電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)

電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)

電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，里面內(nèi)容非常多，設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)的

方方面面，大致分為以下幾個(gè)部分，僅談一次部分。

一、主網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)

1）網(wǎng)架和方案

網(wǎng)架和方案是電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的核心。電網(wǎng)經(jīng)過簡(jiǎn)化

分析可分為9種網(wǎng)架構(gòu)造。

容量有余額的系統(tǒng)與互聯(lián)系統(tǒng)中更大容量的部分相聯(lián)

接

對(duì)于此種電網(wǎng)構(gòu)造，應(yīng)防止功角穩(wěn)定事故的發(fā)生。其引

起的原因是，重負(fù)荷聯(lián)絡(luò)線故障跳開，引起其它聯(lián)絡(luò)線過載，

送端功率輸出受阻，導(dǎo)致送端系統(tǒng)頻率升高，而受端如果調(diào)

節(jié)容量足夠大，則頻率降低可能相對(duì)不大，但會(huì)造成聯(lián)絡(luò)線

兩端發(fā)電機(jī)群的功角和功率的振蕩，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起穩(wěn)定破壞。

為了防止穩(wěn)定事故的發(fā)生，在受端應(yīng)采取切負(fù)荷的措施,

在送端采取切機(jī)或減少發(fā)電功率，或采取聯(lián)絡(luò)線解列的策略,

將部分電源解列到受端，或?qū)⒉糠质芏素?fù)荷解列到送端，以

平息振蕩。

互聯(lián)系統(tǒng)中具有功率缺額的部分從大容量部分獲得功

率

此種構(gòu)造，應(yīng)防止功角穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定的事故發(fā)生。

引起的原因是：有功功率缺額的部分中，引起頻率急劇

降低使受端系統(tǒng)與送端系統(tǒng)功角穩(wěn)定失步。也可能會(huì)在受端

系統(tǒng)由于無功功率的嚴(yán)重缺額造成受端電網(wǎng)電壓崩潰。此時(shí),

應(yīng)迅速切斷聯(lián)絡(luò)線，并在受端電網(wǎng)中切除不重要的負(fù)荷。因

此，須加裝低頻減負(fù)荷、低壓減負(fù)荷裝置，在條件許可時(shí)，

加裝發(fā)電機(jī)組自起動(dòng)裝置。

兩個(gè)功率相當(dāng)?shù)南到y(tǒng)經(jīng)較強(qiáng)聯(lián)絡(luò)線相連接

此種構(gòu)造具有穩(wěn)定運(yùn)行水平高，網(wǎng)架構(gòu)造堅(jiān)強(qiáng)的特點(diǎn)，

不容易發(fā)生穩(wěn)定破壞事故。但在嚴(yán)重的聯(lián)鎖故障中，可能會(huì)

發(fā)生聯(lián)絡(luò)線過載或功角失步。此種情況應(yīng)采取發(fā)電機(jī)減出力

和切除一定的負(fù)荷等策略。

互聯(lián)系統(tǒng)的兩部分由弱聯(lián)絡(luò)線連接

此種構(gòu)造一般在互聯(lián)系統(tǒng)的初期。該種構(gòu)造容易發(fā)生動(dòng)

態(tài)穩(wěn)定性失步。即造成系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)阻尼或弱阻尼。發(fā)生長過

程的振蕩不衰減和發(fā)散。

這種情況，應(yīng)盡快加強(qiáng)網(wǎng)架構(gòu)造的建設(shè)，減少聯(lián)絡(luò)線的

阻抗，加裝提高系統(tǒng)正阻尼的自動(dòng)裝置，如PSS,并輔以切

機(jī)切負(fù)荷措施，減少聯(lián)絡(luò)線輸送功率。

更復(fù)雜的三機(jī)接線

此種構(gòu)造的運(yùn)行特點(diǎn)是系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線之間具有相互影響，

當(dāng)一條重載聯(lián)絡(luò)線因故障斷開，可能導(dǎo)致另一條聯(lián)絡(luò)線運(yùn)行

方式的危險(xiǎn)變化。

此種情況應(yīng)采取防止一條聯(lián)絡(luò)線斷開后造成連鎖反應(yīng)

使系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)大的策略。

鏈形接線

此種接線構(gòu)造，一般情況下，一部分聯(lián)絡(luò)線總是向一個(gè)

方向送電，其它聯(lián)絡(luò)線上的送電功率隨著不同的時(shí)間周期而

變化。在一晝夜之內(nèi)，連接在一起的一些電力系統(tǒng)有時(shí)是缺

少功率的，有時(shí)又是功率有余的。

因此，可能的事故破壞程度，以及事故過程中聯(lián)絡(luò)線的

相互作用，也會(huì)用應(yīng)的變化。其特點(diǎn)是：系統(tǒng)的運(yùn)行方式對(duì)

故障時(shí)聯(lián)絡(luò)線的影響很大，可能會(huì)發(fā)生功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定

和頻率穩(wěn)定問題，也可能會(huì)發(fā)生由于接線中的個(gè)別環(huán)節(jié)危險(xiǎn)

過載，使事故擴(kuò)大。

放射性型構(gòu)造

在此種構(gòu)造中，中心系統(tǒng)常比其它系統(tǒng)容量大的多（調(diào)

節(jié)能力強(qiáng)），中心系統(tǒng)可以外送功率，也可以接收功率。當(dāng)

功率缺額時(shí)，它能切除部分負(fù)荷，而在功率余額時(shí)，又能降

低發(fā)電功率，可保證任一放射型聯(lián)絡(luò)線上不發(fā)生過負(fù)荷。如

果子系統(tǒng)與主系統(tǒng)失步，可解列聯(lián)絡(luò)線，防止事故的進(jìn)一步

擴(kuò)大。此種接線不容易發(fā)生大面積停電事故。

環(huán)形接線

此種接線的特點(diǎn)是運(yùn)行方式的多樣性。任一環(huán)節(jié)斷開,

不僅會(huì)引起環(huán)內(nèi)各環(huán)節(jié)輸送功率的大小變化，而且其方向也

變化。整個(gè)環(huán)網(wǎng)的總運(yùn)行方式由它的“危險(xiǎn)斷面”所決定,

會(huì)導(dǎo)致另一斷面的功率危險(xiǎn)增大。因此，該種接線構(gòu)造已逐

漸被淘汰。必要時(shí)，加裝備自投裝置。

多回路系統(tǒng)

此種接線構(gòu)造是電網(wǎng)最終的較為理想的構(gòu)造方式。該構(gòu)

造可以在多種故障下，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

上面所說的網(wǎng)架認(rèn)識(shí)，是制定電力系統(tǒng)方案的根底。

實(shí)際工程中方案的指定，既要考慮技術(shù)性，又要考慮經(jīng)

濟(jì)性。

技術(shù)性，無非就是工程滿足負(fù)荷需求，電氣計(jì)算都要滿

足條件，具有一定的遠(yuǎn)景適應(yīng)性，更高的要求就是網(wǎng)架美觀;

經(jīng)濟(jì)性，就是投資費(fèi)用盡可能低。

綜合技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性，然后得出推薦方案。

電網(wǎng)縱向構(gòu)造的考慮

就是電網(wǎng)500kV-220kV-110kV-10kV各個(gè)層次的強(qiáng)弱關(guān)

系。

一般原則是：最高電壓等級(jí)電網(wǎng)要堅(jiān)強(qiáng)；次一級(jí)電網(wǎng)對(duì)

上級(jí)電網(wǎng)有一定的支撐能力；接近于用戶的中壓配電網(wǎng)要堅(jiān)

強(qiáng)。

巴黎電網(wǎng)，理想的強(qiáng)-弱-強(qiáng)電網(wǎng)。

東京電網(wǎng)，電源布局和負(fù)荷分布特點(diǎn)決定了東京電網(wǎng)存

在較大的潮流輸送。

**電網(wǎng)，霸氣的強(qiáng)-強(qiáng)-強(qiáng)-強(qiáng)電網(wǎng)，500千伏為雙環(huán)網(wǎng)，

220千伏、110千伏以雙回鏈?zhǔn)綖橹鳎?0千伏目標(biāo)是網(wǎng)格化。

**電網(wǎng)，強(qiáng)-次強(qiáng)一次強(qiáng)-強(qiáng)電網(wǎng)，500千伏以雙環(huán)網(wǎng)為主,

但靜安變不能滿足NTT或N-2方式要求（所以上次的停電

時(shí)間，影響很大）；220千伏網(wǎng)絡(luò)為樞紐、終端站模式，盡可

能減少中間站。

***電網(wǎng)，目標(biāo)電網(wǎng)為強(qiáng)-弱-強(qiáng)構(gòu)造，220千伏為多回饋

供，弱化110千伏，10千伏實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格化。

***漢口電網(wǎng)，主城區(qū)現(xiàn)況的強(qiáng)-弱-強(qiáng)-次強(qiáng)電網(wǎng)，外部

電源是500千伏雙環(huán)網(wǎng)和220千伏主力電廠，220千伏為雙

回饋供，110千伏為雙回鏈?zhǔn)剑?0千伏目標(biāo)是網(wǎng)格化。

2）電氣計(jì)算分析

這塊分兩部分，有一部分是粗略的手算，或者叫估算，

依賴于經(jīng)驗(yàn)，有一部分是計(jì)算機(jī)的軟件計(jì)算，比方PSSE,BM,

EMTP這些o

關(guān)于手算

首先要熟悉各種電力系統(tǒng)公式，比方零序、正序不同情

況下的折算，短路阻抗的大致計(jì)算方法，等等，這些算是專

業(yè)根底的東西。

然后就要熟悉每個(gè)方案，就是這個(gè)變電站規(guī)模怎么選，

這個(gè)線路怎么連，這個(gè)電廠怎么建的方案，都需要有些大體

的判斷，這就需要一些簡(jiǎn)單的計(jì)算。

比方供電能力，比方潮流斷面裕度（圖中藍(lán)線），比方

靜態(tài)穩(wěn)定極限，都是可以大致手算的。

最后就是一些需要經(jīng)驗(yàn)的手算，比方穩(wěn)定的判別算法等

等，這些都是一些稍微進(jìn)階的東西。

這些手算的根底，對(duì)于快速定性判斷一個(gè)電力系統(tǒng)問題,

或者是診斷海外某個(gè)國家的電網(wǎng)問題，都非常有用。

關(guān)于電氣軟件計(jì)算，主要包括常規(guī)的潮流計(jì)算，短路計(jì)

算，穩(wěn)定計(jì)算、過電壓計(jì)算、無功計(jì)算等。

潮流計(jì)算，主要就是選取不同的計(jì)算方式，比方豐大&

豐小&枯大&枯小方式，校核一些薄弱的環(huán)節(jié)，比方是否存在

線路過載問題（包括NT情況）等等。

短路計(jì)算，也是校核一些短路水平較高的點(diǎn)，是否存在

超標(biāo)的現(xiàn)象，一般來說短路水平和供電能力是矛盾的，如何

平衡，優(yōu)化電網(wǎng)構(gòu)造是個(gè)關(guān)鍵。

穩(wěn)定計(jì)算，要算靜態(tài)穩(wěn)定極限，暫態(tài)穩(wěn)定極限（在之前

的隨筆里面有描述），然后還要算各種故障方式下的穩(wěn)定水

平，比方單瞬，比方三永，比方無故障斷線，等等，如果有

穩(wěn)定問題還要詳細(xì)計(jì)算分析，比方穩(wěn)控策略，切負(fù)荷方案等，

這部分需要一些經(jīng)驗(yàn)。

過電壓計(jì)算，高電壓等級(jí)，一般是500kV,會(huì)要求計(jì)算

內(nèi)過電壓，EMTP來算，也比較專業(yè)。內(nèi)過電壓的關(guān)注點(diǎn)主要

有幾個(gè)，一個(gè)是各種過電壓水平是否達(dá)標(biāo)，一個(gè)是無功配置，

高壓并聯(lián)電抗器的配置方案，一個(gè)是是否安裝合閘電阻，還

有個(gè)就是中性點(diǎn)小電抗的配置方案，在之前的隨筆里也有詳

細(xì)描述。

無功計(jì)算，就是依據(jù)分層分區(qū)平衡原則，計(jì)算無功平衡，

這些都有計(jì)算步驟，然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果，用軟件仿真不同投

切方式下的電壓波動(dòng)水平。

3）選址

電廠、變電站、線路都需要選址（路徑），對(duì)于規(guī)劃設(shè)

計(jì)階段來說是較為關(guān)鍵的點(diǎn)。

電廠選址

變電站選址

1、接近負(fù)荷中心

事先需搞清本變電所的的地位和作用。選擇比較接近負(fù)

荷中心的位置。

2、使地區(qū)電源布局合理

使地區(qū)電源和變電所不集中在一側(cè)，以便電源布局分散。

3、高低壓各側(cè)進(jìn)出線方便

不僅要使送電線能進(jìn)得來走得出，而且要使送電線交叉

跨越少、轉(zhuǎn)角少。

4、所區(qū)地形、地貌及土地面積應(yīng)滿足近期建設(shè)和發(fā)展

要求

應(yīng)貫徹節(jié)約用地、不占或少占農(nóng)田的精神，采取多種布

置方案適應(yīng)地形、地勢(shì)。

5、站址不能被洪水淹沒及受山洪沖刷，而且地質(zhì)條件

應(yīng)適宜

6、確定所址時(shí)，應(yīng)考慮其與鄰近設(shè)施的相互影響

7、交通運(yùn)輸方便

不僅要考慮施工時(shí)大型設(shè)備的運(yùn)輸，還要考慮運(yùn)行、檢

修時(shí)的交通運(yùn)輸方便。

8、具有可靠水源，排水方便

9、施工條件方便

選所時(shí)，還要考慮施工用水用電、施工場(chǎng)地、勞動(dòng)力、

建筑材料來源方便等問題。

線路路徑

［地形、地質(zhì)、自然條件］選線人員必須對(duì)線路通過地區(qū)

的地形、地質(zhì)、自然經(jīng)濟(jì)條件等作詳細(xì)的調(diào)查，與沿線地區(qū)

各有關(guān)單位充分協(xié)商，以便選出最合宜的線路路徑。

［路徑短］所選線路的路徑應(yīng)盡可能短，線路轉(zhuǎn)角要少,

而吐轉(zhuǎn)角角度要小，特殊跨超要少。水文和地質(zhì)條件要好。

［維護(hù)和施工方便］應(yīng)考慮線路有良好的維護(hù)和施工條

件，沿線交通要比較方便，應(yīng)盡量接近鐵路，公路或通航河

流。

［不影響通信］應(yīng)與主呼通訊線路、機(jī)場(chǎng)、電臺(tái)等設(shè)施保

待足夠的距離。

［不影響生產(chǎn)和生活］線路應(yīng)盡量避開居民區(qū)，工廠區(qū)及

其他需拆遷較多建筑物和構(gòu)筑物的地區(qū)、不應(yīng)引起交通和機(jī)

耕的困難。

［地質(zhì)條件合適］應(yīng)盡量避開不良地質(zhì)地帶，可能塌陷的

礦區(qū)，沼澤地帶、林區(qū)，綠化區(qū)、果園、重冰區(qū)、污穢區(qū)、

爆炸危臉區(qū)、強(qiáng)地震區(qū)及農(nóng)村固定場(chǎng)院等地區(qū)。

［廠、所出線統(tǒng)一規(guī)劃］發(fā)電廠、變電所的出線走廊，應(yīng)

根據(jù)系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃，統(tǒng)一考慮，在線路擁擠地區(qū)宜采用回路

或多回路塔。

［避燃、避爆、避碰］配電線路應(yīng)盡量避開有爆炸物、易

燃物和可燃物的廠房、倉庫、貯罐等，并避開易被車輛碰掩

等處。

［與城鎮(zhèn)規(guī)劃協(xié)調(diào)］應(yīng)與城鎮(zhèn)規(guī)劃協(xié)調(diào)。

在選線方式上分為圖上選線和實(shí)地踏勘選線.規(guī)劃人員

根據(jù)上述選線原則在五萬分之一至十萬分之一的地形圖上

開展初選，然后按圖上選擇的路徑開展實(shí)地踏勘。

二、配網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)假定城市電網(wǎng)規(guī)劃工作主要涉及

HOkV和10kV兩個(gè)電壓等級(jí)的電網(wǎng)（這里不介紹380V分臺(tái)

區(qū)的規(guī)劃）。規(guī)劃工作由以下基本步驟組成：

1）數(shù)據(jù)收集、調(diào)查與錄入2）現(xiàn)狀網(wǎng)分析與評(píng)估3）確

定規(guī)劃的主要技術(shù)原則

4）負(fù)荷及負(fù)荷分布預(yù)測(cè)5）10kV配電變壓器容量及位

置確定6）llOkV變電站優(yōu)化

規(guī)劃及其供電范圍計(jì)算7）10kV配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃8）10kV

規(guī)劃配電網(wǎng)絡(luò)可靠性計(jì)算9）HOkV配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃10）無功

電源優(yōu)化規(guī)劃11）投資估算及經(jīng)濟(jì)效益分析

1、［數(shù)據(jù)收集、調(diào)查與錄入］

城市電網(wǎng)規(guī)劃工作需要以大量的根底數(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)，未來城市發(fā)展的詳

細(xì)用地規(guī)劃及城市發(fā)展規(guī)劃數(shù)據(jù)。

2、［現(xiàn)狀網(wǎng)分析與評(píng)估］

利用系統(tǒng)中提供的各種分析工具，完成現(xiàn)狀網(wǎng)分析，發(fā)

現(xiàn)系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)。

主要從配網(wǎng)電源、配網(wǎng)設(shè)備及構(gòu)造、配網(wǎng)運(yùn)行、技術(shù)經(jīng)

濟(jì)指標(biāo)、設(shè)備維護(hù)與管理等五個(gè)方面開展分析評(píng)估。

3、［確定規(guī)劃的主要技術(shù)原則］

參考“城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則”及各省市電力公司技

術(shù)導(dǎo)則來詳細(xì)制定技術(shù)原則。

技術(shù)原則應(yīng)包含如下主要內(nèi)容：

舉例：某省變電站的變壓器容量及臺(tái)數(shù)

UOkV變電站的最終規(guī)模為3臺(tái)主變壓器

中間規(guī)劃年份llOkV變電站按50MVAX2或者63MVAX2

配置

遠(yuǎn)景目標(biāo)年UOkV變電站的最終規(guī)模采用50MVAX3或

者63MVAX3配置

4、［負(fù)荷及負(fù)荷分布預(yù)測(cè)］

這是整個(gè)規(guī)劃工作中最為關(guān)鍵的工作之一。其目的就是

盡可能準(zhǔn)確地確定未來各規(guī)劃年內(nèi)的負(fù)荷及負(fù)荷分布情況。

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)為根底，采用多種負(fù)荷預(yù)測(cè)方法開展負(fù)荷及負(fù)荷分布

預(yù)測(cè)。

5、［10kV配電變壓器容量及位置確定］

根據(jù)規(guī)劃區(qū)的負(fù)荷分布預(yù)測(cè)結(jié)果，根據(jù)確定的配變?nèi)萘?/p>

系列，通常應(yīng)采用“小容量、密布點(diǎn)、短半徑”的原則，采

用分區(qū)分片方法，確定各10kV配電變壓器的容量及位置。

舉例如下：

6、［nokv變電站優(yōu)化規(guī)劃及其供電范圍計(jì)算］

目的是確定HOkV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UOkV變電站。其中，即要考慮供電的經(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，需要開展比較確定。

7、［10kV配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃］

根據(jù)UOkV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)開展規(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

UOkV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、線路過負(fù)荷限制及N-1安全性準(zhǔn)則等）。

遠(yuǎn)景規(guī)劃網(wǎng)架并不是在一個(gè)完全空白的新區(qū)上建設(shè)，而

是在現(xiàn)狀負(fù)荷和現(xiàn)狀線路的根底上逐步發(fā)展到目標(biāo)網(wǎng)架，所

以要求遠(yuǎn)景網(wǎng)架應(yīng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和靈活性，在城市發(fā)展

出現(xiàn)新情況時(shí)可以比較靈活地