城區(qū)配電網(wǎng)三級網(wǎng)格化規(guī)劃及網(wǎng)格劃分研究

吳懷波，程金松，陶 軍，陳 飛，任志蓮，孫 磊，陳 洋，許 濤，操丹丹

（國網(wǎng)黃山供電公司，安徽 黃山 245000）

0 引言

近年來，配電網(wǎng)“網(wǎng)格化”規(guī)劃理念已在國內(nèi)漸漸成型并成功推廣，國網(wǎng)某公司基于城區(qū)國際旅游城市的定位，診斷分析配電網(wǎng)存在問題，探索高效的配電網(wǎng)規(guī)劃方案，力爭打造堅強、美觀的城區(qū)“一流配電網(wǎng)”。綜上，國網(wǎng)某供電公司引入“網(wǎng)格化”規(guī)劃理念，提出建立城區(qū)配電網(wǎng)三級網(wǎng)格化規(guī)劃體系，確定城區(qū)高壓變電站供電范圍、劃分中壓供電網(wǎng)格并進一步深入劃分開閉所網(wǎng)格和低壓網(wǎng)格，制定中壓配電網(wǎng)目標網(wǎng)架和過渡方案，推行臺區(qū)低壓側(cè)分相管理。通過上述治理，城區(qū)配網(wǎng)供電能力得到顯著提升。

1 配電網(wǎng)三級網(wǎng)格化規(guī)劃體系

早期城區(qū)配電網(wǎng)是以變電站為中心，中壓出線向四周自然延伸以滿足周邊負荷增長需求，這種“輻射式”的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)逐漸造成變電站供區(qū)分界不清、容載比分布不均衡、主變負載率高低差異較大等問題［1］。同時城區(qū)現(xiàn)中壓配電線路存在線路迂回，交叉供電等問題，影響了城區(qū)配電網(wǎng)的供電可靠性和運行管理水平。另外臺區(qū)存在低壓出線分散錯亂，線損率較高等問題。為了從根本上解決上述問題，某供電公司引入三級網(wǎng)格化規(guī)劃理念［2］，明確劃分各電壓等級供電范圍，制定中壓配電網(wǎng)目標網(wǎng)架，分相接線方式，降低線損，切實提升城區(qū)配電網(wǎng)的供電能力。配電網(wǎng)三級網(wǎng)格化規(guī)劃體系示意圖如圖1所示。

圖1 配電網(wǎng)三級網(wǎng)格化規(guī)劃體系示意圖

高壓層：加強主網(wǎng)規(guī)劃與配電網(wǎng)規(guī)劃的銜接，合理劃分城區(qū)變電站供電范圍保證城區(qū)35～110 kV容載比滿足國網(wǎng)配電網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則要求，保證各主變負載率均衡適度。

中壓層：依據(jù)城區(qū)總（詳）規(guī)、行政區(qū)劃及功能區(qū)劃等，合理劃分中壓配電網(wǎng)網(wǎng)格，制定中壓配電網(wǎng)目標網(wǎng)架方案，劃分開閉所供電網(wǎng)格，規(guī)范開閉所出線方式。

低壓層：依據(jù)臺區(qū)低壓出線條數(shù)劃分低壓網(wǎng)格，推行臺區(qū)低壓側(cè)分相管理，均衡網(wǎng)格內(nèi)三相負荷，有效降低線損。

2 “兩分法”的建立及網(wǎng)格劃分流程

2.1 “兩分法”的建立

圖2 兩分法原理圖

所謂網(wǎng)格劃分“兩分法”，如圖2，即采用“自然分界”和“負荷分配”相互結(jié)合的方法，逐級劃分配電網(wǎng)網(wǎng)格?！白匀环纸纭奔锤鶕?jù)城區(qū)行政、功能區(qū)塊劃分，結(jié)合城區(qū)路網(wǎng)及自然屏障初步劃分網(wǎng)格邊界?！柏摵煞峙洹奔唇Y(jié)合城區(qū)飽和負荷預(yù)測結(jié)果，校核經(jīng)“自然分界”劃分的網(wǎng)格的供電能力能否滿足網(wǎng)格內(nèi)遠景負荷的需求。如滿足，即確定網(wǎng)格范圍，否則繼續(xù)調(diào)整，直至滿足。

2.2 “負荷詞典”的建立

兩分法中負荷分配的關(guān)鍵要素是遠景負荷的預(yù)測結(jié)果。遠景負荷預(yù)測采用了空間負荷密度法，為了提高遠景負荷密度指標的準確性，選取城區(qū)發(fā)展成熟的居民用地、商業(yè)用地、公共設(shè)施用地和工業(yè)用地等不同性質(zhì)用地對應(yīng)的大量用戶展開負荷實測。負荷實測流程示意圖如圖3所示。各類負荷密度指標成果如表1所示。

表1 各類性質(zhì)用地負荷密度指標

圖3 各類性質(zhì)用地負荷密度實測示意圖

為了提高網(wǎng)格內(nèi)遠景負荷預(yù)測結(jié)果疊加計算精度，按照“單一功能最小化”原則，將城區(qū)用地劃分為獨立的用地小區(qū)，每個用地小區(qū)對應(yīng)一種性質(zhì)的用地，對各小區(qū)進行編號和負荷預(yù)測，將編號、用地性質(zhì)和負荷預(yù)測結(jié)果等信息做成匯總表，形成城區(qū)遠景年各區(qū)塊的“負荷詞典”。

3 三級配電網(wǎng)格劃分流程

3.1 高壓供電網(wǎng)格劃分 明確變電站供電范圍

首先，根據(jù)城區(qū)山地和新安江3條水系等自然屏障將城區(qū)分為3個獨立的地塊。其次，根據(jù)行政區(qū)域劃分為中心城區(qū)、現(xiàn)代服務(wù)產(chǎn)業(yè)園和經(jīng)濟開發(fā)區(qū)。變電站站址、城區(qū)道路路網(wǎng)和變電站已有出線路徑，初步劃定變電站供電范圍。以110 kV徽山站供電網(wǎng)格劃分為例，根據(jù)徽山站站址，結(jié)合行政區(qū)劃，依據(jù)城市道路、山地和江水等邊界劃分，初步將徽山站的供電范圍界定在新安江以北、華山路以東、社屋前路以西的中心城區(qū)?；丈秸粳F(xiàn)有2臺50 MVA的主變，遠景年可上3臺，即終期主變?nèi)萘繛?50 MVA。依據(jù)遠景負荷預(yù)測結(jié)果，遠景年變電站平均負載率約為60%，供電能力可以滿足已劃定供電網(wǎng)格內(nèi)的負荷增長。根據(jù)劃分后供電網(wǎng)格（范圍）合理切改現(xiàn)狀線路，有效改善線路跨江問題。

由表2可知，遠景年城區(qū)變電站最大負載率較為合理，各變電站負載分配均衡，主變“N-1”通過率可達100%，因此基于兩分法得到的高壓供電網(wǎng)格劃分較為合理。若有突發(fā)性負荷，建議對其進行負荷轉(zhuǎn)移，來滿足負荷的增長。

3.2 劃分中壓網(wǎng)格 制定接線方式

根據(jù)城區(qū)不同的行政功能區(qū)塊，劃分形成若干中壓網(wǎng)格，差異化制定各網(wǎng)格內(nèi)中壓線路網(wǎng)架。劃分中壓網(wǎng)格有利于配網(wǎng)網(wǎng)架的規(guī)劃和管理，若網(wǎng)格內(nèi)城市規(guī)劃調(diào)整，僅需調(diào)整對應(yīng)網(wǎng)格內(nèi)配網(wǎng)接線方式來適應(yīng)城區(qū)規(guī)劃即可。

表2 遠景年城區(qū)高壓變電站負載率

中壓網(wǎng)格劃分后，需結(jié)合每個中壓網(wǎng)格內(nèi)的遠景負荷大小，科學制定各網(wǎng)格內(nèi)目標網(wǎng)架［3］。一方面從城市景觀考慮，不推薦采用架空組網(wǎng)。另一方面城區(qū)變電站10 kV出線間隔利用率已超過90%，但線路負載率不高，可通過采用開閉所組網(wǎng)的方式增加出線。綜上，城區(qū)中壓配電網(wǎng)采用了以一級開閉所組網(wǎng)的電纜“雙環(huán)網(wǎng)”為主，以架空線多分段適度聯(lián)絡(luò)為輔的目標網(wǎng)架。如圖4所示。

圖4 雙環(huán)網(wǎng)網(wǎng)架示意圖

根據(jù)各中壓網(wǎng)格遠景負荷大小和發(fā)展定位，確定各中壓網(wǎng)格內(nèi)“雙環(huán)網(wǎng)”或多分段適度聯(lián)絡(luò)的組數(shù)，每個二級網(wǎng)格最多不超過三組線路。

3.3 劃分開閉所供電網(wǎng)格 模塊化開閉所出線

由于城區(qū)中壓配電網(wǎng)采用了以開閉所組網(wǎng)的電纜“雙環(huán)網(wǎng)”為主的目標網(wǎng)架，為了明確開閉所的供電范圍同時加強對開閉所出線的管理，某公司在中壓網(wǎng)格劃分的基礎(chǔ)上進一步劃分開閉所的供電網(wǎng)格，同時模塊化開閉所出線方式。

為了模塊化開閉所出線，保證用戶靈活選擇接線方式，某公司采用了開閉所出線空間疊加式供電網(wǎng)格，如圖5。即在每個開閉所供電范圍內(nèi)，將開閉所的供電網(wǎng)格分成2～4個公共網(wǎng)格和若干個專用網(wǎng)格。每個公共網(wǎng)格內(nèi)用一組雙回公用線路（雙電源）為小容量用戶（報裝容量不大于1 000 kVA）供電。大容量用戶（報裝容量不低于1 000 kVA）采用專線供電，形成專用網(wǎng)格。其中公共網(wǎng)格分界線選定為非景觀道路或其他自然屏障，公用線路建議采用架空出線（必要時采用電纜出線）。

圖5 開閉所出線空間疊加式供電網(wǎng)格劃分示意圖

3.4 強化負荷分布導(dǎo)向 劃分臺區(qū)供電網(wǎng)格

按照上述開閉所出線模塊化思路，大用戶基本以二級開閉所或大型配電房的形式接入一級開閉所，從而形成獨立的供電網(wǎng)格，對于公用線路直接T接的小容量用戶，必須進行網(wǎng)格劃分，因此需綜合遠景負荷分布、低壓供電半徑等因素，合理分配該區(qū)塊內(nèi)配變的個數(shù)及容量，從而實現(xiàn)配變“密布點，半徑短”的目標。配變數(shù)量和容量根據(jù)實際可以靈活分配。

3.5 劃分臺區(qū)低壓出線網(wǎng)格 降低臺區(qū)低壓線損

為了解決臺區(qū)低壓接線紊亂，臺區(qū)線損較高的問題，某公司細致劃分了臺區(qū)低壓出線供電網(wǎng)格，均衡低壓網(wǎng)格內(nèi)三相負荷接線［4］。

在每個低壓供電網(wǎng)格內(nèi)，將各低壓出線主干線上直接T接的負荷與分支線上T接的負荷分別劃定組合為多個“用電單元”。如圖6所示。

圖6 用電單元劃分示意圖

降低線損的關(guān)鍵步驟是通過均衡用戶接線，首先保證每個“用電單元”內(nèi)的三相負荷動態(tài)穩(wěn)定，從而達到每個低壓網(wǎng)格內(nèi)三相負荷動態(tài)穩(wěn)定。實際操作中將4個低壓出線網(wǎng)格內(nèi)“同一用電性質(zhì)、同一用電時段、用電負荷基本相近”的用戶計量表計進行組合，制定出4張低壓出線網(wǎng)格內(nèi)相位安排表，根據(jù)相位安排表進行各用戶的接線。

本文結(jié)合某公司城區(qū)配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃實例，介紹了城區(qū)配電網(wǎng)高中低壓三級網(wǎng)格規(guī)劃及網(wǎng)格劃分具體流程，將網(wǎng)格化劃分細化到中壓開閉所出線網(wǎng)格及臺區(qū)低壓出線網(wǎng)格，同時模塊化開閉所出線模式及臺區(qū)低壓側(cè)三相均衡接線，有效提升了城區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃的水平和中低壓配電網(wǎng)供電可靠性，對國內(nèi)城區(qū)配網(wǎng)規(guī)劃具有一定的參考價值。

［1］ 姚剛，仲立軍，張代紅.復(fù)雜城市配電網(wǎng)網(wǎng)格化供電組網(wǎng)方式優(yōu)化研究及實踐［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2014（5）：1298-1299.

［2］ 羅井利.龍華新區(qū)低壓配電網(wǎng)供電能力現(xiàn)狀分析及對策研究［D］.廣州：華南理工大學，2014：26-30.

［3］ 張值華，李健，林毓，等.網(wǎng)格化城市配電網(wǎng)目標網(wǎng)架動態(tài)構(gòu)建方法［J］.陜西電力，2015，43（2）：26-27.

［4］ 劉瑞生.中低壓配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃探討［J］.電工文摘，2015（1）：40-41.