电力系统规划论文.doc

关于网架规划的研究作者：肖遥 学号：201222182155摘要 目前，我国现有的10kV配电网网架模式的优选方法不足，要从技术性、经济型、可实施性考虑。改善我国10kV配电网存在的供电能力不足、供电可靠性不高、达不到安全标准、备用切换能力差的现象。要针对每个城市、小区的供电需求选择不同的配电网的网架结构模式。关键词：10kV配电网，网架模式ABSTRACTNow, our countrys 10kV distribution network space truss model of optimizing method deficiency,we must consider from the technical,economical and constructability.Im- prove our 10 kv distribution network exists the shortage of the capacity of power supply, power supply reliability is not high, can not reach the safety standards, spare switch ability poor phenomenon.To for each city, the power supply demand choose different distribution network of the space truss structure mode.Key words:10kV Distribution Network,Conn-ection Mode1、研究背景 电力系统主要分为发电、变电、输电、配电、用电等几个重要环节。在我国电力行业长久的时间以来，电力系统发展的相对落后严重影响了我国国民经济的发展和一些地区人民群众的日常生活。对于电力系统中输电中的电网建设和网架建设而言，由于我们普遍认为其结构不复杂，供电半径小，运行要求低，对整个电力系统网络的运行影响较小，因而一直没有引起足够的重视，而将而将电网的建设以及改造的重点放在了结构复杂、技术含量高、对整个电力系统的安全稳定运行起关键作用的输电、变电环节上。目前我国发电输电、配电的投资比例大约是：1:0.21:0.12。而美国是：1:0.43:0.7，英国是1:0.45:0.78，日本是1:0.47:0.68，法国是1:0.67:1.60，相比之下我国发电、输电、配电的投资比例极不协调。电网投资不到电源投资的一半，且配电网投资远小于输电网投资。这种投资比例不合理的现象使近年夏天全国城市配电网普遍出现过载、断电现象。特别是中、低压配电网更为严重。目前，10kV配电网络主要用在小区供电以及范围不大的城市供电中。所以，只有其稳定，安全，平稳，精简才能满足现在城市发展和人民生活的日常生活的需求。2、 研究现状目前，我国10kV配电网采用的网架模式主要有以下几种：1、 架空线路：（1） 单电源辐射式接线；（2） 不同母线出线的环式接线；（3） 不同母线三回馈线的环式接线；（4） 三分段三联络式接线。10kV配电网架空线路的网架模式2、 电缆线路（1） 单电源线连接分支箱的辐射式接线；（2） 不同母线出现连接环网柜的环式接线；（3） 不同母线出现以开闭所为中心的放射式接线；（4） 不同母线出现连接开闭所的环式接线。10kV配电网电缆线路的网架模式目前，大部分对10kV配电网规划的研究都是针对城市电网的负荷预测、变电站选址优化和网络优化，而对网架模式优选方法的研究很少。如文献3只是对当前国内外10kV配电网网架模式做了简单的介绍。文献4对目前国内10kV配电网的网架模式进行了详细的研究，分别对不同的网架模式做了经济型和可靠性的比较，但没有进行综合分析。目前，我国现有的10kV配电网网架模式的优选方法有三种：1、 传统的逐步扩展法。该方法主要以满足经济要求为目标，即主要根据经济性来选择网架模式，而将可靠性分析作为一种后校验计算。这种方法无法获得经济型、可靠性及其其它属性的综合最优方案；2、 以可靠性为主要目标的规划方法。在欧美发达国家多采用这种方法。如文献5提出了一种以提高可靠性为目标，同时考虑电力设备成本最小化的方法。这类方法一般仅用于网架的局部扩展，不适用于网架的整体规划。3、 满足一定可靠性要求的规划方法，即可靠性指标为其约束条件。如文献6通过列出不同方案的供电成本曲线图，得到在满足一定可靠性要求条件下的最优网架模式的规划方案。但该方法不能灵活的处理规划方案经济型和可靠性之间的关系，无法获得最优的综合效益方案。以上三种优选方案都在一定程度或者某种方面上达到了城市或电网对于网架模式某一方面的要求，但也存在一定的缺陷，主要有以下三个方面：1、 优选的内容不够全面，都只考虑了技术性和经济型两个方面的内容，使得最后的决策结果不够合理；2、 未能提出合理的数学模型对网架模式的优选进行综合分析；3、 在最优化计算时，容易产生维数灾难，目标函数的约束条件不易的问题；由上面的内容可见，我们应该对10kV配电网的网架模式的优选方案进行深入的研究主要在以下两个方面进行进一步的研究：1、 确立更加全面的优选内容；2、 建立合理的综合分析方法。3、技术属性计算思路10kV配电网对技术性方面的要求主要有以下几点：1、 供电可靠性10kV配电网的可靠性是指电网设备停运时，对用户连续供电的可靠程度。它应符合电网供电安全准则，10kV配电网的安全准则一般采用N-1准则，即：（1） 高压变电所中失去任何一回进线或一组变压器时，必须保证下级配电网供电。（2） 高压配电网中一条线路或变电所中一组降压变压器发生故障停运时，在正常情况下，除故障段外，不允许停电，但应在规划时间内恢复供电。（3） 低压电网中当一台变压器或电网发生故障时，应尽快将完好的区段切换至邻近电网恢复供电。2、 容载比变电容载比是配电网变电容量在满足供电可靠性基础上与对应的负荷之比值，是宏观控制变电所容量的指标。容载比与变电所的变压器台数，用户的重要性、同时率、功率因数等有关。3、 电压调整我国国家标准电能质量-供电电压允许偏差中规定配电网允许的电压偏差如下：（1）35kV及以上供电，电压正负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%；（2）10kV及以下三相供电，电压允许偏差为额定电压的7%；（3）220kV单相供电，电压允许偏差为7%与10%。4、 短路容量配电网各级电压的短路容量规定如下：（1）110kV线路允许的最大短路为20kA；（2）35kV线路允许的最大短路为16kA；（3）10kV线路允许的最大短路为16kA。5、 通信干扰在配电网规划设计中应尽量减少对通信设施的危害及干扰影响，并在规划年限内留有适当的裕度。就10kV配电网网架模式的优选而言，对技术性方面的考虑主要指供电可靠性的高低，而未考虑其他四项内容。就是说，可靠性就是计算10kV配电网网架模式技术性属性的量化标准。可靠性的计算如下：式中，表示平均年故障率； 表示平均年停运时间； 表示第个元件； 表示元件的平均年故障率； 表示元件的平均停运持续时间。平均用电有效度计算公式： =式中，表示系统的平均用电有效度； 表示系统中总用户数； 表示元件故障时受影响的用户数； 表示元件的平均年停运时间。根据下式计算用户的平均供电可靠率（）;式中，表示故障系统中总用户数； 表示故障点故障时受影响的用户数； 表示故障点的平均年停运时间。各方案的单位负荷年费用，计算公式为：其中，表示单位负荷年费用； 表示配电方案年费用； 表示配电方案等效负荷。配电方案的运行年费用由两部分组成：变电所运行年费用和线路运行年费用，其计算公式为：其中，表示变电所运行年费; 表示线路运行年费用。等效负荷由变压器额定容量决定，其计算公式如下；其中，表示变电所中变压器额定容量之和； 为功率因数，取0.85； 为变压器负载率，当变压器为2取0.65，当变压器为3取0.87。变电站运行及其维护费用主要包括变压器的电能损耗用和变电所的运行，维护费用，其计算公式如下：其中，表示电能电价，取当地实时电价/kW小时； 表示变压器全年电能损失总值； 表示变电所检修维护年费用。变压器全年电能损失总值的计算公式如下：其中，表示一台变压器的空载有功损耗； 表示一台变压器的空载有功损耗； 表示一台变压器的短路有功损耗； 表示一台变压器的短路无功损耗； 表示变压器全年运行小时数，取8760小时； 表示变压器负载率； 表示最大负荷小时数，功率因数为0.85时，取3500小时； 表示无功经济当量，即为每发送（或补偿）1无功功率，在电力系统中所引起的有功功率损耗增加（或减少）的值，变电所取0.1； 表示变电所中变压器台数。计算出了变电所总费用后，可参照电力工业采用的“最小年费用法”把其转化为变电所年费用，其计算公式如下：其中，表示变电所综合投资； 表示变电所运行、检修年费用； 表示变电所使用年限，取25年； 表示投资电力工业投资回收率，取0.08。线路总费用主要包括线路综合投资费用和线路运行、维护费用。线路综合投资费用主要包括线路投资费用和线路配电装置投资费用，如下式所示：其中，表示线路综合投资费用； 表示线路投资费用； 表示线路配电装置投资费用。线路投资费用可有计算工计算如下：（万元）其中，表示线路曲折系数，一般取1.1； 表示第种型号线路的长度（kM）； 表示第种型号线路的单位长度投资费用（万元/kM）； 表示第种型号路线。线路年运行、维护费用主要包括线路上电能的损失和线路的检修维护费用。其计算公式如下：其中，表示电能电价，取当地实时电价/kW.小时； 表示线路电能全年损失总值，即全年线损值； 表示变电所检修维护费用。计算出了线路总费用后，可参照电力工业采用的“最小年费用法”把其转化为线路年费用，其计算公式如下：其中，表示线路投资费用； 表示线路配电装置投资费用； 表示线路配电装置使用年限，开闭所取20年，环网柜和分支箱取30年； 表示线路年运行费用； 表示线路经济使用年限，架空线路取30年，电缆线路取40年； 表示投资电力工业投资回收率，取0.08。参考文献1 杨丽徙，电力网络优化规划，郑州大学电气工程学院，2009；2 孙洪波，电力网络规划，电力网络规划，重庆：重庆大学出版社，1996；3 陈章潮，城市电网规划与改造，电力出版社，1998；4 王成山，中压配电网不同接线模式经济型和可靠性分析，电力系统自动化，2002；5 Agarual S K,Torre W V.Development of reliability targets for planning transmission facilities using pro