城市配电网络计划的理论方法与思路.docx
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城市配电网络计划的理论方法与思路
城市配电网络规划的理论、方法与思路
1.城市电网规划简介
1.1城市电网规划的主要内容
一次部分：
●负荷及分布预测
●各级电压变电站的位置、容量及供电范围
●各级电压城网的网络方案
●各级电压城网无功电源的配置方案，等
二次部分：
●调度自动化规划
●配电自动化规划，等
1.2城市电网规划的意义
1.城网规划是电力企业战略发展规划的重要组成部分。
2.科学的城网规划是提高系统投资效益的最有效途径。
3.科学的变电站规划，有利于系统的运行管理，减少系统跨区域交叉供电，提高系统管理和运行效率。
4.科学的配电网规划，可以降低系统的网络损耗，提高系统的供电可靠性，极大提高电网的运行效益。
5.科学的配网规划是配电自动化规划和实施的基础。
6.国外专家认为科学规划的效益是总投资额的5%左右，经济效益十分巨大。
1.3主要的规划问题分解
1.规划区内电量、负荷、负荷分布和负荷曲线预测；
2.确定各规划年的中压配电所容量及供电范围；
3.确定规划区高压变电站在各规划年的站址及容量，计算各变电站的供电范围；
4.进行现状年高、中压电网的分析；
5.进行各规划年的高压电网（35kV以上）规划；
6.进行各规划年的中压10kV电网规划；
7.进行各规划年的无功电源优化规划；
8.其他方面问题的专项规划
2.我国城市配电网规划方法的发展及趋势
2.1城网规划需求
电网公司、各省市电力公司高度重视，市政府以及各类开发区的相关部门也高度重视：
●每五年要进行一次全面的规划，如“十一五”规划
●每隔2~3年进行一次滚动规划
●城市规划的重大调整需进行配套的电力专项规划
●各类开发区建设需要进行配套的小区规划
●国家有重大投资，需进行专门规划，如城网改造
●每年编列下一年的计划工程的滚动规划
2.2常用的城网规划方法
1.规划人员手工规划
特点：
完全依赖规划人员的知识、经验等，对方案的分析仅限于定性分析，不仅工作量大，而且容易出现问题，该方法一般能提供较简单的规划文本及方案图纸。
结果：
通常规划结果质量较低
2.规划人员手工规划结合潮流、短路等技术校验
特点：
主要依赖规划人员的知识、经验等，除了定性分析之外，通常能提供规划方案的潮流及短路定量计算分析，该方法工作量较大，也可能出现问题，规划文本的内容较以前有较大的提高。
结果：
通常规划结果质量一般
3.以规划软件为主结合专家干预
特点：
主要依赖规划软件的功能，以及规划人员的规划经验，这种方法通常可以提供较丰富的定量分析比较手段，规划报告的内容也较丰富，规划文本的质量较以前有较大的提高。
结果：
通常规划结果质量较好
2.3城网规划问题的难度
1.不确定因素多，使得规划的结果不确定
●负荷空间分布的不确定性
2.涉及较多的部门
●电力公司各部门
●市政、规划等部门
3.规模庞大，限制了所能采用的规划方法
●没有适当的方法
小规模很优秀的方法，在这里不能用
4.涉及较多的专业领域
●满足安全性与可靠性要求
●满足运行要求
●满足投资的经济性
●满足电力供需平衡等方面要求
●满足城市整体发展的需要
5.规划甚至还要反映政治或社会意愿
2.4我们的对策
以认知科学的理论为指导，结合“城市电网规划计算机辅助决策系统”，充分发挥人与计算机的各自优势与特点进行城网规划。
3.城市配电网规划的总体思路
3.1城市电网规划的总体思路
以认知科学的理论为指导，充分利用“城市电网规划计算机辅助决策系统”的自动分析计算、数据处理和图形处理能力，发挥人在城网规划中的主导作用，协调规划相关的各方面意见，结合规划专家和计算机软件各自的特点，进行高水平的城网规划工作。
3.2城市电网规划的总体原则
1.基本原则
●以现有电网为基础
●保证负荷需求
●安全可靠、经济合理
2.适应性原则
●以城市社会总体发展规划为依据
●注重整体和长期的合理性及适应性
●满足多部门、多方面利益的要求
3.合理确定规划年份
●规划一定要远景、中期和近期规划相结合
●过去我们比较习惯的是五年规划，十年规划，长期规划等这样的规划任务，通常不做远景规划，这是不科学的。
●规划年份不宜过多，一般远景一个年份，中期一到两个年份，近期三年可以分年度列出建设工程。
4.合理确定规划的具体技术原则
●参考“城市电网规划设计导则”及各省市电力公司的相关技术导则来详细制定技术原则
●例如：
电网供电安全准则，高、中压网络接线模式，变电站的变压器容量及台数，站内主接线，导线的种类（电缆、裸导线或绝缘线），线径规格，配变的规格型号，10kV的接地方式等
3.4城市电网规划的步骤简介
假定城市电网规划工作主要涉及220kV、110kV和10kV三个电压等级的电网。
规划工作由以下基本步骤组成：
第一步：
数据收集、调查与录入
第二步：
现状网分析
第三步：
确定规划的主要技术原则
第四步：
负荷及负荷分布预测
第五步：
阶段成果汇报、交流及修改
第六步：
10kV配电变压器容量及位置确定
第七步：
110kV变电站优化规划及其供电范围计算
第八步：
220kV变电站优化规划及其供电范围计算
第九步：
阶段成果汇报、交流及修改
第十步：
10kV配电网络规划
第十一步：
10kV规划配电网络可靠性计算
第十二步：
110kV及220kV供电网络规划
第十三步：
无功电源优化规划
第十四步：
投资估算及经济效益分析
第十五步：
撰写规划报告报审稿
第十六步：
规划成果全面汇报、交流及修改
第十七步：
规划成果评审，根据修改意见修改
第十八步：
提交最终规划文本和图集
4.城市电网规划的重点步骤
4.1原始资料的搜集、整理与分析
城市电网规划工作需要以大量的基础数据为依据，这些数据包括城市负荷发展的相关历史数据、未来城市发展的详细用地规划及城市发展规划材料以及电力网络系统的相关信息等。
负荷数据中对城市现状用户用地及用电情况的详细数据调查是一项十分繁杂的工作，需投入大量的人力和物力。
城市规划相关数据主要包括：
规划区市政规划的详细说明书及电子版配套图纸、规划区的详细电子地图等。
4.2现状网络分析
对规划区现状网络进行分析，确定必要的技术、经济指标，包括电压水平分析、线路过负荷情况分析、短路容量校验及N－1校验等，发现系统中的薄弱环节，以便未来的规划工作能够有的放矢。
4.3确定规划的主要技术原则
参考“城市电网规划设计导则”及各省市电力公司的相关技术导则来详细制定技术原则，例如：
电网供电安全准则，高、中压网络接线模式，变电站的变压器容量及台数，站内主接线，导线的种类（电缆、裸导线或绝缘线），线径规格，配变的规格型号，10kV的接地方式等。
4.4负荷及负荷分布预测
总原则是根据城市或开发区的用地规划，以空间负荷分布预测为基础，采用多种负荷预测方法进行负荷及负荷分布预测。
详细分析负荷预测所需的原始数据，确定负荷预测的工作思路。
1.分析城市的发展阶段。
1）城市处于发展初、中级阶段向中小型城市发展，在预测期内，电量以近似指数规律增长，其年增长率比较大，简称为E型电量。
2）发展成熟的大型城市，其电量己经历过指数规律发展的阶段，在预测期内进入了一种具有饱和特性的发展阶段，简称G型电量。
3）对一些初期用电量低，而发展又十分快的城市，在预测期内，负荷按一种S型曲线趋势增长，简称S型电量。
2.确定各类用地或建筑面积的负荷指标。
随着城市规划在城市发展中地位的日益重要，对未来城市不同地块的用地性质进行详细分析，明确的具体分类，例如有工业用地，住宅用地，市政用地等。
为了使负荷密度指标能够代表未来发展情况，可以参考已经充分发展的类似城市的同类型负荷的负荷密度情况，作为指标设置的依据。
也可以进行一定的实地调查。
3.采用适当的预测模型
结合规划区的实际情况，分析负荷及电量的发展规律，从几十种预测模型中选择确定负荷预测的模型。
在已知远期负荷或电量预测结果，反推中间年各阶段结果时，经常采用S型曲线模拟。
时间序列模型
相关分析模型
计量经济模型
综合指标分析模型
分项指标分析模型
弹性系数模型
增长率模型
灰色系统模型
4.采用多种相关模型对预测结果进行校验
人均居民生活用电分析
人均综合用电分析
4.5110kV变电站优化规划及供电范围计算
目的是确定110kV变电站的容量及位置。
供电范围计算的目的是将规划区内的所有10kV配电变压器按供电关系划归不同的110kV变电站。
其中，既要考虑供电的经济性，又要考虑供电半径的限制。
这一阶段变电站的容量、变压器的台数确定是非常重要的。
在不明确的情况下需要进行比较确定。
变电站规划总体思路：
依据远景规划目标年负荷分布预测的结果，利用“规划软件”中变电站选址容量优化软件自动进行计算，得到远景目标年的变电站布点和主变容量方案。
依据城市规划和地形地貌的实际情况通过规划专家的修正得到最终的变电站布点方案，利用规划软件自动计算变电站的供电范围，确定变电站应带的负荷大小。
依据中间年的负荷分布预测结果，以远景年的变电站布点和主变容量方案为条件，利用软件自动进行计算，得到中间年的变电站布点和主变容量方案。
该方案的新上变电站应是远景规划方案所包含变电站的一部分。
利用规划软件自动计算变电站的供电范围，确定变电站应带的负荷大小。
4.6220kV变电站优化规划及供电范围计算
与110kV变电站优化规划及供电范围计算相类似，只是计算需以110kV变电站的优化结果为依据，220kV变电站的供电范围是指110kV变电站与各220kV变电站间的所属关系。
4.710kV中压配电网络规划
根据110kV变电站的供电范围计算结果，将10kV配电网按供电范围分区，对10kV配电网络按分区进行规划。
根据可靠性的要求和采用的主要接线模式，考虑不同110kV变电站之间10kV联络线的设置，以及同站不同母线的联络情况。
规划方案需满足各种系统约束条件（如：
短路容量限制、电压水平限制、线路过负荷限制及N－1安全性准则等）。
10kV配电网络规划总体思路：
根据远景负荷分布预测结果和变电站选址方案，依据规划目标和技术原则，按照理想的供电模式和网架结构规划出远景的目标网架
以远景年网架为目标，以现状网络为基础，根据中间年负荷预测的结果进行中间年的网络规划，重点解决现状网络存在的问题，尽量考虑中间年网络到远景年目标网架的过渡问题
以近期规划年规划方案为基础，安排出改造和建设的工程工程,逐步克服现状网络的问题。
远景配电网架规划着眼于未来，侧重于整体，是城市配电网络网架结构的发展方向，不是一个实际的网络，较少考虑现状的细节情况。
近期配电网络规划过程中，则应尽量同时考虑远景年变电站的分布位置、配电网架规划方案，做到远、近期方案的统一。
同时，针对现状配网存在的主要问题，如线路供电半径过长、迂回供电、供电范围不清晰以及网架结构薄弱等方面重点加以解决。
4.8110kV及220kV供电网络规划
将整个规划区内的110kV及以上电网作为一个完整的系统，根据所计算出的新上站及增容站的情况，进行高压电网规划。
高压网络也应采用比较规范的接线模式，在必要的情况下需对不同的方案进行经济技术比较研究，以求最终确定优化的可行方案。
规划方案也需满足各种系统约束条件（如：
短路容量限制、电压水平限制、线路过负荷限制及N－1安全性准则等）
4.9无功电源优化规划
根据10kV配电网及110kV、220kV电力系统的规划结果，完成无功电源规划。
通过计算，根据导则的要求，可以给出无功设备的配置建议，并计算相应的方式下，网络潮流分布的变化，从而得到电压、线损的改善情况。
4.10投资估算及经济效益分析
根据规划区内的改造和新建的网络设备，结合单位设备造价，估算投资。
并在此基础上，分析还贷压力、投资回报情况等经济指标，明确为电力企业的经营管理提出决策性意见。
5.城市电网规划计算机辅助决策系统简介
5.1计算机在城网规划工作中的作用
城市电网规划需要大量的有关城市过去、现在和将来发展的各个领域的用户数据（占地、负荷、人口、交通情况等等），而仅依靠传统方法对这些数据及规划派生数据的分析和管理会造成大量的时间和人力资源的浪费，已经不能满足城市现代化建设的要求。
为此，发展科学的城市电网规划计算机辅助决策系统在电力规划部门变得十分迫切。
5.2“城市电网规划计算机辅助决策系统”主要特点
1.思路清晰，功能齐全，模块完整
●系统在地理信息的基础上完成规划工作，使规划结果更具有可操作性
●系统几乎涵盖了所有规划工作中应进行的工作
●以认知科学为指导，全面优化流程控制
●内置进程专家顾问系统，提示用户工作步骤
2.算法先进、易用
●算法丰富，即包含了电力部门的常用算法，同时还集成了目前国内外的先进算法
●经过多年的摸索以及用户反馈，所有算法均保留了计算速度快、结果相对准确的特点
3.开发平台先进，界面友好
4.接口灵活，数据开放
●提供与GPS、GIS、MIS以及SCADA等管理系统的接口
●建立与国家电力公司标准的八大类电量统计数据的接口
●支持其他各种接口的定制
5.文档、帮助齐全
6.结果输出编辑更方便
●图形输出采用标准CAD格式，更符合工程制图标准
●各项数据计算结果均可以输出为Excel格式，方便用户编辑、引用
6.要点总结
1.城网规划非常重要，需要科学地进行城网规划
2.以城市规划为依据，要与城市规划部门密切配合
3.注重长期目标负荷水平预测与目标网架的规划
4.规划一定要滚动进行
5.各电压等级过渡方式要考虑清楚
6.经济性评估越来越受到重视
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