城市配電網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的理論、方法與思路

城市配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的理論、方法與思路.城市電網(wǎng)規(guī)劃簡(jiǎn)介城市電網(wǎng)規(guī)劃的主要內(nèi)容一次部分：負(fù)荷及分布預(yù)測(cè)各級(jí)電壓變電站的位置、容量及供電范圍各級(jí)電壓城網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)方案各級(jí)電壓城網(wǎng)無(wú)功電源的配置方案，等二次部分：調(diào)度自動(dòng)化規(guī)劃配電自動(dòng)化規(guī)劃，等城市電網(wǎng)規(guī)劃的意義.城網(wǎng)規(guī)劃是電力企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃的重要組成部分。.科學(xué)的城網(wǎng)規(guī)劃是提高系統(tǒng)投資效益的最有效途徑。.科學(xué)的變電站規(guī)劃，有利于系統(tǒng)的運(yùn)行管理，減少系統(tǒng)跨區(qū)域交叉供電，提高系統(tǒng)管理和運(yùn)行效率。.科學(xué)的配電網(wǎng)規(guī)劃，可以降低系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗，提高系統(tǒng)的供電可靠性，極大提高電網(wǎng)的運(yùn)行效益。.科學(xué)的配網(wǎng)規(guī)劃是配電自動(dòng)化規(guī)劃和實(shí)施的基礎(chǔ)。.國(guó)外專家認(rèn)為科學(xué)規(guī)劃的效益是總投資額的5%左右，經(jīng)濟(jì)效益十分巨大。主要的規(guī)劃問(wèn)題分解.規(guī)劃區(qū)內(nèi)電量、負(fù)荷、負(fù)荷分布和負(fù)荷曲線預(yù)測(cè)；.確定各規(guī)劃年的中壓配電所容量及供電范圍；.確定規(guī)劃區(qū)高壓變電站在各規(guī)劃年的站址及容量，計(jì)算各變電站的供電范圍；.進(jìn)行現(xiàn)狀年高、中壓電網(wǎng)的分析；.進(jìn)行各規(guī)劃年的高壓電網(wǎng)（35kV以上）規(guī)劃；.進(jìn)行各規(guī)劃年的中壓10kV電網(wǎng)規(guī)劃；.進(jìn)行各規(guī)劃年的無(wú)功電源優(yōu)化規(guī)劃；.其他方面問(wèn)題的專項(xiàng)規(guī)劃.我國(guó)城市配電網(wǎng)規(guī)劃方法的發(fā)展及趨勢(shì)城網(wǎng)規(guī)劃需求電網(wǎng)公司、各省市電力公司高度重視，市政府以及各類開發(fā)區(qū)的相關(guān)部門也高度重視：每五年要進(jìn)行一次全面的規(guī)劃，如十一五”規(guī)劃每隔2?3年進(jìn)行一次滾動(dòng)規(guī)劃城市規(guī)劃的重大調(diào)整需進(jìn)行配套的電力專項(xiàng)規(guī)劃各類開發(fā)區(qū)建設(shè)需要進(jìn)行配套的小區(qū)規(guī)劃國(guó)家有重大投資，需進(jìn)行專門規(guī)劃，如城網(wǎng)改造每年編列下一年的計(jì)劃工程的滾動(dòng)規(guī)劃常用的城網(wǎng)規(guī)劃方法.規(guī)劃人員手工規(guī)劃特點(diǎn)：完全依賴規(guī)劃人員的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)等，對(duì)方案的分析僅限于定性分析，不僅工作量大，而且容易出現(xiàn)問(wèn)題，該方法一般能提供較簡(jiǎn)單的規(guī)劃文本及方案圖紙。結(jié)果：通常規(guī)劃結(jié)果質(zhì)量較低.規(guī)劃人員手工規(guī)劃結(jié)合潮流、短路等技術(shù)校驗(yàn)特點(diǎn)：主要依賴規(guī)劃人員的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)等，除了定性分析之外，通常能提供規(guī)劃方案的潮流及短路定量計(jì)算分析，該方法工作量較大，也可能出現(xiàn)問(wèn)題，規(guī)劃文本的內(nèi)容較以前有較大的提高。結(jié)果：通常規(guī)劃結(jié)果質(zhì)量一般.以規(guī)劃軟件為主結(jié)合專家干預(yù)特點(diǎn)：主要依賴規(guī)劃軟件的功能，以及規(guī)劃人員的規(guī)劃經(jīng)驗(yàn)，這種方法通?？梢蕴峁┹^豐富的定量分析比較手段，規(guī)劃報(bào)告的內(nèi)容也較豐富，規(guī)劃文本的質(zhì)量較以前有較大的提高。結(jié)果：通常規(guī)劃結(jié)果質(zhì)量較好城網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)題的難度.不確定因素多，使得規(guī)劃的結(jié)果不確定?負(fù)荷空間分布的不確定性.涉及較多的部門電力公司各部門市政、規(guī)劃等部門.規(guī)模龐大，限制了所能采用的規(guī)劃方法?沒(méi)有適當(dāng)?shù)姆椒ㄐ∫?guī)模很優(yōu)秀的方法，在這里不能用.涉及較多的專業(yè)領(lǐng)域滿足安全性與可靠性要求滿足運(yùn)行要求滿足投資的經(jīng)濟(jì)性滿足電力供需平衡等方面要求滿足城市整體發(fā)展的需要.規(guī)劃甚至還要反映政治或社會(huì)意愿我們的對(duì)策以認(rèn)知科學(xué)的理論為指導(dǎo)，結(jié)合“城市電網(wǎng)規(guī)劃計(jì)算機(jī)輔助決策系統(tǒng)”，充分發(fā)揮人與計(jì)算機(jī)的各自優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)進(jìn)行城網(wǎng)規(guī)劃。.城市配電網(wǎng)規(guī)劃的總體思路城市電網(wǎng)規(guī)劃的總體思路以認(rèn)知科學(xué)的理論為指導(dǎo)，充分利用“城市電網(wǎng)規(guī)劃計(jì)算機(jī)輔助決策系統(tǒng)”的自動(dòng)分析計(jì)算、數(shù)據(jù)處理和圖形處理能力，發(fā)揮人在城網(wǎng)規(guī)劃中的主導(dǎo)作用，協(xié)調(diào)規(guī)劃相關(guān)的各方面意見，結(jié)合規(guī)劃專家和計(jì)算機(jī)軟件各自的特點(diǎn)，進(jìn)行高水平的城網(wǎng)規(guī)劃工作。城市電網(wǎng)規(guī)劃的總體原則.基本原則以現(xiàn)有電網(wǎng)為基礎(chǔ)保證負(fù)荷需求安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理.適應(yīng)性原則以城市社會(huì)總體發(fā)展規(guī)劃為依據(jù)注重整體和長(zhǎng)期的合理性及適應(yīng)性滿足多部門、多方面利益的要求.合理確定規(guī)劃年份規(guī)劃一定要遠(yuǎn)景、中期和近期規(guī)劃相結(jié)合過(guò)去我們比較習(xí)慣的是五年規(guī)劃，十年規(guī)劃，長(zhǎng)期規(guī)劃等這樣的規(guī)劃任務(wù)，通常不做遠(yuǎn)景規(guī)劃，這是不科學(xué)的。規(guī)劃年份不宜過(guò)多，一般遠(yuǎn)景一個(gè)年份，中期一到兩個(gè)年份，近期三年可以分年度列出建設(shè)工程。.合理確定規(guī)劃的具體技術(shù)原則參考“城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則”及各省市電力公司的相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則來(lái)詳細(xì)制定技術(shù)原則例如：電網(wǎng)供電安全準(zhǔn)則，高、中壓網(wǎng)絡(luò)接線模式，變電站的變壓器容量及臺(tái)數(shù)，站內(nèi)主接線，導(dǎo)線的種類（電纜、裸導(dǎo)線或絕緣線）,線徑規(guī)格,配變的規(guī)格型號(hào)10kV的接地方式等3.4城市電網(wǎng)規(guī)劃的步驟簡(jiǎn)介假定城市電網(wǎng)規(guī)劃工作主要涉及220kV、110kV和10kV三個(gè)電壓等級(jí)的電網(wǎng)。規(guī)劃工作由以下基本步驟組成：第一步：數(shù)據(jù)收集、調(diào)查與錄入第二步：現(xiàn)狀網(wǎng)分析第三步：確定規(guī)劃的主要技術(shù)原則第四步：負(fù)荷及負(fù)荷分布預(yù)測(cè)第五步：階段成果匯報(bào)、交流及修改第六步：10kV配電變壓器容量及位置確定第七步：110kV變電站優(yōu)化規(guī)劃及其供電范圍計(jì)算第八步：220kV變電站優(yōu)化規(guī)劃及其供電范圍計(jì)算第九步：階段成果匯報(bào)、交流及修改第十步：10kV配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃第十一步：10kV規(guī)劃配電網(wǎng)絡(luò)可靠性計(jì)算第十二步：110kV及220kV供電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃第十三步：無(wú)功電源優(yōu)化規(guī)劃第十四步：投資估算及經(jīng)濟(jì)效益分析第十五步：撰寫規(guī)劃報(bào)告報(bào)審稿第十六步：規(guī)劃成果全面匯報(bào)、交流及修改第十七步：規(guī)劃成果評(píng)審，根據(jù)修改意見修改第十八步：提交最終規(guī)劃文本和圖集.城市電網(wǎng)規(guī)劃的重點(diǎn)步驟原始資料的搜集、整理與分析城市電網(wǎng)規(guī)劃工作需要以大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為依據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括城市負(fù)荷發(fā)展的相關(guān)歷史數(shù)據(jù)、未來(lái)城市發(fā)展的詳細(xì)用地規(guī)劃及城市發(fā)展規(guī)劃材料以及電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的相關(guān)信息等。負(fù)荷數(shù)據(jù)中對(duì)城市現(xiàn)狀用戶用地及用電情況的詳細(xì)數(shù)據(jù)調(diào)查是一項(xiàng)十分繁雜的工作，需投入大量的人力和物力。城市規(guī)劃相關(guān)數(shù)據(jù)主要包括：規(guī)劃區(qū)市政規(guī)劃的詳細(xì)說(shuō)明書及電子版配套圖紙、規(guī)劃區(qū)的詳細(xì)電子地圖等。4.2現(xiàn)狀網(wǎng)絡(luò)分析對(duì)規(guī)劃區(qū)現(xiàn)狀網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，確定必要的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，包括電壓水平分析、線路過(guò)負(fù)荷情況分析、短路容量校驗(yàn)及N－1校驗(yàn)等，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，以便未來(lái)的規(guī)劃工作能夠有的放矢。4.3確定規(guī)劃的主要技術(shù)原則參考“城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則”及各省市電力公司的相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則來(lái)詳細(xì)制定技術(shù)原則，例如：電網(wǎng)供電安全準(zhǔn)則，高、中壓網(wǎng)絡(luò)接線模式，變電站的變壓器容量及臺(tái)數(shù)，站內(nèi)主接線，導(dǎo)線的種類（電纜、裸導(dǎo)線或絕緣線），線徑規(guī)格,配變的規(guī)格型號(hào)，10kV的接地方式等。負(fù)荷及負(fù)荷分布預(yù)測(cè)總原則是根據(jù)城市或開發(fā)區(qū)的用地規(guī)劃，以空間負(fù)荷分布預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)，采用多種負(fù)荷預(yù)測(cè)方法進(jìn)行負(fù)荷及負(fù)荷分布預(yù)測(cè)。詳細(xì)分析負(fù)荷預(yù)測(cè)所需的原始數(shù)據(jù)，確定負(fù)荷預(yù)測(cè)的工作思路。.分析城市的發(fā)展階段。1）城市處于發(fā)展初、中級(jí)階段向中小型城市發(fā)展，在預(yù)測(cè)期內(nèi)，電量以近似指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng),其年增長(zhǎng)率比較大，簡(jiǎn)稱為E型電量。）發(fā)展成熟的大型城市，其電量己經(jīng)歷過(guò)指數(shù)規(guī)律發(fā)展的階段，在預(yù)測(cè)期內(nèi)進(jìn)入了一種具有飽和特性的發(fā)展階段,簡(jiǎn)稱G型電量。）對(duì)一些初期用電量低，而發(fā)展又十分快的城市，在預(yù)測(cè)期內(nèi)，負(fù)荷按一種S型曲線趨勢(shì)增長(zhǎng),簡(jiǎn)稱S型電量。.確定各類用地或建筑面積的負(fù)荷指標(biāo)。隨著城市規(guī)劃在城市發(fā)展中地位的日益重要，對(duì)未來(lái)城市不同地塊的用地性質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)分析，明確的具體分類，例如有工業(yè)用地，住宅用地，市政用地為了使負(fù)荷密度指標(biāo)能夠代表未來(lái)發(fā)展情況，可以參考已經(jīng)充分發(fā)展的類似城市的同類型負(fù)荷的負(fù)荷密度情況，作為指標(biāo)設(shè)置的依據(jù)。也可以進(jìn)行一定的實(shí)地調(diào)查。.采用適當(dāng)?shù)念A(yù)測(cè)模型結(jié)合規(guī)劃區(qū)的實(shí)際情況，分析負(fù)荷及電量的發(fā)展規(guī)律，從幾十種預(yù)測(cè)模型中選擇確定負(fù)荷預(yù)測(cè)的模型。在已知遠(yuǎn)期負(fù)荷或電量預(yù)測(cè)結(jié)果，反推中間年各階段結(jié)果時(shí)，經(jīng)常采用S型曲線模擬。時(shí)間序列模型相關(guān)分析模型計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型綜合指標(biāo)分析模型分項(xiàng)指標(biāo)分析模型彈性系數(shù)模型增長(zhǎng)率模型灰色系統(tǒng)模型.采用多種相關(guān)模型對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)人均居民生活用電分析人均綜合用電分析110kV變電站優(yōu)化規(guī)劃及供電范圍計(jì)算目的是確定110kV變電站的容量及位置。供電范圍計(jì)算的目的是將規(guī)劃區(qū)內(nèi)的所有10kV配電變壓器按供電關(guān)系劃歸不同的110kV變電站。其中，既要考慮供電的經(jīng)濟(jì)性，又要考慮供電半徑的限制。這一階段變電站的容量、變壓器的臺(tái)數(shù)確定是非常重要的。在不明確的情況下需要進(jìn)行比較確定。變電站規(guī)劃總體思路：依據(jù)遠(yuǎn)景規(guī)劃目標(biāo)年負(fù)荷分布預(yù)測(cè)的結(jié)果，利用“規(guī)劃軟件”中變電站選址容量?jī)?yōu)化軟件自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算，得到遠(yuǎn)景目標(biāo)年的變電站布點(diǎn)和主變?nèi)萘糠桨?。依?jù)城市規(guī)劃和地形地貌的實(shí)際情況通過(guò)規(guī)劃專家的修正得到最終的變電站布點(diǎn)方案，利用規(guī)劃軟件自動(dòng)計(jì)算變電站的供電范圍，確定變電站應(yīng)帶的負(fù)荷大小。依據(jù)中間年的負(fù)荷分布預(yù)測(cè)結(jié)果，以遠(yuǎn)景年的變電站布點(diǎn)和主變?nèi)萘糠桨笧闂l件，利用軟件自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算，得到中間年的變電站布點(diǎn)和主變?nèi)萘糠桨?。該方案的新上變電站?yīng)是遠(yuǎn)景規(guī)劃方案所包含變電站的一部分。利用規(guī)劃軟件自動(dòng)計(jì)算變電站的供電范圍，確定變電站應(yīng)帶的負(fù)荷大小。220kV變電站優(yōu)化規(guī)劃及供電范圍計(jì)算與110kV變電站優(yōu)化規(guī)劃及供電范圍計(jì)算相類似，只是計(jì)算需以110kV變電站的優(yōu)化結(jié)果為依據(jù)，220kV變電站的供電范圍是指110kV變電站與各220kV變電站間的所屬關(guān)系。10kV中壓配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃根據(jù)110kV變電站的供電范圍計(jì)算結(jié)果，將10kV配電網(wǎng)按供電范圍分區(qū)，對(duì)10kV配電網(wǎng)絡(luò)按分區(qū)進(jìn)行規(guī)劃。根據(jù)可靠性的要求和采用的主要接線模式，考慮不同110kV變電站之間10kV聯(lián)絡(luò)線的設(shè)置，以及同站不同母線的聯(lián)絡(luò)情況。規(guī)劃方案需滿足各種系統(tǒng)約束條件（如：短路容量限制、電壓水平限制、線路過(guò)負(fù)荷限制及N-1安全性準(zhǔn)則等）。10kV配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃總體思路：根據(jù)遠(yuǎn)景負(fù)荷分布預(yù)測(cè)結(jié)果和變電站選址方案，依據(jù)規(guī)劃目標(biāo)和技術(shù)原則，按照理想的供電模式和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)規(guī)劃出遠(yuǎn)景的目標(biāo)網(wǎng)架以遠(yuǎn)景年網(wǎng)架為目標(biāo)，以現(xiàn)狀網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，根據(jù)中間年負(fù)荷預(yù)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行中間年的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，重點(diǎn)解決現(xiàn)狀網(wǎng)絡(luò)存在的問(wèn)題，盡量考慮中間年網(wǎng)絡(luò)到遠(yuǎn)景年目標(biāo)網(wǎng)架的過(guò)渡問(wèn)題以近期規(guī)劃年規(guī)劃方案為基礎(chǔ)，安排出改造和建設(shè)的工程工程,逐步克服現(xiàn)狀網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題。遠(yuǎn)景配電網(wǎng)架規(guī)劃著眼于未來(lái)，側(cè)重于整體，是城市配電網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向，不是一個(gè)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)，較少考慮現(xiàn)狀的細(xì)節(jié)情況。近期配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過(guò)程中，則應(yīng)盡量同時(shí)考慮遠(yuǎn)景年變電站的分布位置、配電網(wǎng)架規(guī)劃方案，做到遠(yuǎn)、近期方案的統(tǒng)一。同時(shí)，針對(duì)現(xiàn)狀配網(wǎng)存在的主要問(wèn)題，如線路供電半徑過(guò)長(zhǎng)、迂回供電、供電范圍不清晰以及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱等方面重點(diǎn)加以解決。110kV及220kV供電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃將整個(gè)規(guī)劃區(qū)內(nèi)的110kV及以上電網(wǎng)作為一個(gè)完整的系統(tǒng)，根據(jù)所計(jì)算出的新上站及增容站的情況，進(jìn)行高壓電網(wǎng)規(guī)劃。高壓網(wǎng)絡(luò)也應(yīng)采用比較規(guī)范的接線模式，在必要的情況下需對(duì)不同的方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較研究，以求最終確定優(yōu)化的可行方案。規(guī)劃方案也需滿足各種系統(tǒng)約束條件（如：短路容量限制、電壓水平限制、線路過(guò)負(fù)荷限制及N-1安全性準(zhǔn)則等）無(wú)功電源優(yōu)化規(guī)劃根據(jù)10kV配電網(wǎng)及110kV、220kV電力系統(tǒng)的規(guī)劃結(jié)果，完成無(wú)功電源規(guī)劃。通過(guò)計(jì)算，根據(jù)導(dǎo)則的要求，可以給出無(wú)功設(shè)備的配置建議，并計(jì)算相應(yīng)的方式下，網(wǎng)絡(luò)潮流分布的變化，從而得到電壓、線損的改善情況。投資估算及經(jīng)濟(jì)效益分析根據(jù)規(guī)劃區(qū)內(nèi)的改造和新建的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，結(jié)合單位設(shè)備造價(jià)，估算投資。并在此基礎(chǔ)上，分析還貸壓力、投資回報(bào)情況等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，明確為電力企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理提出決策性意見。.城市電網(wǎng)規(guī)劃計(jì)算機(jī)輔助決策系統(tǒng)簡(jiǎn)介計(jì)算機(jī)在城網(wǎng)規(guī)劃工作中的作用城市電網(wǎng)規(guī)劃需要大量的有關(guān)城市過(guò)去、現(xiàn)在和將來(lái)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域的用戶數(shù)據(jù)（占地、負(fù)荷、人口、交通情況等等），而僅依靠傳統(tǒng)方法對(duì)這些數(shù)據(jù)及規(guī)劃派生數(shù)據(jù)的分析和管理會(huì)造成大量的時(shí)間和人力資源的浪費(fèi)，已經(jīng)不能滿足城市現(xiàn)代化建設(shè)的要求。為此，發(fā)展科學(xué)的城市電網(wǎng)規(guī)劃計(jì)算機(jī)輔助決策系統(tǒng)在電力規(guī)劃部門變得十分迫切。“城市電網(wǎng)規(guī)劃計(jì)算機(jī)輔助決策系統(tǒng)”主要特點(diǎn).思路清晰，功能齊全，模塊完整系統(tǒng)在地理信息的基礎(chǔ)上完成規(guī)劃工作，使規(guī)劃結(jié)果更具有可操作性系統(tǒng)幾乎涵蓋了所有規(guī)劃工作中應(yīng)進(jìn)行的工作以認(rèn)知科學(xué)為指導(dǎo)，全面優(yōu)化流程控制內(nèi)置進(jìn)程專家顧問(wèn)系統(tǒng)，提示用戶工作步驟.算法先進(jìn)、易用算法豐富，即包含了電力部門的常用算法，同時(shí)還集成了目前國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)算法經(jīng)過(guò)多年的摸索以及用戶反饋，所有算法均保留了計(jì)算速度快、結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確的特點(diǎn).開發(fā)平