（电力系统及其自动化专业论文）小区配电网规划研究.pdf

上海交通大学工程硕士学位论文 小区配电网规划研究 ii 中心为例，结合上述的规划步骤和方法，详细介绍了城市区域配电网络 规划的过程和方法。第六章为全文总结与展望。 本文的主要创新包括以下两个方面： 1. 本文以城市工业区或大型社区的视角，来整体考虑配电网络规 划，符合目前越来越多的工业区、开发区、以及越来越大型化的生活社 区的发展要求； 2. 本文讨论了国内外的负荷预测方法，指出其优劣，并指出各地区 应根据各地的实际情况，在不违背相关法规的情况下，选择合适的负荷 预测方法。 关键词关键词：配电网络、负荷预测、高压、中压、网络接线、电缆、变压 器 上海交通大学工程硕士学位论文 小区配电网规划研究 iii distribution network planning in community abstract as the development of domestic economy and improvement of material living, the society needs more electricity year by year. furthermore, it requires higher quality and stability. how to plan the distribution network in community is an important issue, especially nowadays the city is through extremely fast development and construction. a new theme is to plan a short- term and long-term goal to satisfy the city development including industry area, development area, residential area, and cultural area etc. this paper firstly introduces the common load forecasting method and their weakness and strength. a scientific load forecasting method is a combination with several load forecasting methods. besides this, the paper also introduces the requirement for high voltage distribution network planning and medium voltage distribution network planning. at last, a demonstration is stated and testified. this paper comprises six chapters. in chapter i, the significance of the thesis, current research works of domestic and foreign, and the distribution network planning are introduced. in chapter ii, the load forecasting methods and their strength and weakness are discussed. in chapter iii, high voltage distribution network requirement and planning method is stated. in chapter iv, the step of planning medium voltage distribution network is introduced and strongly emphasis cite of transformer and network connection of 10kv system. 上海交通大学工程硕士学位论文 小区配电网规划研究 iv in chapter v, a demonstration is discussed and analysis the procedure and methods of distribution network planning. the main works of the paper are summarized in the last chapter. the innovations of the paper are as follows. 1. the paper take the angle of city industry or huge community, to consider the distribution network planning, to satisfy the development requirement of industry zone, development zone, and increasing huge residential zone. 2. the paper discusses the several load forecasting methods, and points out the strength and weakness. according to the specific situation, the paper chooses the suitable load forecasting method. key words: distribution network, load forecasting, high voltage, medium voltage, network connection, cable, transformer 上海交通大学上海交通大学 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。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 识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：张健 日期：2008 年 1 月 8 日 上海交通大学上海交通大学 学位论文版权使用授权书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，同 意学校保留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 论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存和汇编本学位论文。 保密保密，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密不保密。 （请在以上方框内打“”） 学位论文作者签名：张健 指导教师签名：蒋传文 日期：2008 年 1 月 8 日 日期：2008 年 1 月 8 日 上海交通大学工程硕士学位论文 小区配电网规划研究 1 第一章 绪论 第一章 绪论 1.1 本课题研究的背景 1.1 本课题研究的背景 中国城市建设成就有目共睹，城市（镇）建设要引入先进的设计理念提高规划 的起点与水准，同时随着人民生活水平的提高，对电力需求与依赖度不断上升，因 此基础设施的城市配电网络规划显得尤为重要。城镇配电网投资在整个基础设施工 程中占较大比例，城市电网规划的优化，能减少盲目无序建设和重复建设，提高用 户供电可靠性，提高人民生活质量，提升城市形象，进而产生巨大的经济效益和社 会效益。 近年来，城市电网建设和改造在城市电网规划设计导则等技术政策指导 下，结合中国国情，吸收国外先进技术，加强规范工作，推动新设备、新技术的开 发应用。各城市电力企业因地制宜采取了高压进城（如北京、上海等城市将 220kv，南京、杭州、西安等城市将110kv引入城市中心区域）、增加变电站布 点、缩小供电半径、更换小截面导线、增加无功补偿等有效措施，使电网传输能力 大大增加，同时使电能质量有所提高，损耗率增长趋势得到有效遏制。尤其是省会 城市、沿海城市供电水平有了明显提高，供需矛盾趋向缓和，但以下几方面问题仍 然较为突出： （1）配电能力偏小，变电容量容载比偏小。全国一般水平为1.67，有些城市和 地区甚至还要低。但电网设备发生故障时很可能出现大面积限电拉电局面； （2）高压网架脆弱，大量配电网设备陈旧老化，供电可靠性低。沿海开放城 市和城市开发区配电网建设相对快一些，而大部分中等以上城市电网高压网架结构 相对脆弱，仍以220kv变电站辐射供电，以110kv单辐射及辐射型网架为主网架。 配电网中陈旧设备和小截面架空裸露线大量存在。市区城网中的中压电网大部分为 单电源供电，供电半径过长，有些中压大负荷供电半径在6km8km，甚至还大，低 压供电半径大部分在四百米以上。许多城市的城网承受事故和自然灾害的能力及承 上海交通大学工程硕士学位论文 小区配电网规划研究 2 受一年、数年或一个周期的高温冲击的能力较低。大多数城市电网中压供电可靠率 仍在99.8%以下，与发达国家相比差距很大； （3）中低压电网线损率仍偏高。1995年线损率曾达到8.77%，经过十多年的发 展，线损率有较大降幅，但与日本、德国、法国等国家线损率相比，我国高出 23%，其中主要是城市配电网的损耗大，主要原因是目前还有大量的高能耗的变压 器、长距离小截面导线在运行，无功补偿配置与调节手段落后，用户侧功率因素水 平不高； （4）居民供电系统设计标准偏低，不适应居民生活质量提高的需要。大量现 代化电器设备的使用迫切需要提供供电要求。 在经济和科技快速发展的今天，城市配电网络的规划，必须在城市供电总体规 划和区域电力系统的基础上进行。首先要保证供电系统安全可靠运行，同时要考虑 社会效益、经济效益，讲求综合投资效果，远期目标和近期目标相结合，技术上先 进可靠，布局经济合理，满足不同用户的需求，并适应用电负荷的增长。 1.2 国内外研究现状 1.2 国内外研究现状 1.2.1 国内研究现状 1.2.1 国内研究现状 在我国电力工业发展的过程中，长期以来存在着“重发轻供不管用”的倾向， 致使大多数配电系统网架薄弱。近年来，经济的持续发展和人民生活水平的不断提 高使得配电系统的问题更加严峻。配电系统是整个电力系统的重要组成部分。资料 显示，配电系统的投资费用大约占整个电力系统投资的40，对于采用地下电缆的 城市配电系统，这个比例更大。而且，由于配电系统电压低且分布广，相对于输电 系统有更多的线路损耗，有时高达整个系统线损的85。怎样通过优化规划与设计 尽量降低配电系统的投资费用和运行费用，具有显著的经济意义。另外，配电系统 是电力系统到用户的最后一环，与用户的联系最紧密，配电系统的安全、可靠、经 济的运行不仅关系到电力公司的经济效益，而且对于提高用户的满意度和树立良好 的公司形象有着重要意义。因此，为了找到最合理的设计方案，必须对新建和扩建 上海交通大学工程硕士学位论文 小区配电网规划研究 3 的配电网进行科学的规划。科学的规划对于指导配电网建设和改造至关重要，对电 网的经济建设、合理布局以及提高供电可靠性具有重大指导意义1。 现阶段的配电网规划包括城市配电网规划和新农村电网规划两部分。在新的形 势和新的发展阶段中，配电网规划受到诸多方面因素的影响。因此必须对配电网进 行更加优化的规划。文献2提出了一种城市配电网优化分区的启发式方法，以街区 为最小的负荷块，在选定核心街区的基础上，以各个分区的负荷最均匀为目标，以 供电半径的限制为约束条件，通过将若干相邻街区合并和调整实现负荷优化分区。 所得各个分区的负荷值相近，有利于减少备用容量。文献3深入分析了城市配电网 电缆通道的特点，在此基础上提出了一种新的配电网规划模型，将通道的投资费用 和维护运行费用纳入目标函数，设计并完善了gis空间数据库结构，采用最短路经 法产生初始规划网架，并采用适于复杂系统全局优化搜索的遗传算法进行优化，最 终形成候选规划方案。文献4结合中压配电网空间数据结构的特点，设计了适合于 配电网络规划的gis空间数据库和规划模型。在此基础上考虑到线路沿街道布局的 特点，采用了变长度的符号编码策略来表示线路的结构，并用最短路径法形成初始 网架。 此外文献5考虑经济性和可靠性的多目标组合优化问题。首先设计了计及配电 网各设备的年投资与运行总费用的经济性指标和将可靠性效益转化为用户缺电成本 的可靠性指标，并采用模糊技术对这两个指标进行模糊化以使其具有同等地位，在 此基础上建立了城市中压配电网珞规划的多目标模型。文献6根据现行城市电力 网规划设计导则中的容载比计算公式，基于典型地区电网的实际情况，考虑影响 配电网建设规模的主要因素，深入分析各个参数的构成及意义，提出了确定10kv配 电网容载比的方法；提出把整个地区划分为若干个片区，分区计算变电容载比的方 法。文献7通过层次分析法建立了较为全面的/适合城市配电网特点的综合评价体 系，从技术合理性、安全性等多个方面评价电网；应用点面结合的量化分析方法从 整体上反映出电网中的问题，并给出了存在问题最多的变电站和线路；针对所发现 的问题提出近期电网的规划方案，并对规划电网进行评估，将评估结果与现状网对 比以衡量规划效果；提出近期电网建设改造项目及其优先级排序。文献8在配电网 上海交通大学工程硕士学位论文 小区配电网规划研究 4 的评估/改造和规划中，网架结构十分重要。配电网的接线模式是网架结构的基本反 映。为解决对实际配电网进行网架结构分析时数据多工作量大，分析比较困难的问 题，提出了一种基于网络拓扑分析和模式识别理论的城市中压配电网接线模式识别 方法。该方法结合了中压配电网的结构特点和各种典型接线模式，以利于全面了解 中压配电网结构特征，发现其薄弱环节，这对接线模式的简化和标准化具有重要意 义。 文献99给出了考虑负荷、供电电压水平约束和目标函数最小费用的不精确性 的城市电网中压配电变压器位置、容量和供电范围的模糊优化规划模型及算法。在 电压水平“硬”和“软”两种约束条件下，对确定性模型和模糊优化模型所得的优 化方案进行了数值分析和比较。结果表明，模糊优化规划模型与确定性优化模型相 比，其规划方案能够在成本大体不变的情况下，满足更多的可能性负荷的需求，且 对未来的不精细环境具有更强的适应性。文献1010提出了一种基于两联络接线模式 的分阶段双层联络线优化方法。外层优化是针对现状配电网应用遗传算法寻找最优 的变电站遍历顺序；内层优化是基于外层优化的变电站遍历顺序，依次分阶段进行 站间/站内联络线优化，形成两联络接线模式网架结构，并以所有联络线投资费用 最小的优化方案为最终的联络线配置。 从上述文献来看，国内在城市配电网规划已经有了一定深入的研究，但是针对 具体的问题也反映出了不同的问题。因此本文对城市配电网规划的研究是有必要 的。 1.2.2 国外研究现状 1.2.2 国外研究现状 文献11介绍了一种基于gis的城市配电网规划的方法以及其应用过程。通过实 际算例表明其最优规划可以智能达到最优值，并且可以加快运算速度和图形生成过 程。文献12介绍了一种新的配电网馈线规划方法，针对城市的配电网的馈线规划 方法。此方法可以减少馈线扩充费用，并且满足电压降低的约束和地理安装的约 束。此文献提出了双效梯度方法、dijkstra方法、fordfullkerson方法，并用多个 实例论证了所提出的方法的有效性。文献13考虑了当前再德国由于政策的原因大 上海交通大学工程硕士学位论文 小区配电网规划研究 5 量的分布式电源涌入，介绍了一种针对中压配电网与大范围分布式电源的规划两部 heuristic方法。此方法可以解决当下德国配电网有分布式电源的结构，并且可以规 划未来最优网络结构，方法是有效的。文献14使用gis和ga发展了一种计算机辅 助设计配电网应用软件caddin。此软件可以很好的解决在最优化循环和接线上的 配电网规划问题。 文献15介绍了一种基于两种镶嵌的进化算法的多阶段配电网规划技术，考虑 一些配电网中不稳定因素。此技术可以同时对正常和非正常条件下的配电网进行规 划。实例证明了此技术对最优配电网规划的不稳定性是有非常大的影响的。文献16 对配电网的负荷进行了研究，研究了为什么网格模拟方法对农村负荷的准确性不适 应于城市负荷的预测。本文献比较了城市和农村的负荷增长历史数据，识别了在两 者间的最大区别。并提出了新的方法来预测城市负荷预测。 可以看出国外的研究方向主要侧重于在配电网优化规划的计算方法上1720， 因此本文的研究小区配电网规划是很有必要的，且有实际意义的。 1.3 本课题主要研究内容 1.3 本课题主要研究内容 电力系统由发电、输电、变电、配电和用电五部分组成。发电厂，特别是大型 发电厂往往远离负荷中心，一般要通过高压或超高压输电网络输送到负荷中心，然 后在负荷中心由电压等级较低的网络把电能分配到不同电压等级的用户。这种在电 力网络中主要起分配电能作用的网络称为配电网络，随着我国经济飞速发展，用电 量需求越来越大，而负荷中心却越来越多地集中在配电网中。按供电的功能来分 类，配电网络可以分为城市配电网、农村配电网和工厂配电网。随着我国大中型城 市发展迅速，城市配电网在配电网中的地位越来越突出，因此本文所指配电网为城 市配电网，它的电压等级一般为110kv、35kv及10kv。 配电网络是电力生产和供应的最后环节，其主要任务是保证配电网络安全经济 运行。以最经济的方式向用户连续提供高质量的电能是对电力系统运行的基本要 求，所谓“连续”就意味着供电可靠性很高。使用配电网优化能提高配电系统可靠 上海交通大学工程硕士学位论文 小区配电网规划研究 6 性，无需新增投资，只对系统开关设备的状态进行优化组合，就可使系统可靠性在 现有设备条件下达到最优，从而带来较大的经济效益和社会效益。本文将从负荷预 测、高压配电规划以及中压配电规划等方面来阐述城市配电网络规划的方法以及应 注意的问题，并将结合上海某客运中心加以说明。 本文共分六章。第一章为绪论，将阐述本论文研究课题的背景，以及国内外在 城市配电网络规划研究方面的现状。第二章讨论 12 种不同的负荷预测方法及其特 点。第三章研究高压配电规划方面的要求。第四章研究中压配电规划以及规划因遵 循的步骤。第五章以上海某客运中心的中压配电网为例，分别从配电网络分析、负 荷预测、高压配电网络规划、和中压网络配电规划等方面来分析。第六章为全文总 结与展望。 上海交通大学工程硕士学位论文 小区配电网规划研究 7 第二章 负荷预测 第二章 负荷预测 2.1 引言 2.1 引言 负荷预测是从已知的用电需求出发，考虑政治、经济、气候等相关因素，对未 来的用电需求做出的预测。负荷预测包括两方面的含义：对未来需求量(功率)的预 测和未来用电量(能量)的预测。电力需求量的预测决定发电、输电、配电系统新增 容量的大小；电能预测决定发电设备的类型(如调峰机组、基荷机组等)2125。 负荷预测的目的就是提供负荷发展状况及水平，同时确定各供电区、各规划年 供用电量、供用电最大负荷和规划地区总的负荷发展水平，确定各规划年用电负荷 构成。 2.2 负荷预测的方法及特点 2.2 负荷预测的方法及特点 2.2.1 单耗法 2.2.1 单耗法 按照国家安排的产品产量、产值计划和用电单耗确定需电量。单耗法分“产品 单耗法”和“产值单耗法”两种。采用“单耗法”预测负荷前的关键是确定适当的 产品单耗或产值单耗。从我国的实际情况来看，一般规律是产品单耗逐年上升，产 值单耗逐年下降26。 单耗法的优点是：方法简单，对短期负荷预测效果较好。缺点是：需做大量细 致的调研工作，比较笼统，很难反映现代经济、政治、气候等条件的影响。 2.2.2 趋势外推法 2.2.2 趋势外推法 当电力负荷依时间变化呈现某种上升或下降的趋势，并且无明显的季节波动， 又能找到一条合适的函数曲线反映这种变化趋势时，就可以用时间t为自变量，时序 上海交通大学工程硕士学位论文 小区配电网规划研究 8 数值y为因变量，建立趋势模型y f (t)。当有理由相信这种趋势能够延伸到未来 时，赋予变量 t 所需要的值，可以得到相应时刻的时间序列未来值。这就是趋势外 推法2730。 应用趋势外推法有两个假设条件： 假设负荷没有跳跃式变化； 假定负荷的发展因素也决定负荷未来的发展，其条件是不变或变化不大。 选择合适的趋势模型是应用趋势外推法的重要环节，图形识别法和差分法 是选择趋势模型的两种基本方法。 外推法有线性趋势预测法、对数趋势预测法、二次曲线趋势预测法、指数曲线 趋势预测法、生长曲线趋势预测法。趋势外推法的优点是：只需要历史数据、所需 的数据量较少。缺点是：如果负荷出现变动，会引起较大的误差。 2.2.3 弹性系数法 2.2.3 弹性系数法 弹性系数是电量平均增长率与国内生产总值之间的比值，根据国内生产总值的 增长速度结合弹性系数得到规划期末的总用电量。弹性系数法是从宏观上确定电力 发展同国民经济发展的相对速度，它是衡量国民经济发展和用电需求的重要参数 31,32。 该方法的优点是：方法简单，易于计算。缺点是：需做大量细致的调研工作。 2.2.4 回归分析法 2.2.4 回归分析法 回归预测是根据负荷过去的历史资料，建立可以进行数学分析的数学模型。用 数理统计中的回归分析方法对变量的观测数据统计分析，从而实现对未来的负荷进 行预测。回归模型有一元线性回归、多元线性回归、非线性回归等回归预测模型。 其中，线性回归用于中期负荷预测3336。 优点是：预测精度较高，适用于在中、短期预测使用。 缺点是： 规划水平年的工农业总产值很难详细统计； 上海交通大学工程硕士学位论文 小区配电网规划研究 9 用回归分析法只能测算出综合用电负荷的发展水平，无法测算出各供电区 的负荷发展水平，也就无法进行具体的电网建设规划。 2.2.5 时间序列法 2.2.5 时间序列法 时间序列法就是根据负荷的历史资料，设法建立一个数学模型，用这个数学模 型一方面来描述电力负荷这个随机变量变化过程的统计规律性；另一方面在该数学 模型的基础上再确立负荷预测的数学表达式，对未来的负荷进行预测。时间序列法 主要有自回归ar(p)、滑动平均ma(q)和自回归与滑动平均arma(p,q)等37。 这些方法的优点是：所需历史数据少、工作量少。缺点是：没有考虑负荷变化 的因素，只致力于数据的拟合，对规律性的处理不足，只适用于负荷变化比较均匀 的短期预测的情况。 2.2.6 灰色模型法 2.2.6 灰色模型法 灰色预测是一种对含有不确定因素的系统进行预测的方法。以灰色系统理论为 基础的灰色预测技术，可在数据不多的情况下找出某个时期内起作用的规律，建立 负荷预测的模型。分为普通灰色系统模型和最优化灰色模型两种。 普通灰色预测模型是一种指数增长模型，当电力负荷严格按指数规律持续增长 时，此法有预测精度高、所需样本数据少、计算简便、可检验等优点；缺点是对于 具有波动性变化的电力负荷，其预测误差较大，不符合实际需要。 而最优化灰色模型可以把有起伏的原始数据序列变换成规律性增强的成指数递 增变化的序列，大大提高预测精度和灰色模型法的适用范围。灰色模型法适用于短 期负荷预测。灰色预测的优点：要求负荷数据少、不考虑分布规律、不考虑变化趋 势、运算方便、短期预测精度高、易于检验。缺点：一是当数据离散程度越大，即 数据灰度越大，预测精度越差；二是不太适合于电力系统的长期后推若干年的预 测。 上海交通大学工程硕士学位论文 小区配电网规划研究 10 2.2.7 德尔菲法 2.2.7 德尔菲法 德尔菲法是根据有专门知识的人的直接经验，对研究的问题进行判断、预测的 一种方法，也称专家调查法。德尔菲法具有反馈性、匿名性和统计性的特点。 德尔菲法的优点是： 可以加快预测速度和节约预测费用； 可以获得各种不同但有价值的观点和意见； 适用于长期预测，在历史资料不足或不可预测因素较多尤为适用。 缺点是： 对于分地区的负荷预测则可能不可靠； 专家的意见有时可能不完整或不切实际。 2.2.8 专家系统法 2.2.8 专家系统法 专家系统预测法是对数据库里存放的过去几年甚至几十年的，每小时的负荷和 天气数据进行分析，从而汇集有经验的负荷预测人员的知识，提取有关规则，按照 一定的规则进行负荷预测。实践证明，精确的负荷预测不仅需要高新技术的支撑， 同时也需要融合人类自身的经验和智慧。因此，就会需要专家系统这样的技术。专 家系统法，是对人类的不可量化的经验进行转化的一种较好的方法。但专家系统分 析本身就是一个耗时的过程，并且某些复杂的因素(如天气因素)，即使知道其对负 荷的影响，但要准确定量地确定他们对负荷地区的影响也是很难的。专家系统预测 法适用于中、长期负荷预测。 此法的优点是： 能汇集多个专家的知识和经验，最大限度地利用专家的能力； 占有的资料、信息多，考虑的因素也比较全面，有利于得出较为正确的结 论。 缺点是： 不具有自学习能力，受数据库里存放的知识总量的限制； 上海交通大学工程硕士学位论文 小区配电网规划研究 11 对突发性事件和不断变化的条件适应性差。 2.2.9 神经网络法 2.2.9 神经网络法 神经网络(ann, artificial neural network)预测技术，可以模仿人脑做智能化处 理，对大量非结构性、非确定性规律具有自适应功能。ann应用于短期负荷预测比 应用于中长期负荷预测更为适宜。因为，短期负荷变化可以认为是一个平稳随机过 程。而长期负荷预测可能会因政治、经济等大的转折导致其模型的数学基础的破坏 3840。 优点是： 可以模仿人脑的智能化处理； 对大量非结构性、非精确性规律具有自适应功能； 具有信息记忆、自主学习、知识推理和优化计算的特点。 缺点是： 初始值的确定无法利用已有的系统信息，易陷于局部极小的状态； 神经网络的学习过程通常较慢，对突发事件的适应性差。 2.2.10 优选组合预测法 2.2.10 优选组合预测法 优选组合有两层含义：一是从几种预测方法得到的结果中选取适当的权重加权 平均；二是指在几种预测方法中进行比较，选择拟和度最佳或标准偏差最小的预测 模型进行预测。对于组合预测方法也必需注意到，组合预测是在单个预测模型不能 完全正确地描述预测量的变化规律时发挥作用。一个能够完全反映实际发展规律的 模型进行预测完全可能比用组合预测方法预测效果好。 该方法的优点是：优选组合了多种单一预测模型的信息，考虑的影响信息也比 较全面，因而能够有效地改善预测效果。 缺点是： 权重的确定比较困难； 不可能将所有在未来起作用的因素全包含在模型中，在一定程度上限制了 上海交通大学工程硕士学位论文 小区配电网规划研究 12 预测精度的提高。 2.2.11 小波分析预测技术 2.2.11 小波分析预测技术 小波分析是一种时域-频域分析法，它在时域和频域上同时具有良好的局部化性 质，并且能根据信号频率高低自动调节采样的疏密，它容易捕捉和分析微弱信号以 及信号、图像的任意细小部分。 其优点是：能对不同的频率成分采用逐渐精细的采样步长，从而可以聚集到信 号的任意细节，尤其是对奇异信号很敏感，能很好的处理微弱或突变的信号，其目 标是将一个信号的信息转化成小波系数，从而能够方便地加以处理、储存、传递、 分析或被用于重建原始信号。这些优点决定了小波分析可以有效地应用于负荷预测 问题的研究41。 2.2.12 负荷密度指标法 2.2.12 负荷密度指标法 所谓负荷密度指标法是根据规划区内各地块的用地性质，采用与其他地区类比 的方式确定地块单位建筑面积负荷指标，进而对地块负荷进行预测的方法。在这种 方法中，规划区地块用地性质以及负荷指标确定是整个预测工作的关键。因目前国 家或相关地区对本地区的城市用电都有相关指导规范，因此该方法运用较为广泛。 2.3 本章小结 2.3 本章小结 网络规划设计最终目的是为满足负荷需求服务的，负荷的发展状况足以影响网 络发展的每个环节。网络规划的发展步骤要以负荷发展状况为依据，使用各馈线负 荷数据可以掌握负荷发展情况，将过去的负荷进行分析，掌握负荷的发展规律。要 对负荷进行分析，确定最高用电负荷时间和负荷率，得出最高用电负荷时间和负荷 值，这些数据是预测未来负荷的基本资料。任何负荷预测方法都不可能完全准确， 当掌握更新的负荷发展数据后，就必须对原有的负荷预测值进行修正。准确的科学 的负荷预测，往往是以上两种甚至两种以上方法的结合运用。 上海交通大学工程硕士学位论文 小区配电网规划研究 13 负荷预测是电力系统调度、实时控制、运行计划和发展规划的前提，是一个电 网调度部门和规划部门所必须具有的基本信息。提高负荷预测技术水平，有利于计 划用电管理，有利于合理安排电网运行方式和机组检修计划，有利于节煤、节油和 降低发电成本，有利于制定合理的电源建设规划，有利于提高电力系统的经济效益 和社会效益。因此，进行准确的负荷预测是配电网络规划成败的关键。 上海交通大学工程硕士学位论文 小区配电网规划研究 14 第三章 高压配电规划 第三章 高压配电规划 3.1 引言 3.1 引言 高压配电规划是各地供电企业一项不可忽视的重要工作。进行规划前不仅要详 细了解规划地区的负荷情况，了解城建部门的城镇规划和环保部门的环保要求，还 要考虑近期负荷要求，兼顾中期、远期要求，并适当为未来的发展作好准备。 3.2 高压配电规划要求 根据城市电力规范的规定，对城市高压配电网规划有如下要求：电网规划 的编制，应从调查研究现有电网入手，分析在社会主义市场经济条件下负荷增长的 规律，解决电网的薄弱环节，优化电网结构，提高电网的供电能力和适应性；做到 近期与远期相衔接，新建和改造相结合以及实现电网接线规范化设施标准化；在电 网运行安全可靠和保证电能质量的前提下，达到电网发展，技术领先，装备先进和 经济合理的目标。 各级电压变电总容量与用电总负荷之间，输变配电设施容量之间，有功和无功 容量之间比例协调，经济合理。电网结构应贯彻分层分的原则，简化网络接线，做 到调度灵活，便于事故处理，防止出现电网大面积停电事故的可能性。 架空和电缆线路的设计及杆塔选型应充分考虑减少线路走廊占地面积，优先采 用大截面耐热导线，适当采用多回路和紧凑型线路，并应做好和加强电缆通道和管 线的规划。 供电系统用户可靠率=99.90%（全口径），城市电网供电可靠率 = 99.99%，对 35kv及以上变电站的进线回路误码按“n-1”准则进行设计，35kv及以上变电站中 失去任何一回进线时，必须保证向下一级电网的供电。35kv及以上电业变电站的电 源应达到双电源及以上的要求。 上海交通大学工程硕士学位论文 小区配电网规划研究 15 频率偏差的允许值为0.2hz；小系统运行时，偏差值可放宽到+0.5hz；上海电 网的频率偏差应满足国标电力系统频率允许偏差的规定。为保证各类用户受电 端的电压质量，应满足国际供电电压允许偏差的规定，在规划设计时必须对潮 流和电压水平进行核算，35kv、110kv系统电压允许偏差值的范围为-3%+7%。控 制高压配电网线损为最低，35kv ,110kv系统短路电流25ka。 110kv及以上中性点有效接地系统单芯电缆的电缆终端金属层，应通过闸刀直 接与变电站接地网连接接地。35kv和10kv三芯电缆的电缆终端金属护层应直接与 变电站接地网连接接地。 架空线路架空线路 架空线路应根据城市地形，地貌特点和城市道路规划要求，沿道路规划要求， 沿道路、河渠、绿化带架设。路径选择应做到：短捷、顺直，减少与河渠、道路和 铁路的交叉。对35kv及以上高压线路应规划专用线路走廊、排管或通道。 电力线路可合杆架设，做到“一杆多用”和“一杆多回路”，架空线路在规划 设计时，应满足导线与树木及建筑物之间的安全距离。当与线路直廊的安全距离发 生矛盾时，应通过规划、电力及绿化等部门协调解决。 35kv及以上的新建架空线 路应全线架设架空地线。35kv及110kv架空线宜选用钢芯铝线或者铝线（lgj、 lj）。 电缆线路电缆线路 地下电缆线路敷设方式主要有：直埋敷设、沟槽敷设、排管敷设和隧道敷设 等。35kv及以上电缆不宜采用直埋敷设。 电缆线路通过桥梁，但应满足防火等有关技术条件的要求。同一路段上的各级 电压电缆线路，应同沟敷设。通讯及导引电缆应敷设在排管中间余孔或通信专用孔 中。城市地下电缆线路路径应与城市其它地下管线统一规划，变电站出口进出线的 通道，应按最终规模一次实施。 导线截面的选择：110kv电缆选用1400，1630，3400mm;35kv电缆选用 上海交通大学工程硕士学位论文 小区配电网规划研究 16 3240，3400，3630mm。电缆排管孔径为150mm应与电缆外径120mm及以下 时使用，175mm应与应与电缆外径140mm及以下时使用。 3.3 本章小结 在高压配电规划过程中，应注意以下几个问题： 由于负荷预测存在不确定性，因此高压配电变电站选址和容量的选择 应能满足负荷的不确定性变化需求，也就是说要求规划方案应能够适 应不同的负荷增长水平。 站址应尽量靠近负荷中心（或经过专家干预微调），以不破坏环境为 宜，站址的确定要经过有关市政规划部门的同意后方可继续进行配电 网规划。 站址的选择应考虑小区周边的环境情况以及上一级电源的情况（如电 压等级的协调），使之与周边环境相协调、与高压配电网相协调。 下 一章将介绍中压配电网规划。 上海交通大学工程硕士学位论文 小区配电网规划研究 17 第四章 中压配电规划 第四章 中压配电规划 4.1 引言 4.1 引言 中压配电网络规划是电力网施工设计最基本的依据和基础。它必须在城市供电 总体规划和区域电力系统的基础上进行。首先要保证供电系统安全可靠运行，同时 要考虑社会效益、经济效益，讲求综合投资效果，远期目标和近期目标相结合，技 术上先进可靠，布局经济合理，满足不同用户的需求，并适应用电负荷的增长。 4.2 中压配电网络规划因遵循的步骤 4.2 中压配电网络规划因遵循的步骤 4.2.1 明确和熟知中压配电网规划的原则和目标 4.2.1 明确和熟知中压配电网规划的原则和目标 中压配电网规划要遵循城市电力网规划设计导则以及各地区城市电网规划 规范与相关原则。中压配电网应适应本地区电网的发展，即中压配电网的规划要与 高压配电网和低压配电网的发展相协调。 中压配电网规划应定位在远期饱和规划，根据需要，可制定近期的过渡性规 划，但这些必须要与远期规划相协调，在保证电网的安全、可靠的前提下，使配电 网络的投资费用降至最低。 4.2.2 了解规划区的功能区分和中长期建设规划 4.2.2 了解规划区的功能区分和中长期建设规划 根据规划区的用地规划，可将规划区划分成用地性质相同的小块和用地性质不 同的小块，再根据规划配套的要求，加以分析。一个规划区根据不同的功能大致可 分为居住用地、公共设施用地（行政办公、商业金融、文化娱乐、体育、医疗卫 生、教育科研设计用地等）、道路广场用地、绿地等，规划人员可以对每一种用地 性质的规划区块单独分析。 上海交通大学工程硕士学位论文 小区配电网规划研究 18 4.2.3 规划区负荷预测 4.2.3 规划区负荷预测 这是整个规划区规划工作中最为关键的工作之一，其目的就是尽可能准确的预 测规划区远期负荷及负荷分布情况。一般采用比较实用的负荷分布预测方法-功能 区负荷密度指标法。所谓符合密度指标法，是根据规划区内各地块的用地性质，采 用类比的方式确定地块单位建筑面积负荷指标，进而对地块负荷进行测算的方法。 在这种方法中，规划地块用地性质分析以及负荷指标的确定是整个预测工作的关 键。 表4-1是上海地区对居民户负荷基本容量的规定。根据城市电力规划规范、 上海电网若干技术原则的规定等相关规定和我国部分城市和地区的各类用电标 准，其负荷密度指标参见表4-2。 表 4-1 居民户负荷基本容量的规定 table 4-1 load of residential zone regulation 建筑面积 供电容量 80m以下（小套） 4kw 80m-120m（中套） 6kw 121m-150m以下（大套）8kw 150m以上 按 60w/m 表 4-2 国内部分典型小区负荷密度值（w/m2 ） table 4-2 classic load density mode 用地性质 上海漕河泾 北京良乡 广东东莞 天津 香港 商贸用地 90、70 60 80-100 60 110 宾馆用地 40 60 80-100 80-100 130 娱乐 70 50 100 50 50-60 文化馆 30 50 100 50 / 体育馆 40 30 / / / 医疗卫生 / 60 60 50 45 中小学用地 25 30 / 30 32 住宅公寓 30、40 40 40 32 25-50 根据上海电网若干技术原则的规定，对于居住用地负荷指标基本上控制在 60w/m，行政办公用地取100 110w/m；商业金融取67 77w/m，负荷密度取 上海交通大学工程硕士学位论文 小区配电网规划研究 19 400 418mw/km；文化娱乐取22 32w/m，负荷密度取67 77mw/km；体育和 医疗取45 50w/m，负荷密度取250 260mw/km；教育用地取30 40w/m；道 路广场和绿地负荷密度取2mw/ km。 由此，分别测算出各个不同用地性质小区块的负荷，乘上相应的系数，即可得 出该规划区的总负荷。 4.2.4 规划区变电站的选址和定容 4.2.4 规划区变电站的选址和定容 10kv中压配电网规划中，既要考虑中压10kv配电变电站（变压器）的位置与 容量选择，又要考虑35kv或110kv高压配电变电站的选址定容。可以根据规划区的 负荷分布预测结果，采用分区分片的方法，首先确定各10kv配电变电站的容量和位 置，然后利用规划软件的优化计算，确定35kv或110kv高压配电变电站的容量和位 置以及高压配电变电站的供电范围，可根据需要形成2 3个较优秀的变电站选址方 案。其中既要考虑供电的经济性，又要考虑供电半径的限制。 对于城市变电站而言，要求容量大、占地少、可靠性高、外形美观、噪音小和 建设费用适当。这些都要求从简化接线，优化变电站容量，提高设备运行率以及选 择变电站的布置和设备的可扩展性等方面实现。 中压配电变电站选址原则除了遵循城市电力网规划设计导则以及各地的城 市电网规划规范外，更要考虑规划区自身的特点。如在负荷密度不高的居民区，宜 采用小容量配电变压器；反之，对于负荷密度较高的商业区，则容量大于800kva的 配电变电站优势更大。 在中压配电变电站选址过程中，应注意以下几个问题： 由于负荷预测存在不确定性，因此中压配电变电站选址和容量的选择 应能满足负荷的不确定性变化需求，也就是说要求规划方