信息化條件下城市供電系統(tǒng)的配網(wǎng)規(guī)劃

莫沙紗

（廣西電網(wǎng)有限責任公司柳州供電局，廣西柳州 545001）

0 引言

配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的終端，專門將電能最終配送于不同的用戶。城市供電系統(tǒng)的配網(wǎng)合理規(guī)劃，對于優(yōu)化城市供電的質量、效率及服務滿意度等方面來說意義重大。特別在這個高度信息化的社會，對于城市供電系統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃提出了更高的要求。這也意味著相關供電單位要更好地運用信息化設施，實現(xiàn)對城市供電系統(tǒng)的優(yōu)化設計。比如，電力數(shù)據(jù)可視化可以實現(xiàn)海量電力設備在線監(jiān)測數(shù)據(jù)中各種屬性、運行狀態(tài)等電力特征信息以圖形、圖像化直觀呈現(xiàn)，為設備運行狀態(tài)的及時、有效監(jiān)控分析提供有力保障[1]。

1 信息化條件下城市供電系統(tǒng)的配網(wǎng)規(guī)劃重點

1.1 城市供電系統(tǒng)的配網(wǎng)規(guī)劃特征

在信息化條件下的城市供電系統(tǒng)的配網(wǎng)規(guī)劃，應當體現(xiàn)出經(jīng)濟節(jié)能的特征，實現(xiàn)供電企業(yè)的經(jīng)濟化運行[2]。而如何有效地體現(xiàn)出這一特征？這就要求充分運用信息化的條件，實現(xiàn)配網(wǎng)規(guī)劃的自動化。也就是說，配電企業(yè)在運轉過程當中，通過信息化的設施來實現(xiàn)對各方面數(shù)據(jù)的離線監(jiān)控，實現(xiàn)智能化的監(jiān)控，以達到提升供電質量及效率的目標。這樣既能有效減少人力成本開支，又能提升供電的安全性，有效避免工作環(huán)節(jié)發(fā)生的安全事故。

1.2 城市供電系統(tǒng)的配網(wǎng)規(guī)劃功能

在信息化條件下，城市供電系統(tǒng)的配網(wǎng)規(guī)劃功能由下面3個要素組成：首先，在基于實際電壓這個中心的條件下，通過電壓管理系統(tǒng)來實現(xiàn)將無功補償?shù)碾娙萜鞯淖詣踊刂?；其次，通過對于監(jiān)控系統(tǒng)的采集，來做到關于電網(wǎng)的動態(tài)化檢測（在此環(huán)節(jié)，系統(tǒng)能夠自動診斷出電網(wǎng)的參數(shù)，一旦出現(xiàn)狀況即可第一時間進行自動報警）；最后，可以運用故障診斷系統(tǒng)來自動鑒別出系統(tǒng)所出現(xiàn)的故障，并將具有故障的線路進行自動斷電，為故障修復做好準備。

2 信息化條件下城市供電系統(tǒng)的配網(wǎng)結構

在信息化條件下，城市供電系統(tǒng)的配網(wǎng)結構主要由功能模塊、數(shù)據(jù)流程等構成。

2.1 GIS 系統(tǒng)（Geographic Information System，地理信息系統(tǒng)）

GIS 系統(tǒng)的主要功能：①對設備和資產做到圖化管理；②進行大量接口的開發(fā)，以服務于配電網(wǎng)的正常運轉。對于配電地理信息系統(tǒng)而言，它是將地理信息技術、配電網(wǎng)規(guī)劃技術、生產運行管理技術，在配電網(wǎng)的日常運轉當中，三者相綜合進行有效運用。它可以有效解決配電設備網(wǎng)當中的一些常見的技術難題，如設備的種類較多、數(shù)量較大、地域較廣等。另外，當配電地理信息系統(tǒng)在運轉當中，還可根據(jù)配電網(wǎng)的具體運轉狀況，有效地提升其運轉的穩(wěn)定性。比如采用外包的開發(fā)技術，對于電力企業(yè)的生產、經(jīng)營、客戶服務等方面開展分析，設置合理的規(guī)劃方案，使電力系統(tǒng)在運轉時能夠更加穩(wěn)定。在一體化數(shù)據(jù)模型確定中，可以實現(xiàn)自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的構建，提高共享機制，提升系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性（圖1）[3]。

2.2 電網(wǎng)調度自動化系統(tǒng)功能

（1）SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制）系統(tǒng)。其主要功能為采集相關數(shù)據(jù)和事件、報警處理、人機界面、系統(tǒng)內部監(jiān)視、切換等。

（2）故障定位、隔離及系統(tǒng)恢復。這是供電系統(tǒng)當中的一種應用軟件，通過電網(wǎng)當中的信息系統(tǒng)來充分調動電網(wǎng)拓撲和故障指示系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)故障可及時進行定位，使故障恢復工作更加高效。

（3）數(shù)據(jù)自動傳送。這一功能的作用在于提升系統(tǒng)的運轉狀態(tài)，對于歷史數(shù)據(jù)開展各種計算分析。

3 現(xiàn)階段我國城市供電系統(tǒng)配網(wǎng)規(guī)劃的常見問題

3.1 配電設備較為陳舊落后

配電網(wǎng)的設備由架空線路、電纜、桿塔、配電變壓器、隔離開關、無功補償電容及各種附屬設施組成。在信息化的背景下，要求配電設備也要具備相應的技術水準，以滿足信息化的需要。但是，目前不少地區(qū)的配電設備仍然較為陳舊落后。具體體現(xiàn)為配電網(wǎng)結構較為薄弱，供電半徑過長、導線截面和配電容量不能滿足要求，配電設備長期超負荷運轉、絕緣質量較差、故障率較高等多個方面。這不但造成了供電系統(tǒng)所需的設備檢修維護成本較高，而且降低了配電網(wǎng)的可靠性，難以滿足信息化條件下的各方面需要。

3.2 設施布局有待改進

圖1 可視化GIS 編輯器

當前，不少地區(qū)的配電網(wǎng)普遍設施布局合理性較差。因為大多數(shù)地區(qū)的配電網(wǎng)均是在原來的配電網(wǎng)的基礎上改造而來的，而過去在配電網(wǎng)的規(guī)劃設計上顯然是沒有超前到信息化這一步，在用電負荷上也很少能做到長久性的規(guī)劃，更是很少考慮到因新用戶接入而給電網(wǎng)結構導致影響等。因為在配網(wǎng)的電源布點方面的不足，不僅造成了后來的配網(wǎng)改造時，在計劃檢修和故障處理上面很難與現(xiàn)階段的要求實現(xiàn)有效的契合，也嚴重影響了后期的城市配網(wǎng)的供電質量。特別是在用電高峰，主變負載不均衡成為一些地區(qū)突出存在的狀況。這樣不僅會影響居民的正常用電，也會給當?shù)氐慕?jīng)濟造成不必要的損失。

3.3 線路及供電缺乏均衡性

我國具有土地面積廣闊而地貌較為復雜的國情。所以在城市配網(wǎng)當中，普遍存在著線路（特別在10 kV 下）運載均衡性不足的問題。特別是由于各地的發(fā)展水平不夠均衡，一些發(fā)展狀況較為落后而人員普遍外遷的地區(qū)（如西部地區(qū)和一些較為偏遠的城市），配電線路常年空載；而一些大型城市卻相反，配電線路常年超負荷運轉，導致既有的配網(wǎng)無論在電源點還是在容量方面，都很難與城市用電做到同步。尤其對于110 kV 電網(wǎng)而言，由于其變電設備裕度小、布點少，因而故障發(fā)生率較高，很容易損害配電設備。

3.4 配網(wǎng)故障率較高

一些相對落后的地區(qū)，受到技術水平和經(jīng)濟發(fā)展水平的制約，仍然以高架線為主，而故障率高常常是高架線存在的一個“硬傷”。尤其是隨著環(huán)境質量的下降，一旦天氣突然變化，則配網(wǎng)就更容易發(fā)生故障。不僅影響了正常的供電，也人為增加了檢修的成本。

3.5 配網(wǎng)管理上存在的問題

一些城市在供電配網(wǎng)的管理上面，常常存在著一些“盲區(qū)”，如未能加強對配網(wǎng)的維護、未能加強對配電設備固定資產的管理等。這也會降低配網(wǎng)的工作質量。

4 優(yōu)化配網(wǎng)規(guī)劃的有效措施

4.1 做到全局性的規(guī)劃

在信息化的條件下，首先要對于城市供電配網(wǎng)做到全局性的規(guī)劃。這就要求因地制宜地采用科學的方法及先進的測量手段，全面采集信息數(shù)據(jù)，對于信息基礎進行完善，建立起符合當?shù)匦枨螅軌蜷L遠性地滿足當?shù)毓╇娦枨?，能夠持久性地滿足當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展的配網(wǎng)系統(tǒng)。所以要充分結合城市的規(guī)劃方案來進行預測，在此基礎上做好對于供電系統(tǒng)配網(wǎng)的規(guī)劃設計。對于二、三線城市而言，在進行規(guī)劃時要基于《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設計導則》與《城市中低壓配電網(wǎng)改造技術導則》，并結合當?shù)氐默F(xiàn)階段發(fā)展狀況和未來發(fā)展規(guī)劃來開展，確立合理的技術目標和技術路線。例如，在開展設計改造規(guī)劃前，首先要充分調研該片區(qū)的配電設備及用電情況，然后基于調研結果來設置改造方案。要注意對于片區(qū)做好負荷預測，綜合性地采用多樣化的手段，把誤差率下降到最低程度，使數(shù)據(jù)更加精確。要盡可能運用GIS 構建起完善的時空地理模型，由時空及測算主體等多個角度來提升數(shù)據(jù)的準確性。另外，在規(guī)劃時還要注意做到前瞻性。

4.2 做好對站點和結構的合理規(guī)劃建設

對于城市供電系統(tǒng)配網(wǎng)而言，其站點規(guī)劃的要素有：供電范圍、選擇線路、確定導線截面、劃定開關站規(guī)模、配電變壓器選址等。在進行站點規(guī)劃時，需要與本地的城市更新規(guī)劃、建設計劃、城市發(fā)展規(guī)劃等保持同步。同時為滿足節(jié)約占地空間、降低成本開支的目標，還要盡可能地運用地下電纜、開關站及箱式變壓器等。在進行對于電網(wǎng)結構的規(guī)劃時，要嚴格依據(jù)《安全穩(wěn)定導則》，讓規(guī)劃與負荷的要求相配套。不僅電源設備要做到齊全，而且電網(wǎng)結構也要充分滿足電源和負荷水平。只有這樣才能確保電力在傳輸中的安全可靠性。

4.3 對配網(wǎng)設備及時進行更新?lián)Q代

在不少三線城市，配網(wǎng)設備落后、老化的狀況很常見。所以應當根據(jù)信息化方面的要求，結合當?shù)鼐唧w的供電需求，對配網(wǎng)設備及時進行更新?lián)Q代。比如：將變電所改造為無人值班變電所，以減少人力成本；對配電設備進行無油化改造；對低壓架空導線逐步按絕緣化改造。特別是隨著城市化進程的加快，原先的一些市郊地區(qū)或城市邊緣區(qū)已經(jīng)發(fā)展成為中心城區(qū)，則宜通過改造而實現(xiàn)高低壓電纜供電。

4.4 滿足分層分區(qū)的原則

城市供電配網(wǎng)要注意滿足分層分區(qū)的原則，實現(xiàn)高壓、中壓和低壓配電網(wǎng)的有機搭配。因此要設法對于電網(wǎng)結構進行簡化，將電壓等級做到有效提高。這樣變電層次及電能損耗都能得到壓縮，配電網(wǎng)的布局也能更加合理，運轉起來更加可靠，使經(jīng)濟收益得到明顯提高。中小城市配電網(wǎng)宜采用110 kV、10 kV、0.4 kV 三級電壓，而郊區(qū)城鎮(zhèn)宜采用35 kV、10 kV、0.4 kV 三級電壓。

4.5 完善配網(wǎng)自動化

配網(wǎng)自動化有利于提高供電企業(yè)工作效率、安全可靠性和經(jīng)濟性，改善服務質量，使供用雙方均得到效益。對此要從下列角度入手：確保供電的時效性、做好用電服務工作、減輕他事故造成的供電影響。為了有效降低電能損耗，可以增大導線截面，降低線路的電阻率，采用新的輸送電金具等。

5 結束語

信息化條件下城市供電系統(tǒng)的配網(wǎng)規(guī)劃，是現(xiàn)階段城市供電當中存在的一個薄弱點。為了有效地實現(xiàn)在這方面的優(yōu)化，需要做到全局性的規(guī)劃，做好對站點和結構的合理規(guī)劃建設、對配網(wǎng)設備及時進行更新?lián)Q代、滿足分層分區(qū)的原則、完善配網(wǎng)自動化等工作。