数字化电网规划方法研究

数字化电网规划方法研究

莫志伟

（江门电力设计院有限公司）

摘要：针对传统配电网规划方法导致电网建设规范化不足、无序发展等弊端，研究适合一般城市电网的规划方法和流程。介绍了广东某市电网“布局+接线组”的电网规划方法、主要原则以及数字化规划的实现流程和工具。实践表明，利用数字化工具开展电网网格化规划的成效明显。

关键词：配电网；规划；布局；接线组；数字化

引言

随着近年城市配电网的快速发展，传统规划方法只针对单一现状去分析和解决问题，对综合多个问题和未来可能产生的新问题因素考虑不足，规划的前瞻性不足，特别是对于区域的整体负荷发展把握不够，已渐渐难以适应目前规模庞大的配电网；且城市配电网长期以来主要跟随负荷发展，配电网规划不能落实到具体项目，易受业扩、居配、迁改等工程的影响偏离规划目标，不能具体指导配电网项目的立项与建设；同时与地方规划衔接不够紧密，因地方建设规划调整较快，配电网规划容易滞后，协调发展难度较大。因此，需要行之有效的规划方法来科学、统一地开展配电网规划。

笔者结合我市当地配网和城市规划实际，对网格化规划方法在普通城市电网实施进行深入研究，提出适合普通城市电网的“布局+接线组”电网规划思路和数字化规划方法和设计工具。

1网格化规划存在问题及解决思路

通过分析近几年多个城市配网网格化规划的实践经验，笔者发现目前的网格化规划也存在一些弊端。主要是一开始就聚焦细节，自下而上地开展电网规划工作，凭经验开展网格边界划分，没有事先统筹做好变电站资源分配，包括变电站供电容量、出线间隔、站间联络分析、线路走廊总体布局等，而只侧重对单个网格进行独立分析，容易造成规划资源需求过度，投资效益低下，甚至到了规划后期还需要对部分网格进行重新分割或优化整合，对有关联的网格联合开展网架优化、站间联络调整等，才能得到整体最优规划方案，造成规划工作多次迭代，浪费人力和时间。

为解决以上问题，进一步促进配电网规划建设工作科学性、规范化和标准化，笔者在网格化规划思路和方法的基础上探索，提出了电网“布局+接线组”的电网规划方法，该规划方法先开展变电站供电布局规划，确定每一个用电地块的上级电源供电方式，然后进行网格划分，确定每个网格接线组网架层接线形式，统筹做好变电站资源分配，之后对每个接线组的主干层、接入层、用户层进行规划设计，最终实现“自上而下”的资源统筹与“自下而上”的精细设计相结合的层间协同、资源最优利用及降低线损的目的。笔者结合该规划流程编制了一套数字化规划工具，可有效利用电网公司计量自动化系统、营销系统、调度自动化系统等海量电网数据，实现规划基础资料的准实时更新，精准的负荷预测，标准化的设计输入和输出，快速便捷实现规划方案分析和指标统计，大幅提高规划质量和效率。

2“布局+接线组”的电网规划方法

通过开展上级变电站资源布局规划及网格接线组规划设计，实现电网层间协同与各层资源优化配置。整个规划过程可以分成四大部分：基础分析、布局规划、接线组规划和方案评估。规划的主要步骤和流程包括：区域概况分析、电网现状分析、地块划分及负荷预测、上级电网规划、电力平衡分析、地块内外联规划、网格划分、接线模式规划、变电站资源配置、接线组各层级规划设计、配网自动化及通信规划、投资估算及方案评估。

在正式开展布局规划前，需要先对基础资料进行分析整理，包括城市发展建设分析、电网现状分析，配变用电信息等，划分用电地块。形成电网规划所需的地理信息、电气信息基础。

2.1布局规划

布局规划是指基于精准的负荷预测基础，统筹做好变电站资源分配，包括变电站容量、出线间隔、站间联络分析，线路走廊总体布局等。

1.地块负荷预测

（1）现状负荷统计

根据用电地块范围统计地块内配变资料。基于计量自动化系统等历史用电大数据，对地块内所有配变负荷数据叠加运算，得出本地块最大负荷值。

（2）负荷特性分析

对配变用电数据进行分析挖掘，归纳总结区域供电负荷特性。作为负荷预测的参考指标。

（3）近期负荷预测

收集负荷增长资料。多渠道了解用户报装情况、意向用电情况以及当地招商引资、土地开发等经济发展情况，以准确掌握近期负荷变化。

近期负荷预测采用报装负荷法和自然增长率相结合的预测方法。近期荷计算方法如下：在用电地块现状年高峰负荷基础上，以年度报装负荷为依据，考虑原有负荷的自然增长、报装负荷转利用率等因素，具体计算公式为：

PN=P0×（1+K1）n+Σ（Pn×K2×K3）；

其中：K1：为负荷自然增长率；K2：典型配变负载率；K3：负荷阶段系数。

（4）远期饱和负荷预测

远期负荷预测分成两部分，一是已建成用地远期负荷预测，二是未建用地远期负荷预测。其中，已建成用地远期负荷以中期负荷预测成果为基础，以自然增长率法预测远期负荷。未建用地远期负荷采用负荷密度法进行预测，依据地块城市规划成果，结合当地典型用地负荷密度指标，计算用地的远期饱和负荷。

对于未有城市规划的地块，宜结合土地规划中可建设用地的规模与分布，基于近中期负荷预测值采用增长率法预测远期负荷；对部分特殊地区，可根据经验作为点负荷预测其远期负荷。

2.上级电网规划

（1）上级电网规划成果分析

根据上级电网规划成果，分析近区变电站布点规划情况、高压网架规划情况；分析上级电网强简，对下级电网供电可靠性支撑水平等。

（2）电力平衡分析

根据地区总量负荷预测结果和地区变电容量分配，计算地区供电容量需求、现有变电站在各规划水平年的容载比等；

（3）主网规划建议

计算计及规划变电站布点后的容载比和供电容量；根据地区负荷需求情况提出主网规划建议，跨地区变电站容量统筹调配建议等。

3.联络片及网格划分

（1）地块供电电源选择

以变电站布点为基础，以供电半径最短为原则，考虑主要中压线路走廊布局，确定各用电地块可供选择的主供电源和备供电源。

（2）联络片划分

根据用电地块供电电源选择、路网、地理分界等条件，划分内外联片。

（3）网格划分

在同一联络片内将相邻的地块进行优化组合构成网格；根据城市功能分区、路网、地理分界、现状线路走向、用电地块负荷等边界条件对网格范围进行调整修正。

4.接线模式规划

根据网格划分成果，网格负荷预测结果，线路走廊总体布局，规划网格供电线路数量、接线组线路接线模式。

5.变电站资源配置

（1）资源配置

根据用电地块供电电源规划、网格接线模式规划成果，统筹安排网格供电线路的变电站出线间隔资源，实现配变－线段－线路－母线－主变－变电站的电气链统筹分配。

（2）资源使用校核

计算、校核变电站的供电容量、变电站负载率、出线间隔资源使用情况。

2.2接线组规划

若干回（一般不多于四回）以典型接线方式相互联络的中压线路称为一个接线组。接线组之间电气关系应相互独立。网格接线组规划应注意分层管理原则。接线组规划是指对接线组内线路的网架层、主干层、接入层和用户层进行规划设计。

1.网架层规划

网架层主要关注接线组的网络接线模式、线路负载控制、出线间隔资源占用、供电可靠性要求等。设计网格的典型接线模式，各阶段网架过渡方案，线路负载控制要求，分析各阶段组网策略等。

2.主干层规划

主干层关注接线组内线路的主干线布局、关键节点和联络点设置方式（串接式、主干配）、与配网自动化建设需求的配合等。结合网格内现状线路走向，根据各阶段网架层的设计成果，设计线路主干线走向，选择主干节点的供电模式并布置主干线路上的关键节点电房，确定线路联络方式和联络点位置，参照配网自动化与配网通信相关原则，同步设计配网自动化模式和自动化网点布点。

3.接入层规划

接入层关注线路主干节点与用户（配变）的连接方式，制订电缆线路、架空线路的接入原则、方法，设计具体接入方案。制订公用配电房建设标准，统建小区和非统建小区用户的接入规则，指导业扩工作实施。

3数字化规划方法

3.1数字化规划概念

现代电网已进入数字化时代，电网公司积累了海量的电网数量，但这些海量数字通常在部门之间独立存在，并不相通，形成了信息孤岛。要做好电网规划，需从不同部门获取相关电网数据进行分析，信息孤岛的存在，造成了规划资料获取困难、整合困难。电网的发展建设离不开城市的发展建设，城市的发展建设是建立在地理资源开发上的，网格化电网规划是电气信息与地理信息的优化组合。要适应数字化时代的电网建设，电网规划也应该进行数字化改变。笔者在布局+接线组规划方法的基础上，结合可获取的电网数据和城市地理数据，提出配电网数字化规划理念，并结合该规划理念设计了一套数字化规划工具。

图1数字化规划流程概念图

图中蓝框为规划中使用的地理信息，浅红框为规划中使用的是电气信息，圆圈1~7为数字化规划工具，包括系统插件、数据库计算软件、标准化计算表格等。地理信息是开展配电网网格化规划的基础。

整个数字化规划流程，通过科学设计，合理搭配数字化工具，实现了配电网规划过程大部分数据的标准化输入和输出，大幅提升了规划人员的工作效率，有力保证规划成果质量。

4结语

通过“布局+接线组”的电网规划方法和数字化规划流程和工具，可以实现精准负荷预测，快速便捷方案分析、指标统计，大幅提升电网规划质量和效率。通过电网布局规划，实现配网与主网无缝对接、统筹电网资源配置；通过接线组规划，实现配电网分层分级管理，目标网架标准、过渡过程明确；通过网格化设计，可以实现电网规划与地方城规相结合，区域划分清晰、配网化繁为简。我市经过近两年的电网网格化规划推广，有效固化规划成果，形成一格一册；规划项目落地、指导建设业扩；运行方式稳定、运维抢修便捷；各项指标达标、投资经济高效。初步建成以“网格化布局，差异化建设，便利化接入，精益化管理”为主要特征的现代配电网。

参考文献：

[1]李冬.中压配电网网格化规划方法研究.电工电气，2014（7）.

作者简介：

莫志伟，本科，电气工程师，研究方向为电力系统规划设计。