配电网规划与设计开题报告

配电网规划与设计 开题报告 1 研究背景及意义 1 1 研究背景及意义 城市电网是电力系统的重要组成部分 又是其主要负荷中心 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 城市电网的各项建设和 改造项目必须与城市发展规划相互配合 同步实施 并且与环境协调 但是目 前城市电网建设不能适应城市经济社会发展的需要 其原因是城市经济增长迅 速 城市化建设步伐快 而城市电网发展缓慢 主要表现在设备陈旧 供电容 量不足 电网结构不合理 可靠性差 电能质量低 配电系统的规划是供电企业规划活动中的基本环节 配电网的规划质量直 接影响到配网的网络水平及投资效益 其对于降低网损 提高可靠性和保障电 能质量的影响不亚于配电网的运行管理 因此说 配电网规划技术的发展对整 个电力的发展至关重要 这里包含资金和技术两方面的问题 以技术而言 没有长远的城网建设规 划是城网建设自身存在问题的症结 因此 要用新的观念和超前意识制定的电 网规划来改变城市电网的现状 用规划来指导城网建设 同时规划要体现以安 全为基础 以效益为中心的建网指导思想 不断采用新科技 2 国内外配电自动化的现状 2 1 国外配电自动化的现状 在一些工业发达国家中 配电自动化系统受到了广泛的重视 国外的配电 自动化系统已经形成了集变电所自动化 馈线分段开关测控 电容器组调节控 制 用户负荷控制和远方抄表等系统于一体的配电网管理系统 DMS 其功 能已多达140余种 国外著名电力系统设备的制造厂家基本都涉足配电自动化领域 如德国西 门子公司 法国施耐德公司 美国COOPER公司 摩托罗拉公司 英国ABB公 司 日本东芝公司等 均推出了各具特色的配电网自动化产品 日本是配电自动化发展得比较快的国家 到1986年 全国9个电力公司的 41610条配电线路已有35983条 86 5 实现了故障后的按时限自动顺序送电 其中2788条 6 7 实现了配电线开关 指柱上开关 的远方监控 包括一般 的和计算机监控 日本从50年代开始在配电线上采用自动隔离故障区 并向健全区 无故障 区 恢复送电的按时限顺序送电装置 60 70年代研究开发了各种就地控制方式 和配电线开关的远方监视控制装置 70年代后半期开始利用计算机构成自动控 制系统 其后由于电子技术 计算机技术及信息传送技术的发展 配电自动化 计算机系统及配电线远方监视控制系统在实际应用上得到很大的发展 新加坡公用电力局 PUB 在80年代中期投运并在90年代加以发展和完善 的大型配电网的SCADA系统 其规模最初覆盖其22KV配电网的1330个配电站 目前已将网络管理功能扩展到6 6KV配电网 进而覆盖约4000个配电站 芬兰 Espoo Sahko 电力配电公司的配电自动化覆盖了该公司的85000个 用户 8座110 20KV的一次变电站 1100KM的20KV馈电线和1400个20 0 4KV 的配电变电站 从国外配电自动化系统采用的通信方式看 尚没有一种通信技术可以很好 地满足于配电系统自动化所有层次的需要 在一个配电自动化系统内 往往由 多种通信技术组合成综合的通信系统 各个层次按实际需要采用合适的通信方 式 2 2 国内配电自动化的现状 我国配电网自动化的发展是电力市场和经济建设的必然结果 长期以来配 电网的建设未得到应有的重视 建设资金短缺 设备技术性能落后 事故频繁 发生 严重影响了人民生活和经济建设的发展 随着电力的发展和电力市场的 建立 配电网的薄弱环节显得越来越突出 形成了与电网建设不协调的局面 国家颁布实施的 电力法 的贯彻后 电力作为一种商品进入市场 接受 用户的监督和选择 甚至于对电力供应中的停电影响追究电力经营者的责任 另一方面 高精密的技术和装备对电能质量要求 配电网供电可靠性已是电力 经营者考虑的主要方面 随着市场观念的转变和电力发展的需求 配电网的自动化已经作为供电企 业十分紧迫的任务 大城市电网 从八十年代就意识到配电网的潜在危险 并 竭力呼吁积极努力地致力于城市电网的改造工程 并组织全国性的大会对配电 网改造提出了具体实施计划 各种渠道凑集资金 提出更改计划 利用高技术 性能好的设备从事电网的改造 3 配电网规划的主要内容及存在问题 3 1 配电网规划的主要内容 无论以人工为主进行的配网规划还是以软件系统协助参与的配电网规划 其 内容必然包括配网现状分析 负荷预算 技术原则的确定 建设改造规划方案 确定 投资估算于经济评价几个方面 其细节及关键点如下 1 配电网现状分析 该过程主要通过收集配网的设备及运营数据 完成配网现状的分析 主要 包括配电网整体营运指标计算及分析 配电网设备的数量及年限统计 配网电 源的负载率情况 1OkV出线间隔的利用率情况 中压配网设备运行情况 中压 配电网结构等内容 通过以上内容的分析 得出配网的高电压布点是否合理 供电半径是否满足要求 负荷分布是否合理 设备的状况等结论 从而确定规 划期的改造目标及方向 2 规划期的负荷预算 主要包括电量和最大负荷总量预测 负荷地理分布预测两个方面 前者用 于衡量高压电源总量规划的合理性和初步测算规划期内需新建输变电设施的规 模 后者确定城市各供电区域规划期内的负荷增长情况 是高压电源供电分区 划定 线路布置和供电范围确定的依据 在实践中目前多采用空间负荷预测的 思路完成 3 规划技术原则的确定 一般以上级确定的技术原则为基础 综合规划区实际情况 从配网的网架 结构 架空及电缆线路的选型 变压器及开关设备选型 二次系统应达到的技 术要求等方面确定技术细则 4 电网建设改造规划 这是目前配电网规划的重中之重 具体要进行高压变电站选址 定容量及 供电区域划分 之后进行网架结构的规划和优化 然后提出分年度具体的建设 和改造项目 最后进行相应地地理接线图的绘制 3 2 当前我国配电网存在的问题 配电网的发展主要是随城市建设规模及用电负荷迅速增长和供电可靠性要 求而提出的 由于城市规划与电力的条块分割 形成了不相适应配电网结构 使配电网规划及发展不适应城市发展的需求 突出反映在如下几点 1 配电网络电源点落后于城市建设的发展 由于城市规模和商业的建立 电源点容量及电能输出受到限制 尤其是电力线的传输通道 2 瓶颈效应比较突出 出现卡脖子现象严重 电能输不出去 往往因此 而引起停电事故 改革开放以来 城市建设速度加快 负荷增长率高 但电力 建设不及时 输出线半径小 线路长 3 出线通道影响与城市规划不相适应 有的地方改用地下电缆 施工及 投资不允许 采用架空导线环境条件受限 有的采用绝缘导线 网络复杂的情 况较为普遍 4 早期建设的线路导线细 年久失修 高能耗设备多 线损率高 由于 导线半径小及无功缺额较大 综合线损损耗大 个别地区配电网损耗达到 30 一般地区在15 20 造成能源大量浪费和环境污染 5 供电不可靠因素增大 由于配电网投资不足 设备老化和技术性能低 劣 供电事故频繁 往往是一点故障引发全线甚至大面积停电事故 城市繁华 地段 往往是局部故障引进重要场所 用户停电 影响社会治安及经济市场 早期设备技术性能差 设备动作频繁 引发事故多 对机构的可靠性要求高 6 电网结构复杂 环网联络接点较多 7 城市电网改造涉及面广 要求较高 停电难度大 因此 对于城市配电网实现配电网自动化是一项综合性的工程 最基本的条件 是应具有较为完整的多路电源的配电网点 具有较好的城市规划及电源路径的 分布 利用各种较为先进的设备 当前城市建设的规模和经济的发展对配电网 提出了较高的要求 各级部门都给予充分的重视 在资金上给以投入 形成了 一种较好的外部环境 3 3 配电网规划中存在的难点 1 规划数据收集的困难 随着电网规模的日益扩大 配网设备数据越来越庞大 更新速度快 每次 规划均需要花费大量的时间及人力整理相关资料 配电网规划主要涉及配网设 备的装备及运行数据 规划区域的用电及负荷数据 规划区域的市政规划资料 规划区的国民经济类数据等 其中数据量最大的为配网设备的装备及运行数据 该部分数据的收集整理占用大量时间 2 空间负荷预测的准确性有待提高 配网规划负荷预测中总量预测的方法和技术经过多年的实践已较为成熟 而作为配网规划核心的空间负荷预测方法由于既要预测负荷的量还要预测负荷 的增长位置 在城市用地类型变化频繁 配网负荷发展较为复杂的情况下 其 准确性受多种条件制约 3 配电网网络结构优化困难 网架规划的目的是根据规划期内的负荷水平及电源规划确定相应的最佳配 网结构 同时满足经济性 可靠性要求 因此 配网规划是一个具有多目标性 不确定性 非线性和多阶段性的复杂系统优化问题 求解困难 4 配电网系统的接线方案 由于配电网的复杂性 不是单一方案就可以实现配网自动化要求 对于不 同的供电模式 应具有不同的供电方案 以力求达到较完美的条件 4 1 环网电缆方案 以电缆作为配电主干线的配电网自动化方案 主要在城市商业繁华 人口 密集地方 以环网开关柜为主体 负荷开关柜据所在地域和用户的数量的要求 设定出线保护多少 一般为二进 四出 当进出线回路较多 规模更大时可转 变为开闭所 环网柜和开闭所中设计量柜 联络等 环网柜一般以负荷开关与熔断器相配合 当一路电源发生故障后 会有另 一路电源快速切换到母线 恢复正常的供电 对开闭所监控系统的通讯方式 在放设电缆时一并设置 主要以光纤和市话线为主 以减少干扰 环网柜的主 要特点是运行环境较好 外界影响因素较少 也是城市主干道的较好的方案 见图 1 4 2 市区架空配网方式 市区架空配网方式一般在城市道路规模较好 两侧路幅较为宽敞的条件下 以裸线架空导线和架空绝缘导线为主 一般情况下是双回路架设 在配电线路 上根据用户要求设配电变压器或设双电源 架空线路通常是双电源环网供电方 式 见图 2 这种配电方式结构简单 布置形式灵活 设备都集中在户外式安装 受环 境条件的影响较深 正常条件下 R0为开路运行 B1 B2分别供电 当异常情况 下向另一端自动供电 采用柱上重合器或自动开关来实现 分支线采用分段器 与主干线的配电开关相配合 用来隔离支线上的永久性故障 这种方案在一次 和二次设备配合上 完成自动隔离故障功能 4 3 辐射型配电网 辐射性配电网是在市郊和农村配电网络以单电源供电 控制设备由变电站 主开关作保护 配电线路可根据需要设多级重合器和分段器保护 达到自动隔 离和恢复供电的条件 在我国现有的经济能力条件和配电网的实际情况下 大 量采用断路器 重合器 作为配电网线分支线自动开关 尚不具备充足的资金条 件 以分段器更为合适 见图 3 注 定值的整定值应 IR2 IR1 IB1动作次数 MR2 MR2分段器的动作次数由需要 定为一或二次 5 基于 GIS 平台进行配网规划的优势 配电 GIS 是利用计算机技术 网络技术将配电网络的分布 属性及实时信息按 其实际地理位置描述在地理背景上 形成的集查询 统计 运行 维护 分析 管理等多种功能于一体的应用软件系统 利用 GIS 强大的空间数据处理和网络 分析的拓补功能来处理配电系统与空间有关的信息 不仅能够极大地方便规划 数据的获取 处理 提高规划人员的效率 而且规划过程和结果也更加直观 更具交互性 以下是 GIS 平台上进行配电网规划的主要优势 5 1 配电网规划数据采集优势 面对越来越密集的电网 复杂的电力设备 时刻变化的负荷信息 不断变 迁的道路和建筑 GIS 为我们提供了各种图形 地图 数据信息统一共享的平 台 GIS 数据库存储了用于进行系统各部分分析和显示的空间及属性数据 对 于配网规划中所需的配电网 变电站及设备 用户等大量数据 如果结合地理 环境 采用空间数据结构存储 可以使数据管理更加直观 有效 规划结果更 具实际意义 从而大大减轻规划人员的工作量 5 2 配网规划运行情况分析优势 科学的决策在某种程度上依赖于决策者所掌握的信息量的大小 GIS 可以 最大限度地将有关信息集成起来 从而为电力系统决策人员提供一个多元化的 决策依据 在规划地址及预测中涉及诸多关联因素 如资源 人口 经济发展 负荷情况 用户报装情况等 它们都与地理系统有关 将 GIS 作为实现配电网 规划的数据分析 管理功能的工具 通过与其他系统 如 SCADA MIS 用电 营业系统 配变监测仪等接口有效地组织数据信息 从而方便运行数据的整理 分析 使规划更贴近实际 5 3 配网网络优化 自动布线优势 地理信息系统是配网规划优化得以实现的重要前提 在 GIS 平台上采用人工智 能的搜索算法以求解网