影响极大。整个电力 系统对于用户的供电能力和质量都必须通过配电系统来完成和体现的，可以认为配电系统的可靠性， 实际上是整个电力系统在电源建设、电网结构、供电能力、电能质量和运行管理等诸多方面问题的集 中反映。 经过1 9 9 8 年开始的城市电网和农村电网的建设和改造，我国城市和农村配电网有了长足的发展， 电网供电能力、电能质量和供电可靠性有了很大的提高，基本满足了我国社会经济发展的需要然而 要赶上和达到世界先进水平，彻底改善配电网的结构，还有许多问题尚未解决。党的十六大确立了我 国2 0 2 0 年实现全面建设小康社会的奋斗目标，绘就了我国在新世纪的发展蓝图。未来2 0 年间，中国 将实现由农村化向城市化社会的大转型。国家经济的高速发展有赖于国家城市化战略的顺利实施，而 作为城市化建设的基础，如何做好配电网的规划和建设是当前急需解决的问题。今后很长的一段时间， 配电网将面临着适应社会经济持续快速发展及不断自我更新改造的双重任务。 城市配电网规划既是城市总体规划的一部分，也是整个电力系统规划的重要组成部分。随着国民 经济的不断发展，城市建设也进入一个日新月异的新阶段。因此进行合理有效的城市配电网优化规 划工作显得十分重要。城市配电网规划较之高压输、配电系统规划而言，其问题更为复杂多变，由于 配电网是电力系统与用户关系最为密切的部份，其发展受社会经济各方面的影响，特别是城市规划和 政策的影响也是最大的，因此配电网的发展必然是一个动态的过程，即配电网络必须适应负荷的增长， 而负荷的发展又是随着经济的增长而增长的。因此研究配网规划特别是研究确定城市配网规划的主 要技术原则具有深远的现实意义。配电网的研究既包括负荷预测、电力分区规划、最优站点选择、网 架结构规划和电力通道规划，还包括与上级输配电网的协调发展等问题。 当前配网规划的主要目标为：( 1 ) 坚持“适度超前”和输配协调发展原则，确保“受得进送得 出”；( 2 ) 综合考虑优化投资成本和降低运行维护成本，尽可能经济地规划电网；( 3 ) 满足所有合理 边际约束条件：电网安全( n 一1 准则，短路电流) 、合理的供电可靠性和电压质量：( 4 ) 电网结构清 晰便于运行管理。 当前配电网规划急需解决的问题包括：( 1 ) 理顺投资渠道；( 2 ) 与城市规划协调发展；( 3 ) 确定 配网规划技术原则：( 4 ) 配网网架结构研究。 配电系统可靠性主要研究从供电点到用户，包括配电系统各变配电所、高低压配电线路及接户线 在内的整个高、中、低压配电系统及其设备按可接受所要求的电力来满足用户电力和电景需求的能力。 其实质就是研究直接向用户供给电能和分配电能的配电系统本身及其对用户供电能力的可靠性。配电 系统可靠性主要研究和考虑以下几个问题：设备本身的可靠性、整个系统组合的设备可靠性( 即网络 的可靠性) 、系统运行的可靠性和系统可靠性与用户供电可靠性的协调和配合。 可靠性分析工作是做好配网规划的基础性工作。配电系统可靠性的工作，可以分为两个基本方面， 即量度过去的性能和预测未来的行为。也就是说一方面对现有已运行的系统进行历史的可靠性的统 计、分析及评价，它是整个配电系统可靠性评价中极为重要的部分；另一方面，为了设计、规划和建 第1 章绪论 立新的系统，或者扩大、改造和发展现有的系统供电能力而进行可靠性预测评估它可以评价和预测 各种设备及其对系统的影响。可靠性统计、分析及评价是可靠性预测评估的基础。只有了解了现有配 电系统及其设备、元件可靠性的特性数据，才有可能进行配电系统可靠性的预测评估。反之可靠性 的预测评估则是可靠性统计、分析及评价的深化和发展。只有通过可靠性的预测评估，并依此进行设 计、规划和改造，才有可能从根本上改善配电系统的可靠性。此两者密切相关，相辅相成，是配电系 统可靠性不可或缺的两个重要方面。因此，配电系统可靠性研究，用通俗的话来说，就是要通过对配 电系统可靠性进行历史的统计计算、分析和评价，来确定现有系统所存在的问题，并通过对过去的计 算预测未来，然后以预测来对运行情况进行比较，从而把可靠性推进更高的阶段。在整个过程中，还 涉及到如何合理地使用费用的问题。因此，配电系统可靠性的评价实际上就是对整个配电系统及其设 备进行历史的和未来的技术和经济的综合评价。 1 2 泰州配电网现状 1 2 1 泰州市概况 泰州市地处江苏中部位于东经1 1 9 。4 2 3 6 一- - 1 2 0 。3 3 3 6 一，北纬3 r5 5 1 2 一- - 3 3 。1 6 1 2 一之间。南至长江，北依盐城，东与南通接壤，西与扬州毗邻有长江岸线9 7 9 0 公里。泰州市下 辖靖江、泰兴、姜堰、兴化四个县级市和海陵、高港两区，市域东西长约5 0 公里，南北长约1 2 0 公 里，总面积5 7 9 0 平方公里。本文进行规划研究和实践的范围为泰州市市区，包括主城区( 海陵区) 和港区( 高港区) ，总面积约4 2 0 平方公里。 中心城市在布局结构上形成“一个中心、分片发展”的大框架，加快周边卫星城发展，经济开发 区和新区统一规划，城市新区的功能和规模进一步完善。城市主要向南发展，主城区：主要向南，其次 向东发展。向南发展进一步呼应沿江开发旌接高港；向东发展进一步整合海陵、姜堰资源，从基础 设施、产业配套、资源共享、空间协调等方面协调姜堰共同发展。西北部地区阻内涵发展为主。积极 整合资源、协调好火车客货站及九龙与城市同步发展的关系。高港区：主要向南、向东发展，大力发 展沿江产业、拓展城市规模。 主城区工业用地主要集中在西南工业区、东部工业区、西北工业区三大板块，在东北侧城乡结合 部安排海陵区工业园。商业、金融用地在保留坡子街、济川路商业中心的基础上，在泰高路以东规划 新区商务中心。居住用地在保留老城区用地性质和新区府南街区用地性质不变的基础上，新增泰高路 以东、3 2 8 国道以南地块。科教用地规模扩大，原科教用地向南延伸。绿地系统以天然水系为“纽带”， 充分发挥环城河、引江河、风凰河及周山河等水系作用，注重沿河沿路绿地的开发建设，并对集中绿 地按生态绿地、景观绿地、休闲绿地等进行细分，同时要探索绿色建筑区的开发途径，逐步建设“三 环”，即：环路、环河、环绿带，突出城市水文化的内涵与特色。 高岗区工业用地主要在滨江工业园区和沿江产业带。在东北侧的城乡结合部布置高港科技创业 园。商业金融用地以及科教用地结合区行政中心用地及居住用地安排。居住用地在保留原居住用地的 基础上，新增新区南、北侧居住用地。公共绿地，主要沿长江、引江河和南官河布置。 1 2 2 泰州配网概况 1 2 2 1 电源现状 本节中的“电源”指高压配电网的上一级电源，即2 2 0 k v 变电站和以l l o k v 等级电压并网的发 电厂。 现状规划区内的电源主要为市区内2 座发电厂和4 座2 2 0 k v 变电站。2 座发电厂即泰州热电厂和 金泰环保热电厂( 滨江电厂) ，其中泰州热电厂的装机容量为1 5 m w ，2 0 0 5 年发电量为1 0 2 3 8 万k w 击； 金泰环保热电厂的装机容量为3 0 m w ，2 0 0 5 年发电量为3 0 0 6 7 万k w h 。4 座2 2 0 k v 变电站即泰州 变、白马变、双墩变和观五变，其主变容量及出线仓位数统计情况如表1 1 所示。 2 第1 章绪论 表1 1 泰州市区现状2 2 0 k v 变电站统计 主变容量 设计出线仓位数( 个)实际利用仓位数( 个) 变电站 电压等级( k 建成年份 f m v a )1 1 0 k v 3 5 k v l o k vl i o k v3 5 k vl o k v 泰州变 2 2 0 1 1 0 3 52 1 2 01 2 3 81 9 9 8 白马变 2 2 0 l io 3 5l 1 8 01 0 7 842 0 0 1 双墩变 2 2 0 11 0 l o2 1 8 01 1 1 8 792 0 0 3 观五变 2 2 0 i1 0 1 0l 1 8 08 1 2 81 22 0 0 5 合计 9 6 04 11 0 3 03 1 42 i 现状泰州市区内2 2 0 k v 变电站的主变总容量为9 6 0 m v a ，l1 0 k v 出线仓位共计4 1 个，3 5 k v 出线 仓位共计1 0 个，i o k v 出线仓位共计3 0 个；其中已利用i l o k v 出线仓位3 1 个，3 5 k v 出线仓位4 个， 1 0 k v 出线仓位2 1 个。 1 2 2 2 高压配电网现状 1 变电站现状 泰州市区现共有1 1 0 k v 变电站1 4 座其中电网变电站l l 座，用户变电站3 座；共有3 5 k v 变电 站1 4 座，其中电网变电站5 座，用户变电站9 座。泰州市区现状l l o k v 和3 5 k v 变电站( 电网) 统 计情况分别如表1 2 和表1 3 所示。 表1 2 寨州市区现状1 1 0 k v 变电站统计( 电网部分) 电压等级配置容量总容量设计出线仓位数( 个)实际利用仓位数( 个) 变电站建成年份 ( k v ) ( m v a ) ( m v a )3 5 k v1 0 k v 3 5 k v l o k v 十里变1 1 0 3 5 1 02 4 08 01 42 6 21 02 0 0 0 招贤变 1 1 0 3 5 1 02 3 1 56 39 1 96l i1 9 9 8 江洲变1 1 0 3 5 1 02 5 0 1 0 01 12 631 42 0 0 1 鲍徐变 1 1 0 1 02 4 08 0 3 01 72 0 0 2 海陵变1 1 0 1 02 3 1 56 3 2 21 22 0 0 0 泰州市区现状的1 l 座l l o k v 公用变电站中，有7 座变电站站内设置两卷变压器，有4 座变电站 站内设置三卷变压器，其l1 0 3 5 l o k v 的容量比为1 0 0 6 6 7 3 3 3 现状高港变和滨江变站的建设规模 为1x 4 0 m v a ，远期最终建设规模均为2 x 4 0 m v a 。 表1 3 泰州市区现状3 5 k v 变电站统计( 电网部分) 总容量 1 0 k v 出线仓实际出线仓位 变电站电压等级( k v )配置容量( m v a )建成年份 ( v i v a )位数( 个)数( 个) 九龙变 3 52 2 04 01 082 0 0 3 前进变 3 5 6 3 + 2 02 6 3 542 0 0 5 许庄变 3 5 6 3 + 1 01 6 36 61 9 9 2 刁铺变3 56 36 39 61 9 9 2 永安变3 52 0 + l o3 0862 0 0 3 合计1 1 8 93 8 3 0 泰州市区现状3 5 k v 变电站中九龙变和永安变的上级电源来自区内1 1 0 k v 变电站的3 5 k v 出线， 其余3 5 k v 变电站的上级电源均来自区内2 2 0 k v 变电站。从表1 3 中可以看出，刁铺变的容量较小， 仅为6 3 m v a ，前进变、许庄变和永安变站内的两台主变容量不相同，因此，影响“n 1 ”情况下的 变电站容量考核。 泰州市区现状1 1 0 k v 和3 5 k v 高压用户变电站统计情况如表1 4 所示。 3 第1 章绪论 表1 4 泰州市区现状高压用户变电站统计 变电站 电压等级( k v ) 配置容量( m v a ) 主变容量( m v a ) 梅兰变1 1 0 2 5 0 1 0 0 引江河变1 1 0l 2 52 5 海螺变1 1 01 2 52 5 陵光变3 52 81 6 热电厂变3 52 6 + l 31 5 造纸厂变3 5l 1 2 51 2 ，5 钢厂变3 5l 6 3 + l 5 + l 3 21 4 5 春兰变 3 5 2 4 8 港口变3 52 1 2 船厂变3 5 2 3 1 56 3 三水厂变3 5l 2 52 5 2 线路现状 泰州市区现状高压配电网中有11 0 k v 线路2 6 条，线路长度约1 9 3 7 4 k m ；3 5 k v 线路1 0 条，3 5 k v 线路长度约6 2 3 5 k r m 高压配电线路共计3 6 条，总长度为2 5 6 0 9 k m 。 3 高压配电网结构 目前泰州市区已形成了以1 1 0 k v 、3 5 k v 、1 0 k v 、2 2 0 3 8 0 v 电压为高、中、低压配电网的比较完 整的供电体系。泰州市区2 0 0 6 年高压配电网络地理接线图如附图所示。 现状泰州市区共有2 2 0 k v 变电站4 座，分别为：双墩变、泰州变、白马变和观五变。四座2 2 0 k v 变电站均分布在规划区内，共同承担向泰州市区供电的任务。其中，双墩变和泰州变站内均设2 台主 变，白马变和观五变站内均为l 台主变，观五变与自马变、泰州变之间设有1 1 0 k v 联络线路，保证了 电网运行的可靠性与灵活性。 泰州市区共有1 1 0 k v 变电站l l 座，各变电站的上级电源线路均来自区内的2 2 0 k v 变电站，每座 1 1 0 k v 变电站均有2 路以上电源进线保证一路电源线故障时，能向变电站正常提供电力。 3 5 k v 变电站共有5 座，除九龙变位于主城区西部外，其它均分布在高港区。随着社会的发展建 设，市区负荷密度逐渐提高，市区未来新规划变电站将以1 1 0 k v 等级为主。 4 现状高压配电网存在的主要问题 通过上述高压配电网络分析，可以得出泰州市区高压配电网络存在以下几方面的问题： l 、部分高压配电变电站内设置l 台主变。随着负荷的增长，主变负载率的提高，应尽快增加另 一台主变，实现站内主变相互联络，增强供电可靠性； 2 、1 1 0 k v 高压配电变电站的上级2 回电源主要采用一回辐射，另一回“t ”接的网络接线模式， 随着区域经济的发展，供电可靠性要求提高，建议采用双电源辐射接线模式； 3 、部分3 5 k v 变电站内的两台主变压器容量相差较大；如前进变内的两台主变容量分别为6 3 m v a 和2 0 m v a ，相差6 85 ；永安变内的两台主变容量分别为2 0 m v a 和1 0 m v a ，相差5 0 ，许庄变内 的两台主变容量分别为6 3 m v a 和1 0 m v a ，相差3 7 ，随着负荷的增长，建议逐步调换变电站内的 主变，使站内两台主变容量相同： 4 、部分高压配电线路的截面较小，不满足导则的技术要求；如：1 1 0 k v 泰口线、白江线的截面 积仅为1 2 0 r a m 2 ：3 5 k v 线路中许庄线刁铺支线、口刁线、口许线、口宣线等线路均为l g j - 9 5 m m 2 导 线，建议有条件或随着变电站主变增容时，改造这些截面偏小的导线； 5 、部分带“t ”接的线路存在支线截面大于主干线截面的情况，建议在考虑最终网架的情况下调 大主干线截面，使其不低于支线截面。 1 2 2 3 现状中压电网基本情况 1 中压配电网的现状 由于电网规划工作中原始资料收集比较困难，本次规划中，中压配电网的原始数据资料比较薄弱， 关于1 0 k v 线路单线图、线路所带配变情况、各条线路运行中的年最大负荷等数据相关部门无法提 供完整、齐全的信息：因此本次现状中压配电网分析中，将只对部分数据信息较为完整的线路及设备 4 第1 章绪论 进行分析。 ( 1 ) 向1 0 k v 配电网供电的变电站情况 泰州市区1 0 k v 配电网的电源主要有2 2 0 k v 变电站双墩变和观五变，以及区内1 1 0 k v 及3 5 k v 变 电站。 由上表可知，现状向泰州市区1 0 k v 配电网供电的变电站共有1 8 座，共提供1 0 k v 出线仓位3 0 2 个，其中己利用仓位2 1 0 个：共向1 0 k v 电网提供容量8 6 3 9 m v a ，各变电站1 0 k v 侧最大负荷共计 3 2 4 9 3 m w ，可计算得出1 0 k v 电网供电容载比约为2 6 6 ，可见，现状供1 0 k v 电网的变电容量能满足 负荷的需求，且具有一定裕量。 ( 2 ) 1 0 k v 线路情况 根据泰州市供电公司相关部门提供的1 0 k v 线路单线图，经统计得出市区共有1 5 1 条1 0 k v 线路 ( 包括城中开闭所的1 0 k v 出线) ，总长度约为1 0 6 2 1 k m ，其中电缆线路长度约为7 9 8 k m ，架空绝缘 线路长度约为2 6 8 7 k m ，架空裸导线长度约为7 1 3 6 k m 。 ( 3 ) 1 0 k v 配电设备( 开闭所、环网柜) 根据所收集的资料统计，现状泰州市区1 0 k v 配电网中，共有环网柜7 7 个，1 0 k v 开闭所2 3 座： l o k v 配变1 6 8 8 台( 根据7 7 条1 0 k v 线路的配变台账统计得出) ，其中公用配变1 1 0 8 台，用户专变 5 8 0 台。 2 现状中压配电网存在的主要问题 以上根据实际收集的泰州市区现状中压配电网络的相关资料，从中压配电网的供电能力、供电可 靠性等方面对泰州市区现状中压配电网络进行了分析综合各项分析结论，可以总结出泰州市区现状 中压配电网络存在以下几方面的问题： ( 1 ) 变电站所供负荷分配不均匀，部分变电站的主变负载率较高出现变压器过载现象； ( 2 ) 部分1 0 k v 配电线路存在装接配变容量较大线路负载率较高的现象； ( 3 ) 1 0 k v 开闭所主要采用环入主干网的接线模式，随着负荷密度的提高，为提高供电可靠性，建 议采用双电源辐射接线模式，或采用二供一备接入主干网的接线模式； ( 4 ) 1 0 k v 配电线路普遍较长，供电半径不满足导则要求的线路约占一半： ( 5 ) 1 0 k v 配电线路的绝缘化率和电缆化率较低，在今后的电网建设与改造过程中，应根据供电区 域的特点，尽可能采用电缆或绝缘架空线路供电；以提高绝缘化率和电缆化率，使电网的运行更加安 全、可靠。 1 2 2 4 电力负荷现状 l 、历史各年总电量及总负荷发展分析 根据泰州市供电公司提供的资料泰州市区2 0 0 0 年以0 0 5 年总用电量及总负荷情况如表1 5 所示， 图1 1 和图1 2 分别为总电量和总负荷的发展趋势曲线。 表1 5 泰州市区2 0 0 0 年- - - 2 0 0 5 年总电量及总负荷发展情况 全社会电量全社会电量 最大负荷 最大负荷年最大负荷利用 年份 ( 万k w h )年增长率( )( m 、n增长率( ) 小时数( 1 1 ) 2 0 0 08 7 0 9 71 7 1 5 05 0 7 9 2 0 0 l9 9 8 4 81 4 6 42 1 8 5 02 7 4 l4 5 7 0 2 0 0 21 2 1 2 9 62 1 4 82 5 4 3 01 6 3 84 7 7 0 2 0 0 31 4 4 7 6 21 9 3 52 8 9 0 01 3 6 55 0 0 9 2 0 0 41 9 1 9 1 6 3 2 5 7 3 3 4 0 01 5 5 75 7 4 6 2 0 0 52 2 1 7 5 0 1 5 5 5 3 9 2 2 01 7 4 35 6 5 4 平均年增长率( ) 2 0 5 51 79 9 5 第1 章绪论 总 2 5 0 0 0 0 图1 1 寨州市区历史年总电量变化情况 负荷( 蜊) 2 0 0 0 年2 0 0 5 年最大负荷( 姗) 2 0 0 5 自e 黔璎彬零强爵灏琢雾鬻y 溪添雾驴铡缪溺缪羹篓飘 | j ? ! t 囊。i e 兰节，j 涟 露。+ o礓穗；o ：；蓦蘧 l 鬈i 强；7o 霉易! 。+霭 ：“蓬。：，一t 镰缭毪。 i 稳 l 皇曩惫 ， ：一麓；霞j ， 謦 。：；。；，“ 。 “，f ； 7 i 。孙? ，袋 。 i 鬟移。 ，、；、二麓 ；矗。i 鬈：。，：i ，i 纛。，。& ：i ! 么三。；。一，；。捌 2 0 0 02 0 0 l 图1 2 寨州市区历史年总负荷变化情况 2 0 0 5 芷 从2 0 0 0 年- 2 0 0 5 年期间，泰州市区总负荷呈现稳步增长的趋势。平均年增长率达1 7 9 9 ；市区 年用电量增长较快，平均年增长率达2 0 5 5 ，其2 0 0 4 年的增长幅度较大达3 2 5 7 。这与近几年泰 州市区城市建设发展较快、社会经济迅速增长相适应。根据泰州市十一五发展纲要和城市规划相关资 料，未来几年泰州市区的城市建设和社会经济水平依然以较快的速度发展，因此，预计未来几年泰州 市区的年用电量及最大负荷将继续保持快速增长的趋势。 1 3 e d s a 简介 e d s a 是一个用于电力系统相关计算的大型仿真软件。它的开发遵循世界上最严格的质量标准， e d s a 公司是唯一能提供使用于安全性要求很高的应用场所( 如核电、航空、航天) 的交流和直流分 析软件的公司。在美国和其他发达国家，用于核装置开发、分析和维护的软件必须遵照并经过验证 的确符合政府及国际上专门的质量控制和保证标准。包括下列标准： i s 0 - 9 0 0 1 美国核管理委员会：# l o c f r5 0 a p p e n d i xb # 1 0c f r 2 1 n u p i c a u d i t e d 美国机械工程师学会：# a s m e n q a - 2 a - 1 9 9 0 p a r t 2 7 北大西洋公约组织：# n a t oa q a p 1 3 美国国家标准化组织，电气和电子工程师协会：# a n s i ，i e 既6 1 0 1 2 1 9 9 0 e d s a 功能齐全，其计算能力涉及： 潮流分析程序( l o a df l o wa n a l y s i s l 设计该程序以替换e d s at & d 牛顿拉夫逊法负荷潮流程序、e d s a 快速分解口q ) 负荷潮流程序和 e d s a 负荷潮流分布程序。 短路电流分析程序( s h o r t c i r c u i t a n a l y s i s ) 6 o 0 o 0 o 0 0 o o 0 o 0 o o o o o 0 5 0 5 2 l 1 锄枷蚕耋耋拗猢啪mo 第1 章绪论 采用i e c 9 0 9 、a n s i 计算标准，三相故障。可以得出：线对地故障、两线对地故障、最大故障、最小 故障、遮断故障、电弧故障、功率因数、相角、三相系统中的单相 电动机启动分析( m o t o rs t a r t i n gl o a da n a l y s i s ) 直流潮流分析( d cl o a df l o w ) 。 电压描述( v o i 乜g ep r o f i l e ) 保护设备整定( p d c ) ( p r o t e c t i v ed e v i c ec o o r d i n a t i o n ) 暂态稳定性分析( t r a n s i e n ts t a b i l i t y ) 基于高级的梯形分析工具的基础可以用于电动机起动、设计与评估低频与低电压甩负荷方案、确定 断路器故障清除时间、保护系统的设计。用户可以精确地模拟静态元件和旋转设备，程序可以用来 模拟多个同时发生或顺序发生的干扰。 谐波分析( h a r m o n i c sa n a l y s i s ) 可以选择滤波器规格，可以观察任何一条母线上的频率变化、波偏差、电话干扰。可以模拟晶闸管、 长导线模型、三次谐波、发电机的外部影响、变压器的外部影响、高频率的变压器组。采用快速傅 立叶变换和快速傅立叶逆变换方法。可以确定谐波电压范围、谐波电流范围。 最佳有功优化( a c t i v eo p t i m a lp o w e rf l o w ) 各种元件规格的确定 包括导线规格确定( b a r ew t r es i z i n g ) 、变压器规格确定( t r a n s f o r m e rs i z i n g ) 、发电机规格确定( g e n e r a t o r s e ts i z i n g ) 、短线参数确定( s h o r tl i n ep a r a m e t e r s ) 、继电器规格确定( r e l a y ss i z i n 曲、电容器规格确定 ( f u s e ss i z i n g ) 、断路器规格确定( b r e a k e r ss i z i n g ) 和电池容量确定( b a t t e r ys i z i n g ) 输电线的驰度和张力( t r a n s m i s s i o nl i n es a g t e n s i o n ) ， 接地网设计( g r o u n dg r i dd e s i g n ) 1 4 本文主要工作 城市配电网作为城市电网不可或缺的一部分，在整个网络中起着电能终端配送的关键作用。众所 周知电力系统每降低一个电压等级设备数据量就增加一个数量级，配电网的设各繁多t 规模巨大， 因此出现的问题和需要解决的问题很多，只有抓住影响配电网发展的主要矛盾，进行重点研究才能 起到事半功倍的作用。 泰州供电公司经过多年的研究探索，并结合国家有关准则已经积累了一套针对不同供电区域的 规划准则。通过对于当前所采用的规划原则进行评估，可对以后的规划工作有指导作用。 本文正是根据这个思路，结合泰州地区配网规划的实际工作，对于配网规划作了一些探讨和研究。 主要内容包括： l 、基于e d s a 软件对不同电压等级的用电负荷进行了预测。 2 、依据配电系统优化规划的原理对高压配电变电站进行选址和定容，对配电网络优化进行实践 研究。 3 、依据可靠性评估原理采用故障模式影响分析法，通过收集历史配网可靠性数据建立故障 模式影响分析表等方法，对于泰州配网四种典型的接线方式进行可靠性评估分析，提出提高供电可靠 性的措施。 4 、在上述研究的基础上，得出结论，并提出下一步开展配网规划的新思路a 7 第2 章空间负荷预测 第2 章空间负荷预测在泰州配网规划中的应用 2 1 空间负荷预测概述 负荷预测是电网规划的重要环节，是电网规划的基础工作。负荷预测合理性与准确性直接影响着 电网规划的质量，甚至是成败的关键。 电力系统负荷预测可以分为总量预测和空间负荷预测。总量预测属于战略预测，是将整个规划地 区的电量或者负荷作为预测对象，它的结果决定了未来电网的供电容量。负荷总量预测结果对于电网 规划中电源点的确定和发电规划具有重要的指导意义，是电网规划重要依据，同时也是空间负荷预测 必不可少的基础数据。 空间负荷预测是对规划区域内负荷的地理位置和数值大小等进行的预测，它提供未来负荷的空间 分布信息，只有确定了配电网供电区域内未来负荷的空间分布才能对变电站的位置和容量，主干线 的型号和路径开关设备的专设以及他们的投入时间等变量进行规划。因此，空间负荷的准确性决定 了电网规划方案的可操作性和适应性。 空间负荷预测不仅在时间上预测未来负荷的增量，而且还预测负荷增长的空间信息。国外，早在 5 0 年代就开始了对空间负荷预测的研究p ”“。国内起步较晚，在近几年内，配网建设得到重视之后， 才开始系统地研究空间负荷预测。以往，国内配电网规划的负荷预测工作多采用负荷密度法。负荷 密度法是将配电网供电范围分成若干功能区，由各分区现有负荷值计算现有负荷密度值，然后根据地 区规划中有关的分区规划，如经济发展、产业结构、市政建设、人口、居民生活水平等，参考国内外 类似分区的用电水平，估计规划期内各分区可能达到的负荷密度预测值。此法适用于地区内大量分散 的用电负荷，至于少数集中用电的大负荷，可另作为点负荷单独考虑。此方法中功能区一般按城市自 然街区划分，通常划分的小区较大，故无法提供配网规划所需的较细的空问负荷预测值，且功能区中 负荷密度预测值的估计完全凭经验，人为因素太多。 空间负荷预测是一项规模大，不确定性因素多且涉及领域广的系统工程。这项工作所要处理的数 据量以及相应的计算量都非常大，所以如何处理这些数据也是一项重要的研究工作。 2 2 空间负荷预测的基本原理 2 2 1 基本原理 空间负荷预测的方法主要有趋势法、多变量法和用地仿真法。各种方法各有利弊，趋势法以划分 的小区为基础，采用曲线拟合或其他推断方法来预测规划年的峰值负荷。方法简单、计算量和数据需 求量小是这种方法的两个显著优点，但是对于空地的预测显得无能为力。多变量法对数据质和量的要 求比较高，己逐步淘汰。 土地仿真法一般都用到土地使用分析方法来预测小区的用户类型和某种类型的用户数，再根据预 测的用户未来的负荷密度、典型的负荷曲线或终端负荷曲线来预测小区的负荷。在土地仿真法中，额 外用户的增长量、位置、类型、密度由土地使用法来预测，在预测用户未来的负荷密度、典型负荷曲 线或终端负荷曲线中，考虑各用户用电最的增加或减少。因此，预测精度最高，可行性好】。 本文以用地仿真法来进行空间负荷预测。 用地仿真法是一种自上而下的方法，它通过建立用地仿真模型来模拟小区的未来发展情况，最终 将系统负荷预测结果分配到每一个小区，这种方法具有较高的精度，尤其适用于长期预测。 空间负荷预测是一个将总量负荷预测分配到供电小区的过程可分为三个阶段： ( 1 ) 空间信息收集 对待预测区域的空间信息进行处理可以收集到规划区域地理、交通、社区、市政和城市规划等 方面的信息。 ( 2 ) 土地使用决策 根据不同小区对不同负荷类型适应值的区别，决定各个小区发展各类负荷的情况。 ( 3 ) 负荷增长预测 根据每一种用地类型的负荷密度或者负荷增长曲线以及区域面积，得出该区域负荷增长的情况。 考虑到各小区的负荷的大小与此小区的土地上建立了何种类型的负荷用户( 即土地用来作何种用 处属于何种土地使用) 有关，故可以仿真土地的使用发展情况来预测未来负荷大小和分布，即产生 了仿真法。仿真法，是对未来土地使用发展的仿真，根据未来土地发展仿真的情况，将地区的总负荷 第2 章空间负荷预测 预测值分配到各小区，以确定各小区的负荷。 仿真法是在地区负荷预测值控制下进行的，即事先进行总地区的负荷预测根据各小区负荷预测 值之和与总地区的负荷预测值相等的约束条件来控制分区预测结果。 2 2 2 空间负荷预测的步骤 仿真法首先进行土地使用数据初始化。划分小区，进行土地使用用户分类，准备现有各小区土地 使用情况数据，土地与负荷间转换关系，并进行现有数据的分析预测未来土地使用与负荷的关系。 土地使用数据初始化之后，进行土地使用的预测，包括对小区发展各类土地使用类的评分和在此 评分基础上并满足各小区负荷预测值之和与总地区的负荷预测值相等的约束条件下的小区土地使用 预测，得到规划年的各个小区的土地使用预测情况。再根据土地使用预测情况，与预测的土地与负荷 的关系来确定未来小区的负荷大小。 l 、数据初始化 收集土地使用的数据，并将之数据初始化提供给仿真法中各步骤使用。具体包括如下几步： ( 1 ) 小区的划分 为了提供负荷增长的位置信息，以便进行空间负荷预测，首先要将整个地区划分为规则的或不规 则的若干小区，以预测每个小区内未来负荷增长的位置，为配网规划提供空间信息。 小区划分得越细致，负荷预测的空问解析度( r e s o l u t i o n ) 越高。且小区大小必须小于所规划的变电 站的供电区。 小区的划分有四种方法：按设备供电区域划分，按自然街区划分，大小一致的网格划分沿道路 的路段划分( r o a 仁l i n k ) m j 。在负荷密度较大的城市，应采用网格划分的仿真法，而在负荷密度小的 乡村适于用沿基于路段划分的仿真法。 ( 2 ) 用户分类 根据空间负荷特性，各种类型的用户的负荷用电特性是不相同的，占用土地情况也是不同。为了 更好的分析各小区内的负荷情况，一般对各用户根据其用电特性进行分类，分成各个用户类( c t o m e b c l a s s ，也叫土地使用类l a n du s ec l a s s ) 。分类分得较细，会产生大量的土地使用类，这将增加数据收集 和处理的工作量，使数据分析更加复杂：但分类分得太粗，则根本达不到用户分类预测的目的，降低 不了预测误差。 一般分类尽可能将相同用电需求模式的用户分成一类，但两种用户的用电需求模式截然不同，或 他们对周围区域的增长特性有不同的影响，应该将两种用户分成不同类型【4 ”，且不同地区，由于当地 实际情况的不同，用户分类并不会完全相同。 ( 3 ) 未来终端负荷预测 在步骤4 负荷模型中须用到负荷与土地的对应关系，将预测的未来土地的使用情况转换成空间负 荷。而此对应关系在不同时间，由于自然发展或d s m 的原因而有所不同，故须预测未来的负荷与土 地的对应关系即未来终端负荷的典型关系。 终端负荷预测的目的是提供未来典型负荷曲线的预测数据。一般来讲，终端负荷预测要考虑如下 几个方面的变化对用户典型负荷曲线产生的影响： 1 ) 随着科技的发展，用户终端电器的效率会越来越高，负荷会呈下降趋势： 2 ) 随着生活水平的提高，用户会不断增加节能电器，并不断淘汰旧的高耗能电器； 3 ) 各类用户使用的终端设备所占比例在变化； 4 ) 考虑d s m 和负荷控制的影响； 5 ) 城市发展空间有限，各类用户的负荷密度会不断增加。 ( 4 ) 分类土地预测 空间负荷预测在负荷分配的过程中，不仅要保证所有小区的负荷之和等于总量负荷预测的结果， 而且要保持各类负荷间一定的比例关系。在城市的发展中各行业、各部门都是相互协调、相互促进的， 内在地存在一个比较固定的比例关系。分类土地预测就是要利用这个比例关系，以系统负荷总量预测 值，根据预测的未来终端负荷曲线，推导出各用地类型的未来土地增长量。该比例关系可从统计数据 中得到，也可以直接利用当前的比例关系。分类土地预测也可以从土地规划部门获得，但要对数据的 合理性进行校验。 9 第2 章空间负荷预测 2 、土地使用的预测 土地使用预测主要分两步：对土地评分以及对小区土地的使用预测。 ( 1 ) 空间模型 对于每小区来说，可能发展各土地使用类，对此中可能性进行评分， 的评分方法有：直接评分，适应一需求评分，模糊近似推理。 ( 2 ) 土地使用预测 土地使用预测，对应土地使用评分，以使土地发挥最大价值为目的， 计算出各小区的未来年中的各类土地使用类的数量。 ( 3 ) 土地一负荷转换 即为空间模型。目前，常用 以总量预测值为约束条件， 将土地使用预测的各小区的一定单位数量的各土地使用类，转化成各小区的用电负荷值，具体有 三种方法。 1 负荷密度法： s x ，y ) = ( x y ) l c | = y s t ( x ，y ) q 1 ) 扣l i i 式中，