（电气工程专业论文）220kv电网分区及分区间联络通道的研究.pdf

r e s e a r c ho i n2 2 0 k v 小正h w o r k at h e s i ss u b m i t t e dt o s o u t h e a s tu n i v e r s i 够 f o rt 1 1 ea c a d e m i cd e g r e eo fm a s t e ro f e n g i n e e r i n g b y l ij i e - p e n g s u p e r v i s e db y p r o w a nq i u - l a n s c h o o lo fe l e c t r i c a le n g i n e e r i n g s o u m e a s tu r n i v e r s 埘 m a r c h ，2 0 1 0 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己在论文中作了明确的说明 并表示了谢意。 研究生签名：塞查煎占期：丝型 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：塞杰豳咯导师签名：日期：型堕竖 摘要 摘要 在我国5 0 0 k v 电压等级输电网络发展过程中，伴随着各地负荷水平的不断提高和 2 2 0 k v 侧上网电厂装机容量的逐渐增大，电力系统面临着5 0 0 2 2 0 l 【v 高低压电磁环网和 5 0 0 k v 变电所2 2 0 l 【v 侧短路电流超标等现实问题，而电网采取分层分区运行方式是解决 上述问题的有效途径。本文即主要从降低5 0 0 l ( v 主变2 2 0 l 【v 侧短路电流的角度出发对 2 2 0 k v 电网分区展开研究。首先从探寻电网分区的规律入手，通过统计和计算分区负荷 密度等相关参量来认识电网分区特点；其次建立了计算输电网中5 0 0 k v 主变2 2 0 k v 侧 三相短路电流的模型，并基于此模型分别计算了在有2 2 0 l 【v 上网电厂和无2 2 0 k v 上网 电厂情况下，单座5 0 0 k v 变电站和多座5 0 0 k v 变电站带一片分区运行时的5 0 0 k v 主变 容量和2 2 0 k v 侧最大装机容量、5 0 0 l 【v 变电站之间最小连接距离，求得了各种组合方式 下的分区最大可供电容量，提出了分区供电可靠性的定义并分析了各种组合方式下的分 区供电可靠性；接着在总结当前电网分区方法的基础上，提出以“5 0 0 k v 主变负载率均 匀 和“尽量保持电网完整性 为目标的两种优化电网分区的模型和算法，并结合实例 进行验证；最后，研究在电网分区运行格局弱化了电网互联性的情况下，当分区内5 0 0 k v 主变检修或故障时如何通过分区间联络通道给予功率支援、以保证各分区供电可靠性的 问题。 关键词：分层分区；2 2 0 l ( v 分区；短路电流；分区供电容量；分区模式；分区优化算法； 联络通道 a b s t r a c t i i l 廿1 cd e v e l o p m e n tp r o c e s so f5 0 0 k v 仃a n s m i s s i o ng i i d ，谢m 妇1 em p i dm i s i n go f r e 西0 1 1 a ll o a dl e v e l 锄d 廿1 eh l c r e 嬲i i l go “n 酬l e dc 印a u c i t ) ro fp l 锄_ t si n2 2 0 k vs y 妣m ，n o t 砌y5 0 0 2 2 0 k ve l e c l 阳m a g n e t i c1 0 0 pn e t w o r k 印p e a r s ，b u ta l s 03 - p h a s ef a u l tc u n 舶to f 2 2 0 k vb u si nt l ：屺5 0 0 k vs u b s t a t i o ne x c e e d st l l ec u 仕i n gc a p a b i l i 哆o ft l l eb r e a k e r so nal a r g e s c m e ho r d e rt 0s o l v et l l es u b s e q u e n c cp r o b l e m s ，觚o p e 硎o nm o d eo fv o l t a g e 孕a d i n ga n d 椭r kp 枷t i o ni sp r o p o s e da n dp r 0 v e dt 0b e 趾e 彘c t i v cm e d 的d b 弱e do ns u c ha b a c k g r o u n d ，l i sp a p e rf i r s t l ys e e k s 廿1 ef e 锨鹏so f 廿1 es u b a r e ab yc a l c u l a t i n g 瓶l o a dd e n s 时 龇l do m c rr e l a t e dp a m m e t e r s ，s o 嬲t 0o b t a i nap r e l i m i i l a 巧u n d e r s t 趾d i n go ft l l e 吼l b a r e 乱 s e c o n d l y ，t w 0m o d e l sf o rc a l c u l a t 啦m es h o m c 沁u i tc u 】n to f2 2 0 k vb u si n 也c5 0 0 k v s u b 删i o na r c k 龇l db a s e do n l em o d e l sa i l d 吐l ed i 丘e r e n tm o d e st 1 1 a th a 、，eo i l l yo i 圮o r i n o r e5 0 0 k vs u b 蚴i o i l s ，晰t ho r 诵t 1 1 0 u t2 2 0 k vp l 锄t si nad i s t r i 鸭i t 肌a 1 ) r z e st h e r e l a t i o n s l l i pb e t 、e e nt l l ec a p a c 时o f5 0 0 k v 鲫b 心l t i o n 锄d l em a x i m 啪c a p a c i t ) ，o f2 2 0 l p l a i l t si l lt l l es 锄ed i s t i i 吒c a l c u l a ：t e sm em i l l i m 啪d i s t 锄c e sb e t w r e e n 也ed i 舵r e n t5 0 0 k v s u b s 伽。璐；c a l c u l a t e st l l em a ) 【i m 咖c 印a c i 够o fp o w e rs u p p l yi nad i s t f i c tu n d e rd i 任e r e n t m o d e s ，也e np r o p o s e st l l ed e 觚t i o no f 舭r e l i a b i l i 锣o fp o w e rs u p p l yi nad i 嘶吒锄d 锄m y z e st l l er e l i a b i l i 够o fm ed i 妇f e r e n tm o d e sp r o p o s e db e f o r e r d l y ，i tp r o p o st w o m o d e l s 觚da l g o r i t l l l ：r 略廿l a t p 眦t e l ya i l i la te q u m i n gm e 衄l s f o n n e r s l o a dr a t i o s 孤l d 商1 l i 】血z i i 堰t 1 1 e 删n 1 b e r so fc u 仕i n gl i i l e ss 0 嬲t 0k e 印m ei n t c 砸t ) ro f 血e 鲥d ，a n dm e n v c r i f i e s 也em o d e l sb ym ea c 饥a le x 锄p l eo fj i a n g 叭p o w e rg i r d a “a s t ，i td i s c 珊s e sh o wm e 吼l b a r e ag e t sp o w e rs u p p o r t 丘o mt l l en e i 曲b o r i i l gs u b a r e 嬲伍r o u 曲c o n t a c tc h 锄e lw h e nt h e i 衄e r5 0 0 2 2 0 k v 位m s f o m l e r sa o u to fs e r v i c ef ；wt l 圮r e a no fb r e a k i n gd o w n0 rb e i n g o v e r b a l 】l e d 1 ( e yw o r d s ：v o i t a g eg m d i n ga n dn e 佃o r kp a r t i t i 佃；2 2 0 k vs u b a 心a ； s h o r t - c i r c u i t c u r i e n t ，f i a u l tc u i t n t ；p o w e rc a p a c i t yo ft h es u b a i a ；t h em o d e lo ft h es u b a r e a ；s u b a i a o p t i m i z a t i o na l g o r i 恤m ；c o n t a c tc h a n n e l 目录 目录 摘要i a b s t r a c t f ；i 录i i i 第一章绪论1 1 1 课题的背景与意义l 1 2 本课题的研究现状。2 1 3 本文的主要工作3 第二章电网分区规律探究5 2 1 本章的研究内容5 2 2 电网分区的影响因素分析。5 2 3 供电容量对电网分区的影响。6 2 4 负荷密度相关参数对电网分区的影响7 2 4 1 负荷密度相关参数的基本概念7 2 4 2 负荷密度参数计算7 2 4 3 各参数计算结果比较分析。l o 2 5 本章小结1 3 第三章电网分区模式研究1 5 3 1 本章的研究内容15 3 2 分区供电可靠性定义1 5 3 3 单5 0 0 k v 站模式1 6 3 3 1 仅单座5 0 0 k v 变电站模式1 6 3 3 2 单座5 0 0 k v 变电站加2 2 0 l 【v 侧上网电厂模式l6 3 4 多5 0 0 k v 变电站模式1 9 3 4 1 仅两座5 0 0 k v 变电站模式1 9 3 4 2 两座5 0 0 k v 变电站加2 2 0 k v 侧上网电厂模式2 0 3 4 3 两座以上5 0 0 k v 变电站，且含2 2 0 k v 上网电厂2 2 3 5 本章小结2 2 第四章电网分区优化研究2 4 4 1 本章的研究内容2 4 4 2 优化电网分区的设想2 4 4 3 电网分区优化模型一2 5 4 3 1 电网分区优化模型一建模2 5 目录 4 3 2 分区算法的实现步骤。2 6 4 3 3 算例验证3l 4 3 4 本节小结3 3 4 4 电网分区优化模型二3 3 4 4 1 电网分区优化模型二的提出3 3 4 4 2 电网分区优化模型二实现思路及流程3 4 4 4 3 算例验证3 6 4 4 4 本节小结4 2 4 5 本章小结。4 2 第五章2 2 0 k v 分区间联络通道研究一4 3 5 1 本章研究内容4 3 5 2 分区间联络通道的意义及投合原则4 3 5 2 1 联络通道的作用和分类4 3 5 2 2 联络线投合原则。4 4 5 3 分区模式对分区间联络通道的影响分析4 4 5 3 1 单5 0 0 k v 站模式的2 2 0 l ( v 分区间联络通道4 4 5 3 2 单5 0 0 l 【v 站环网模式的2 2 0 k v 分区间联络通道4 5 5 3 3 多5 0 0 k v 站模式的2 2 0 k v 分区间联络通道4 5 5 4 江苏电网2 0 0 9 年分区间备用联络通道分析。4 6 5 4 1 江苏电网2 0 0 9 年夏季分层分区情况概述4 6 5 4 2 江苏电网2 0 0 9 年夏季2 2 0 k v 备用联络通道供电能力分析4 6 5 4 3 本节小结6 6 5 5 本章小结6 8 第六章结论与展望6 9 6 1 本文结论6 9 6 2 课题展望。7 0 附录7 1 致谢8 l 参考文献一8 2 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文8 4 第一章绪论 1 1 课题的背景与意义 第一章绪论 近年来，伴随着我国经济建设的巨大发展，作为其基础和前提条件的电力发展步伐 也在不断加快，我国电网得到迅速发展。其特点是系统运行电压等级不断提高、网络规 模不断扩大，全国已形成了以交流7 5 0 k v 、5 0 0 k v 、2 2 0 k v 为主要输电等级，正在试验 或即将投入运行士8 0 0 k v 特高压直流、1 0 0 0 l 【v 特高压交流输电工程，包括东北电网、华 北电网、华中电网、华东电网、西北电网和南方电网6 个跨省的大型区域电网，并基本 形成了完整的长距离输电电网网架。随着国家电网“十一五 规划方案的进一步实施， 电网发展滞后的局面将从根本上得到扭转。 然而，发展过程中的高电压等级、大区域互连电网在有效缓解输电压力、增强系统 稳定性和抵抗小扰动能力的同时，也不可避免的会遇到新的挑战。其中，5 0 0 2 2 0 k v 高 低压电磁环网的出现和2 2 0 k v 系统短路电流水平升高即是两个显著问题。 ：其一，高低压电磁环网，是指两组不同电压等级运行的线路，通过两端变压器磁回 路的联接而并联运行。由于电力系统的发展和传输负荷的增大，在同一地区出现新的高 一级电压的输电线路是电磁环网形成的客观原因。随着5 0 0 k v 电压等级网架在各大区域 电网中的日益完善，5 0 0 2 2 0 k v 电磁环网不断形成。虽然当前对5 0 0 2 2 0 k v 电磁环网在 具备什么条件下才需要打开的问题没有定论，但对5 0 0 2 2 0 k v 电磁环网最终必须打开已 取得共识。 其二，2 2 0 l 【v 系统侧系统短路电流水平逐年增大，部分地区的短路电流甚至已远远 超过当前断路器开关遮断容量。究其原因有二，首先，经济的高速发展带来电力需求的 迅猛增长，而由于一次能源供应和运输的限制、环境保护要求的提高、电厂用地的困难 等诸多客观因素使得电源建设向着电厂布局集中化、单机大容量化方向发展，大量类似 的新建电厂直接接入2 2 0 k v 电压等级电网造成了2 2 0 l 【v 系统的短路电流水平迅速增长； 其次，电源大规模集中建设使得5 0 0 k v 、2 2 0 k v 变电站及输电线路数量急剧膨胀，电网 联系更加密集，进而使得电网电气距离缩短，系统阻抗逐年减小、短路电流水平逐年增 长。 为打开高低压电磁环网，需调整电网结构，切断高低压线路之间通过变压器连接而 成的回路；为限制由系统互联和容量增大引起的短路电流水平升高问题，不能简单地采 取更换断路器的方法，也需要调整电网结构或系统运行方式。理论和实践均证明，分层 分区是解决上述电网问题的有效方法。例如大电网系统技术指出：对一个地区来说， 配合高一级电压电网的出现，应当有专门的规划和相应的工程安排，实现对低一级电压 电网的改造；随着高一级电压网络的建设，原来的主输电网络应当解环转而成为地区供 电网络( 次输电网络) ，逐步实现分区运行，避免出现高低压电磁环网；限制短路电流， 东南大学硕士学位论文 可以从系统结构、系统运行上采取措施，在高一级电压发展后将低一级电压电网解开分 片运行，即是一项有效而可行的措施【l 】。另外，电力系统安全稳定导则中也规定：合 理的电网结构不仅能合理控制系统短路电流，而且要满足分层和分区原则【2 j 。在我国实 际电网中，为解开5 0 0 2 2 0 k v 电磁环网并有效降低2 2 0 l ( v 系统短路电流，经济发达、负 荷密度高的地区，2 2 0 l 电网分区运行业已成功实施，所涉及到的大城市电网有北京、 上海等【3 卅，涉及到的省级电网有华东电网的江苏省网、浙江省网，南方电网的广东省 网等【7 1 2 1 。对于经济发展势头比较好的省、市，分层分区运行也势在必行，例如福建、 安徽、湖南省网以及重庆市等电网1 1 3 1 6 j 。 综上所述，在我国5 0 0 k v 电压等级网架日益普及和完善，即将成为主输电网络以及 2 2 0 k v 电压等级网架即将降为次输电网或高压配电网的背景下，研究为解开5 0 0 2 2 0 k v 电磁环网和降低2 2 0 l 系统短路电流水平而进行的2 2 0 k v 电网分区，以及分区后各分 区间通过联络通道在故障情况下相互支援等内容都具有实际的指导意义。 1 2 本课题的研究现状 国外工业发达国家经济发展趋于稳定，电力系统发展也臻于成熟，而且由于其电力 线路等电气设备容量大、热稳定性能良好，短期内不再有高低压电磁环网和大范围内短 路电流水平过高等问题，因此近年对于分层分区的研究多见于国内。 在实例分析方面：文献【3 】通过对北京、上海电网对比分析，指出了北京电网当前存 在的主要问题的面临的主要任务，强调为解环2 2 0 k v 电磁环网，在北京建立合理的分层 分区运行体系势在必行，并且在实施过程中需要统筹兼顾，多层次、多角度的进行分析 研究。文献f 4 1 提出了北京电网分层分区策略，包括进一步完善5 0 0 k v 站点，尽快建立 靠近负荷中心区的5 0 0 l 【v 变电站；完善5 0 0 k v 环网结构，考虑未来在北京建立更高等 级电压环网；围绕5 0 0 k v 变电站进行2 2 0 k v 系统切改、解环，不同容量电厂接入相应 电压等级电网等。文献 6 】分析了上海电网短路容量的特点和短路容量上升的原因，提出 采用电网分层分区运行、合理选择5 0 0 k v 联变参数和规划分区网架结构等措施以限制 2 2 0 l ( v 系统短路容量。文献7 】通过分析江苏电网分层分区后的主网潮流分布、主要变电 站短路容量和电网稳定性等，指出江苏电网在2 0 0 抛0 0 5 年间已具备分区运行条件，可 逐步实现分区运行。文献【8 】通过对最近五年内江苏电网短路电流水平的分析，提出了分 区运行等限制短路电流的措施，并对实现2 2 0 k v 电网分区运行的重点问题进行了探讨， 为电网规划和运行提供了有益的建议。文献【9 】评述了分层分区的研究方法，针对未来几 年江苏电网潮流、n 1 静态安全性以及短路电流超标问题进行分析，提出了2 0 0 6 年江 苏电网分区运行的推荐方案，并针对电网存在的问题，对江苏电网的网架规划、电源建 设、安全自动装置配备等工作提出建议。文献【1 0 】以2 0 0 1 、2 0 0 3 和2 0 0 5 年为计算水平 年，从对浙江2 2 0 k v 及以上电网的短路电流进行计算分析入手，研究电网分层分区的可 能性和必要性，并通过对电网分层分区前后多种运行方式的比较分析，发现不同水平年 2 第一章绪论 电网分层分区后可能出现的问题，探讨解决的方法。另外文献【1 1 1 7 】均属于针对具体电 网的分层分区研究分析。 在理论研究方面：文献【1 8 】从2 2 0 k v 分区电网短路电流控制的角度，通过建立模型 深入分析了5 0 0 k v 系统和地区2 2 0 k v 上网电厂分别提供的短路电流大小并在此基础上， 以提高分区电网的受电能力为目标，探讨了一个5 0 0 k v 变电站带一片2 2 0 k v 变电所的 分区供电模式下5 0 0 l 变压器和2 2 0 l 【v 上网电厂的配置关系。文献【1 9 】则提出了一种新 的用于2 2 0 l 【v 电网短路电流预测的计算方法。通过设定2 2 0 l 电厂接入的分布模型， 得出分区内2 2 0 k v 上网电厂的发电装机容量与该电厂在5 0 0 l 【v 变电站的2 2 0 l ( v 母线处 注入的短路电流函数关系，指出当5 0 0 k v 主变2 2 0 k v 侧母线短路电流和5 0 0 l 【v 母线短 路电流同时达到设备遮断容量时，分区达到可供电容量的最大值。由此可建立系统最大 供电容量与2 2 0 k v 电网短路电流间的关系。文献【2 0 】通过建立5 0 0 k v 变电站带2 2 0 k v 负荷变电站的不同分区运行模式，计算得出了2 2 0 k v 分区电网中允许并列运行的5 0 0 k v 联络变压器的容量和台数、5 0 0 k v 联变容量和分区电网内发电机容量的配合以及两个 2 2 0 l 【v 分区互联后供电能力的变化问题。文献【2 l 】从解开高低压电磁环网角度对电网分 层分区进行研究，并利用主成分分析法设计和开发了电磁环网解环和分层分区的指标评 价体系。 总之，从上述对国内电网分层分区课题研究现状的总结分析可以发现，近年来无论 从实践还是理论方面，对于从解开高低压电磁环网角度的电网分层分区的研究和论述均 较多见。而对于从降低短路电流水平角度的电网分层分区的研究多集中于实例分析，例 如针对具体电网给出具体的分层分区方案或建议，至于这方面的理论研究，则仅限于通 过建立5 0 0 k v 主变2 2 0 k v 侧三相短路电流计算模型，分析分区内2 2 0 k v 上网电厂装机 容量和5 0 0 l ( v 主变的容量配置关系或者分区供电容量等问题。 ，1 3 本文的主要工作 在总结和学习国内关于分层分区课题的研究成果的基础上，本文主要从降低系统短 路电流水平的角度出发，对2 2 0 1 ( v 电网分区进行理论研究。具体研究内容如下： 首先，从研究已分区电网的规律入手认识分区。通过分析电网分区的影响因素并结 合江苏电网实际数据，探求可用来表征与衡量电网分区特征规律的参数。其中，重点研 究分区负荷密度、分区线负荷密度平均值、分区平均线负荷密度与分区平均每回线路长 度等参数与2 2 0 k v 电网分区的关系。 其次，在对电网分区规律作定性分析探讨后，根据5 0 0 k v 变压器容量与2 2 0 k v 侧 上网电厂装机容量的不同组合模式分别建立分区模型，探讨各种模式下的分区最大可供 电容量和供电可靠性，对2 2 0 l ( v 电网分区进行定量研究。 第三，总结分析当前出于降低系统短路电流水平目的的分区方法，在此基础上提出 优化电网分区的模型和算法，并用实际算例对该算法进行校验。这部分是本文的重点， 3 东南大学硕士学位论文 将在第四章详细展开论述。 最后，探讨在电网分区弱化了原电力系统互联性的情况下，如何通过分区间备用联 络线作为功率支援的通道，以保证在分区内5 0 0 l ( v 主变故障或检修情况下该分区的供电 可靠性。通过分析联络通道对分区稳定可靠供电的意义和作用，给出联络线的投合原则， 并通过实际算例予以校验。 4 第二章电网分区规律探究 2 1 本章的研究内容 第二章电网分区规律探究 认识分区规律是解决分区所带来相关问题的前提。电网分区究竟受哪些因素影响? 已分区电网和未分区电网之间是否在某些特征参数上有明显区别? 如果有，是哪些特征 参数? 已有电网各分区之间是否存在共同的特征和规律? 如果存在，应用什么参数来表 征和衡量分区所体现的特征和规律? 本章通过对实际电网的统计分析，对上述问题进行 讨论。 针对上述问题，本章的主要工作如下： ( 1 ) 分析电网分区的影响因素，在诸多因素中，重点研究与负荷密度相关的四个参数 的概念。 ( 2 ) 在上述工作的基础上，以江苏电网为研究对象，详细计算与负荷密度相关的四个 不同的参数，用以衡量电网分区的特征和规律。 ( 3 ) 用数学方法对衡量电网分区特征和规律的四个不同参数进行数据处理，分析比较 四个参数辩识分区特征规律的有效性和准确性。 2 2 电网分区的影响因素分析 2 0 0 8 年江苏电网整体上可分为苏南、苏北两大区域性电网，苏北电网的2 2 0 k v 系 统作为一个整体相互连接，苏南电网则进一步划分为七个2 2 0 k v 分区，而导致苏南电网 分区的主要原因是系统中2 2 0 l 【v 侧短路电流超过断路器的开断能力。从这一现象出发， 则可将对电网分区影响因素的分析归结为对短路电流变化影响因素的分析。由于2 2 0 k v 侧短路电流超过遮断容量的情况主要出现在5 0 0 k v 变电站的2 2 0 k v 母线处，因此以下 重点讨论5 0 0 l 【v 变电站的2 2 0 k v 侧母线短路电流问题。 总体而言，5 0 0 k v 变电站的2 2 0 k v 侧母线短路电流取决于以下因素： ( 1 ) 5 0 0 k v 变电站的主变压器阻抗和5 0 0 k v 系统的等值阻抗； ( 2 ) 2 2 0 k v 系统中接入的发电机装机容量： ( 3 ) 2 2 0 k v 系统的等值阻抗即系统网络结构； 对上述各短路电流影响因素的定量分析将涉及到很多条件假设，这将在后一章中展 开叙述。本章主要对其作定性分析，根据现有的分区情况，探讨能否归纳出普遍的规律 并进而求得表征这一规律的经验性数据。直观的看，在上述影响短路电流分布的三要素 中：当因素( 1 ) 中所述5 0 0 l 【v 变电站各主变容量及阻抗近似一致时，5 0 0 k v 侧系统对各 分区的影响大致相同，以下分析中不予考虑；因素( 2 ) 表征的是各分区的负荷水平，即分 区总供电容量。可通过分析各分区内2 2 0 k v 侧上网电厂装机容量及其所占分区总供电容 5 东南大学硕士学位论文 量的比例予以考察；因素( 3 ) 涉及到各分区的区域面积、网络结构及线路长度等量，结合 因素( 2 ) ，可得到一系列的密度概念，进而可通过对该密度数据的计算分析综合考察因素 ( 2 ) 、( 3 ) 。 2 3 供电容量对电网分区的影响 鉴于上述推理，结合2 0 0 8 年夏季高峰负荷运行方式下的江苏电网数据，首先分别 对每个分区的供电总容量、分区2 2 0 k v 侧的三相短路电流、分区内发电机装机容量及其 所占供电总容量的比例、5 0 0 k v 变电站供电容量及其所占供电总容量的比例进行统计， 并根据这些统计数据，考察分区供电总容量及2 2 0 k v 侧上网电厂装机容量对电网分区的 影响。具体统计数据如表2 1 所示。 表2 12 0 0 8 年夏季高峰负荷各分区供电容量情况和2 2 0 k v 母线短路电流 分区分区总供电量( m w )分区内发电机供电容 5 0 0 l 变电站供电 名称仨相短路电流( k a )量( m w ) 所占比重容量( m w ) 所占比重 斗锡 4 1 9 4 9 ，4 8 5 62 4 l o 6 5 7 4 7 1 7 8 4 3 ，4 2 5 3 分区 张家港 4 0 0 9 7 4 6 8 93 2 1 1 o 8 0 0 8 7 9 8 7 1 9 9 2 分区 梅里 2 1 1 6 8 ，3 7 4 2q ，02 l1 6 8 ，l o o 分区 石牌 2 9 3 6 9 ，4 2 5 71 9 8 0 1 ，6 7 4 2 9 5 6 8 ，3 2 5 8 分区 苏州西 2 0 3 9 8 4 2 4 l1 3 3 0 6 ，6 5 2 3 7 0 9 2 ，3 4 7 7 分区 车吴 3 9 2 4 6 ，5 1 9 53 1 8 o ，8 1 3 6 0 6 6 ，9 1 9 0 分区 宁镇常1 1 3 8 6 1 ，4 9 7 3 ( 东善 7 0 9 4 7 6 2 3 1 4 2 9 1 4 乃7 6 9 宜分区桥) 4 9 4 4 ( 武南) 从表2 1 可见，斗锡分区和宁镇常宜分区的2 2 0 k v 侧三相短路电流相近，上网电厂 和降压容量占供电总容量的比重也大致相当，但供电总容量却相差近两倍( 分别为 4 1 9 4 m w 和1 1 3 8 6m w ) ；斗锡分区和车吴分区的2 2 0 k v 侧三相短路电流相近，供电总 容量大致相当，但两者之间的上网电厂和降压容量占各自分区供电总容量的比重却相差 悬殊。由此可见，分区供电总容量以及分区内2 2 0 k v 上网电厂装机容量的数据没有反映 出现有分区的规律性，不能作为影响电网分区的决定性因素。 由以上计算分析可知，影响2 2 0 l 侧三相短路电流大小，即决定电网是否分区的三 个因素中，分区供电总容量以及分区内2 2 0 k v 上网电厂装机容量的大小不能单独作为是 否进行分区的判断标准。因此下一节的内容将综合考虑影响因素( 2 ) 和( 3 ) ，引入一系列 密度的概念，并结合具体数据进行统计分析，寻找能更准确地反映分区规律的参数。 6 第二章电网分区规律探究 2 4 负荷密度相关参数对电网分区的影响 本节首先阐述一系列与负荷密度相关的概念，进而结合江苏电网2 0 0 8 年夏季高峰 负荷潮流图和全省电网2 0 0 8 年底( 第七版) 的a u t o c a d 版本图，详细统计2 0 0 8 年江 苏电网已有八个分区( 苏州西、石牌、车吴、斗锡、张家港、宁镇、镇常宜、苏北) 的 负荷密度、线负荷密度( 平均线负荷密度及线负荷密度平均值) 、平均每回线路长度以 及输电线密度数据，并以此为依据，探寻负荷密度等参数与电网分区的关系以及分区中 所能体现的规律性。 2 4 1 负荷密度相关参数的基本概念 本节中所涉及到的负荷密度相关参数定义如下： ( 1 ) 分区负荷密度：分区内年最大负荷时的总负荷量与分区供电区域面积的比值， 单位为k w 肥n 2 。 仃= 只彳 ( 2 1 ) ( 2 ) 分区线负荷密度：每回输电线单位长度所传输的功率即每回线输送的功率与 线路长度的比值，单位为m w 他m 回。 包2 毋儿 ( 2 2 ) 由此可引申出两个概念： 线负荷密度平均值：分区内各条输电线路线负荷密度的平均值； a = 色刀 ( 2 3 ) 平均线负荷密度：分区内总负荷量和输电线路总长度的比值。 z = 露 ( 2 4 ) ( 3 ) 分区平均每回线路长度：分区内总线路长度与总回数的比值，单位为k n l 回。 ( 4 ) 分区输电线密度：分区内输电线路总长度与分区供电区域面积的比值，单位 为：k m i ( m 2 。 f = 彳 ( 2 5 ) 2 4 2 负荷密度参数计算 一分区负荷密度 由于受电网各分区供电区域面积精确数据来源的限制，所以供电区域面积计算基于 全省电网2 0 0 8 年底( 第七版) m 尬c a d 版本的地图图层。具体划分原则是将距离分区 边界上的2 2 0 l 【v 变电站最近的省界、市界、县界或者河流湖泊的界限作为区域的边界， 将这些边界相连接形成一个封闭的曲线，计算此封闭曲线包围的面积，以此作为该分区 7 东南大学硕士学位论文 供电区域面积。由于地图图层所用各城市地图的比例存在差异以及上述方法本身的缺 陷，所得分区面积与实际数据之间存在误差。负荷数据采用江苏电网2 0 0 8 年夏季高峰 负荷潮流图上面的数据。 2 0 0 8 年江苏电网分区负荷密度参数计算结果如表2 2 所示： 。 表2 2 ：2 0 0 8 年江苏电网夏季高峰负荷分区负荷密度数据 分区名称分区面积( k i n 2 )最大负荷( 万k w )负荷密度( k w 脑铲) 车吴 2 1 7 8 7 33 9 2 4 61 8 0 1 3 2 石牌1 7 4 7 9 02 9 3 6 9 1 6 8 0 2 4 梅里 7 8 1 7 22 1 1 6 82 7 0 7 8 7 斗锡 1 6 4 6 5 74 1 9 4 92 5 4 7 6 6 宁镇 6 3 4 1 0 74 6 3 87 3 1 4 2 镇常宜 8 3 9 6 3 06 7 4 8 l8 0 3 7 0 张家港2 1 5 0 4 04 0 0 9 7 1 8 6 4 6 3 苏州西 9 4 8 5 02 0 3 9 82 1 5 0 5 5 苏北7 9 8 3 5 3 61 7 0 0 o o 2 1 2 9 0 注：苏北分区里不计洪泽湖面积； 苏南分区不计太湖面积； 较小面积河流湖泊包含在分区面积内。 二分区线负荷密度 由于计算分区的负荷密度与分区的面积直接有关，但分区面积的精确数据难以获 得，这样必然影响分区负荷密度数值计算的准确性。为了解决这个问题，本节提出了线 负荷密度的概念，具体定义见2 4 1 中式2 2 。线负荷密度只与负荷及线路长度有关，而 线路长度的数据一般都是比较准确的。 本节各输电线长度数据来源于全省电网2 0 0 8 年底( 第七版) a u 幻c a d 版本地图，传 输负荷以及线路回数来自于江苏电网2 0 0 8 年夏季高峰负荷潮流图。因为两张图数据之 间有出入，故遇有标注不明或者有差异的数据，均以后者图例上所标注为准。 2 0 0 8 年江苏电网分区线负荷密度参数计算所得结果如表2 3 所示： 表2 3 ：2 0 0 8 年江苏电网分区线负荷密度参数 分区名平均线负荷密度( m w ，k m )线负荷密度平均值( m w ，k i i l ，回) 苏州西 1 1 5 0 41 4 4 1 2 车吴 1 0 7 跎 1 5 9 1 5 梅里 1 0 1 71 3 8 3 4 张家港9 3 4 8l o 5 1 2 斗锡 8 6 0 7l o 2 7 l 8 第二章电网分区规律探究 石牌6 9 4 31 3 0 6 9 宁镇 7 9 8 71 7 6 2 2 镇常宜 9 8 6 l1 4 5 9 苏北3 3 3 7 6 0 5 7 三分区平均每回线路长度 输电功率的大小与输送距离存在着约束关系，这主要取决于输电的技术性指标( 电 压损耗) 和经济性指标( 线路损耗) 。因此，输电线路的长度能反映输送功率的水平。 本报告应用计算分区内平均每回线路长度来反映对分区的影响，其定义见2 4 1 ，其计算 相对简单，且它与计算线负荷密度相同，只需要分区内线路长度的数据。 各输电线长度与回数数据来源于全省电网2 0 0 8 年底( 第七版) a u 幻c a d 版地图， 2 0 0 8 年江苏电网分区平均每回线路长度参数计算所得结果如表2 4 所示： 表2 4 ：2 0 0 8 年江苏电网分区平均每回线路长度数据 分区名平均每回线路长度( k n l ，回) 苏州西 9 5 l l 车吴 1 7 3 2 4 梅里1 2 5 2 5 张家港1 4 3 4 3 斗锡1 2 6 1 4 石牌2 1 1 5 3 宁镇 1 4 7 0 6 镇常宜1 3 9 7 4 苏北3 4 1 4 4 四分区输电线密度 分区内输电线分布的疏密在一定程度上也反映了分区内输电的功率水平，其定义见 2 4 1 中式2 5 。该参数计算仍需要分区内面积的数据。 各输电线长度数据来源于全省电网2 0 0 8 年底( 第七版) a u t o c a d 版本地图，分区 区域面积计算方法如上所述。面积数据和线路数据均是较不精确的数据，计算结果跟实 际存在偏差。2 0 0 8 年江苏电网分区输电线密度参数计算所得结果如表2 5 所示： 表2 5 ：2 0 0 8 年江苏电网分区输电线密度参数 分区名 分区输电密度( 删2 ) 苏州西 2 7 0 7 车吴1 9 8 8 梅里 3 5 2 5 张家港 3 8 0 2 斗锡 4 9 0 3 石牌4 1 1 5 宁镇 1 9 0 2 9 东南大学硕士学位论文 镇常宜 1 8 1 4 苏北 1 2 2 3 苏南各分区输电线密度数据与苏北未显示出明显区别。除了数据粗糙造成的结果偏 差外，另一个原因是分区输电线密度只能显示一个地区的线路覆盖率，与具体的负荷水 平关系不大。 2 4 3 各参数计算结果比较分析 一各参数的数值分布特点 对以上四个与负荷密度相关参数计算分析，可以得到以下初步的数值分布： 各分区的负荷密度参数的数值能区分出分区与否的基本范围。已分区的负荷密度基 本分布在8 0 0 一2 7 0 0k w 脑一之间。梅里、苏州西、斗锡三个分区的负荷密度分布在2 0 0 0 k w 他f 以上，最小为2 1 5 0k w l 【m 2 ，最大为2 7 0 7 8 7k w l 【i n 2 ；其次是张家港、车吴分 区，负荷密度分布在1 8 0 0 k w 他m 2 左右。镇常宜分区与宁镇分区负荷密度基本是一个数 量级，分布在7 0 0 8 0 0 k w 脑n 2 左右。整个苏北作为一个独立分区，因此负荷密度水平很 低，只有2 1 2 9k w l ( m z 。 各分区的线负荷密度参数也很好地显示了分区的负荷密度参数的数值范围。苏州 西、车吴、梅里、斗锡、石牌、宁镇、镇常宜七个分区的平均线负荷密度在1 0m 删 回左右，最大的为1 1 5 0 4m w 瓜i l l 回，最小的为6 9 4 3m w 瓜l “回，苏北的平均线负荷 密度水平较低，有明显的区别，为3 3 3 7m w l 【l ：i l 回；这七个分区的线负荷密度平均值 均在1 5m w l 【州回左右，最大为1 7 6 2 2m w 肥：i l 回，最小为1 0 2 7 lm w 瓜1 1 1 回，苏北的 线负荷密度平均值水平同样较低，有明显区别，只有6 0 5 7m w 肥州回。 各分区的平均每回线路长度数据也显示了一定的规律。苏州西、车吴、梅里、斗锡、 石牌、宁镇、镇常宜七个分区的平均每回线路长度在1 4 k i i l 回左右，最大的为2 1 1 5 3 k i n 回，最小的为9 5 1 1 k i i l 回，苏北的数据与此有明显区别，为3 4 1 4 4 l ( i “回。 各分区输电线密度数据与上述其它参数相比，数据之间的差距不是很大，最大的差 距也只有四倍左右。这可能是由于分区的面积数据不是很精确造成