于　傳（安徽省電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽合肥230051；國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司培訓(xùn)中心，安徽合肥230022）

地區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整策略研究

于傳（安徽省電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽合肥230051；國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司培訓(xùn)中心，安徽合肥230022）

近年來(lái)，地區(qū)電網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入到快速發(fā)展階段，電網(wǎng)呈現(xiàn)朝著規(guī)?；较虬l(fā)展，為社會(huì)各領(lǐng)域提供更多電力能源。但是現(xiàn)有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)無(wú)法滿足實(shí)際用電需求，從主網(wǎng)架至配電網(wǎng)架，存在結(jié)構(gòu)失衡、供電不可靠等諸多問(wèn)題，不利于電力系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展，因此加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新審視及診斷，加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和調(diào)整非常必要。本文首先分析電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化步驟基礎(chǔ)上，結(jié)合某地區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，探討優(yōu)化和調(diào)整策略。

地區(qū)電網(wǎng)；網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；優(yōu)化策略

前言

電網(wǎng)網(wǎng)架優(yōu)化作為國(guó)家電網(wǎng)的一部分，是確保電網(wǎng)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的基本前提和保障。近年來(lái)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，促使用戶用電需求持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)電力企業(yè)供電能力、供電質(zhì)量等方面提出了更高要求。對(duì)于電網(wǎng)的合理規(guī)劃，能夠降低能源消耗量，創(chuàng)造出巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。反之，將會(huì)給國(guó)家?guī)?lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。一直以來(lái)，我國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃工程滯后于電源規(guī)劃，很多地區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。因此加強(qiáng)對(duì)地區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化和調(diào)整策略的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1　電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，是結(jié)合具體的配電網(wǎng)絡(luò)，尋求滿足負(fù)荷點(diǎn)之間各項(xiàng)約束條件同時(shí)，促使電網(wǎng)網(wǎng)架構(gòu)建費(fèi)用與投資達(dá)到最小化目標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，我們會(huì)通過(guò)對(duì)比不同的網(wǎng)架方案，選擇出性價(jià)比最高的一種進(jìn)行投資和建設(shè)。在進(jìn)行電網(wǎng)網(wǎng)架調(diào)整時(shí)，具有以下特點(diǎn)：

（1）離散特點(diǎn)。電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃工作過(guò)程中，線路構(gòu)建具備已建與待建兩種，其中網(wǎng)架優(yōu)化的終極目標(biāo)是經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)計(jì)算，決定出待建線路是否具備可行性，而這直接決定了電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃的決策取值具有離散特點(diǎn)。

（2）非線性特點(diǎn)。電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃的非線性，具體表現(xiàn)在構(gòu)架的模型、計(jì)算基礎(chǔ)之上。如模型中涉及到的各類參數(shù)與線路功率等要素之間具有非常明顯的非線性特點(diǎn)。

（3）多目標(biāo)特點(diǎn)。電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃的終極目標(biāo)是通過(guò)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，促使項(xiàng)目投資、費(fèi)用最小化。此外，在進(jìn)行網(wǎng)架優(yōu)化時(shí)，我們還需要考慮環(huán)境、技術(shù)等要素，最大限度上協(xié)調(diào)各要素之間的平衡。不僅如此，不確定性、輻射狀等特點(diǎn)都是電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃的重要特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)這些特點(diǎn)的把握，能夠?yàn)殡娋W(wǎng)網(wǎng)架優(yōu)化提供更多支持和幫助。

2　地區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化步驟

隨著我國(guó)電力產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化、信息化改革進(jìn)程不斷深化，相關(guān)學(xué)者和技術(shù)人員加大了對(duì)地區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化相關(guān)問(wèn)題的研究。目前，對(duì)于地區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化可以從以下幾個(gè)方面入手：

2.1潮流計(jì)算

所謂電網(wǎng)潮流計(jì)算，是指電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的一種基本電氣計(jì)算。其根據(jù)現(xiàn)有的運(yùn)行條件、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等確定整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。常見(jiàn)的潮流算法由牛頓——拉夫遜、最優(yōu)乘子等算法。

2.2穩(wěn)定計(jì)算

出于電力系統(tǒng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)的特殊地位，電網(wǎng)穩(wěn)定事故造成的經(jīng)濟(jì)損失巨大［1］。因此加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計(jì)算非常必要。

2.3保護(hù)校驗(yàn)分析

配合優(yōu)化網(wǎng)架分析，開展全網(wǎng)短路容量水平評(píng)估和全網(wǎng)繼電保護(hù)定值校驗(yàn)，形成優(yōu)化網(wǎng)架的繼電保護(hù)定值校驗(yàn)報(bào)告。

3　地區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整策略研究

按照上述優(yōu)化步驟，本文將結(jié)合某地區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)架進(jìn)行優(yōu)化策略。該地區(qū)最大供電負(fù)荷為1245MW，供電量74.87億kWh，人均用電量6894kWh，具體供電區(qū)域概況如表1。

表1　2015年A地區(qū)供電區(qū)概況

3.1總體目標(biāo)

對(duì)于該地區(qū)的電網(wǎng)網(wǎng)架優(yōu)化目標(biāo)，我們要實(shí)現(xiàn)建設(shè)結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)先進(jìn)、且安全可靠的中低壓配電網(wǎng)。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，主要從以下幾個(gè)方面入手：

（1）解決當(dāng)前電網(wǎng)目標(biāo)網(wǎng)架中存在的問(wèn)題，最大限度上提高整個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)的供電能力、供電可靠性等。

（2）根據(jù)技術(shù)原則，在調(diào)整期間內(nèi)逐步規(guī)范配電網(wǎng)絡(luò)接線模式，從而為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自動(dòng)化、智能化建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（3）結(jié)合該區(qū)域未來(lái)發(fā)展規(guī)劃，建設(shè)適應(yīng)發(fā)展趨勢(shì)的中低壓配電網(wǎng)。

3.2現(xiàn)有電網(wǎng)存在的主要問(wèn)題

3.2.1規(guī)劃與變化相脫離

該地區(qū)對(duì)于線路的規(guī)劃，并未充分考慮負(fù)荷成熟度、區(qū)域未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)等，導(dǎo)致當(dāng)前電網(wǎng)1/4線路保持在超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)中，且60%以上的線路主干截面缺乏統(tǒng)一性。

3.2.2設(shè)計(jì)不合理

對(duì)于該區(qū)域的接線方式來(lái)說(shuō)，采用率僅為17%。一半架空線干線沒(méi)有進(jìn)行分段處理，分支不夠合理。另外，當(dāng)前城區(qū)內(nèi)部的前路僅有7%引入了典型接線方式，足以證明該區(qū)域電網(wǎng)架構(gòu)當(dāng)中的現(xiàn)有線路接線方式比率較低，非標(biāo)準(zhǔn)接線方式，在一定程度上增加了可轉(zhuǎn)供電操作難度，造成可轉(zhuǎn)供電率大打折扣。

3.2.3其他問(wèn)題

除了上述問(wèn)題，標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)架不科學(xué)、違背目標(biāo)網(wǎng)架也是該區(qū)域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中存在的主要問(wèn)題。

3.3電網(wǎng)網(wǎng)架優(yōu)化調(diào)整策略

電網(wǎng)網(wǎng)架調(diào)整和優(yōu)化，主要是根據(jù)電源發(fā)展及負(fù)荷增長(zhǎng)情況進(jìn)行合理的預(yù)測(cè)，最終確定出科學(xué)、合理的目標(biāo)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，促使其能夠在安全、可靠條件下，真正意義上做到經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等方面的優(yōu)化。基于該區(qū)域電網(wǎng)網(wǎng)架中存在的問(wèn)題，我們可以從以下幾個(gè)方面入手，加以完善：

3.3.1控制好饋線數(shù)量

針對(duì)該區(qū)域早期線路的規(guī)劃，由于缺乏可靠性的考慮，缺乏負(fù)荷分區(qū)規(guī)劃，形成了覆蓋面積較大的“蜘蛛網(wǎng)”復(fù)雜網(wǎng)架機(jī)構(gòu)，且存在非常多的五聯(lián)絡(luò)及以上接線線路，線路數(shù)量較多，導(dǎo)致跨區(qū)供電難度的增加。因此我們?cè)趦?yōu)化過(guò)程中，應(yīng)控制好饋線的數(shù)量，將其控制在4條以內(nèi)，形成獨(dú)立供電結(jié)構(gòu)，避免跨區(qū)域供電帶來(lái)的弊端［2］。不僅如此，還應(yīng)加大對(duì)各個(gè)區(qū)域用電負(fù)荷的預(yù)測(cè)，以此來(lái)滿足未來(lái)電網(wǎng)規(guī)模化發(fā)展需求。針對(duì)供電片區(qū)的劃分，可以結(jié)合行政區(qū)劃、地理標(biāo)志等要素進(jìn)行初步劃分，以此來(lái)協(xié)調(diào)負(fù)荷需求。

3.3.2選擇兩供一備模式

兩供一備模式主要是由三條饋線為一組，組成環(huán)網(wǎng)，形成循環(huán)供電格局。該模式聯(lián)絡(luò)方式較為簡(jiǎn)單，清晰，且具有備用線路。當(dāng)出現(xiàn)供電故障時(shí)，能夠及時(shí)切換到正常的線路上進(jìn)行轉(zhuǎn)供，確保供電連續(xù)性［3］?，F(xiàn)階段，由于該區(qū)域配電網(wǎng)絡(luò)典型接線率較低，導(dǎo)致需要轉(zhuǎn)供電時(shí)，不得不進(jìn)行臨時(shí)的分析、估算，通過(guò)多段、多次開合進(jìn)行轉(zhuǎn)供，以此來(lái)緩解超負(fù)荷運(yùn)作壓力。在此基礎(chǔ)上，能夠顯著提升電力系統(tǒng)運(yùn)行有效性。

3.3.3實(shí)施兩分段兩聯(lián)絡(luò)形式

單放射接線模式較為適合密度偏低，且供電可靠性不高的農(nóng)村、或者邊遠(yuǎn)地區(qū)。但對(duì)于城市供電來(lái)說(shuō)，此種模式存在一定缺陷，無(wú)法發(fā)揮積極作用。因此我們可以采用“兩分段兩聯(lián)絡(luò)”的接線模式，以此來(lái)滿足負(fù)荷密度較高時(shí)，電力能源的有效供應(yīng)。

3.3.4合理確定環(huán)網(wǎng)點(diǎn)

對(duì)于電網(wǎng)網(wǎng)架進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，應(yīng)根據(jù)線路長(zhǎng)度、線徑等因素，確定出10kV線路的干線及分支線，通過(guò)干線進(jìn)行饋線組的組網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，科學(xué)、合理選擇干線環(huán)網(wǎng)點(diǎn)，以此來(lái)滿足自動(dòng)化實(shí)施需求，盡早規(guī)劃并建設(shè)開關(guān)房。

4　結(jié)論

根據(jù)上文所述，隨著我國(guó)電力產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，社會(huì)各領(lǐng)域?qū)﹄娔芄?yīng)可靠性、穩(wěn)定性提出了更高要求。其中電網(wǎng)網(wǎng)架作為電力系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，其設(shè)計(jì)合理與否直接決定電力企業(yè)綜合實(shí)力。新時(shí)期下，原有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)存在一定的弊端和缺陷，無(wú)法滿足實(shí)際需求。因此各地區(qū)要立足于自身實(shí)際情況，樹立現(xiàn)代化理念，積極引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)潮流、穩(wěn)定等計(jì)算，了解并找到當(dāng)前地區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題，為制定調(diào)整和優(yōu)化策略提供科學(xué)依據(jù)，不斷提高電網(wǎng)架構(gòu)合理性，使得電網(wǎng)積極作用充分發(fā)揮，從而促進(jìn)我國(guó)電力產(chǎn)業(yè)又好又快發(fā)展。

［1］董 旭，周 斌，胡濟(jì)洲，姜 念，舒東勝.湖北配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)模式優(yōu)化策略及案例分析［J］.湖北電力，2015（12）：4～9.

［2］陳 旭，張勇軍，黃向敏.主動(dòng)配電網(wǎng)背景下無(wú)功電壓控制方法綜述［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2016（01）：143～151.

［3］王曉旭，郝文斌，滕予非，胡滄粟，李 坤.小方式下基于高壓電網(wǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)整的新型電壓控制方法研究［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2016（03）：72～77.

TM727

A

2095-2066（2016）26-0065-02

安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院2016年度科研項(xiàng)目（2016ybxm01）。

2016-9-2

于 傳（1983-），男，江蘇徐州人，講師，碩士，從事變電運(yùn)維和調(diào)度自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)和研究工作。