赵雄光，郑 旭，赵红生，王 博，方仍存

（国网湖北省电力公司经济技术研究院，湖北 武汉 430077）

0 引言

配电网是国民经济和社会发展的重要公共基础设施，随着经济社会和负荷的不断增长，用户对配电网的供电可靠性的要求也越来越高，为加快推进配电网建设改造，国家能源局于2015年8月发布了《配电网建设改造行动计划（2015～2020年》，提出在2015～2020年间，配电网建设改造投入资金不少于2万亿元。目前配电网规划建设遵循的导则标准较多，各地区也根据不同的地域特点和发展阶段提出了相应的技术原则[1]。但长期以来，我国配电网的供电安全性评价缺乏量化指标，难以适应配电网精益化发展的要求[2,3]。

国家电网公司吸收借鉴英国的供电安全标准ER P2/6[4]，结合我国实际情况，在《配电网规划设计技术导则》（Q/GDW 738-2012）中提出了我国的供电安全标准，规定了不同电压等级配电网单一元件故障停运后允许损失负荷的大小及恢复供电的时间。由于供电安全标准分析法将供区类型、设备指标、网架指标、运行指标综合考虑，评估方法相比于传统的容载比分析法概念理解较为复杂，目前在配电网规划中的应用研究较少，但与传统的容载比分析方法相比，在配电网规划中应用供电安全标准分析法，能加强配电网规划的深度，使得配电网诊断分析更加系统、更易于突出电网问题，同时也有效提高了配电网规划方案的可操作性。

1 供电安全标准分析法

供电安全标准规定了不同电压等级配电网单一元件故障停运后允许损失负荷的大小及恢复供电的时间。配电网供电安全标准的一般原则为：接入的负荷规模越大、停电损失越大，其供电可靠性要求越高、恢复供电时间要求越短。根据组负荷规模的大小，配电网的供电安全水平可分为三级,如表1所示。

表1 配电网的供电安全水平Tab.1 Power supply safety standards of the distribution network

其中第一级供电安全水平主要适用低压线路故障、配变故障，或采用特殊安保设计的中压线段故障。第二级供电安全水平主要涉及中压线路故障，A+类供电区域的故障线路的非故障段须在5 min内恢复供电，A类供电区域的故障线路的非故障段须在15 min内恢复供电，B、C类供电区域的故障线路的非故障段应在3 h内恢复供电。第三级供电安全水平主要涉及变电站的高压进线、主变压器或母线故障，停电范围仅限于故障变电站所带的负荷，A+、A类供电区域故障变电站所带的负荷应在15 min内恢复供电，B、C类供电区域故障变电站所带的负荷，其大部分负荷（不小于三分之二）应在15 min内恢复供电，其余负荷应在3 h内恢复供电。

在配电网规划中应用供电安全标准分析法需首先计算变电站或线路电力元件供电能力，减去实际负荷后得到缺供电力或供电裕度，如存在缺供电力说明不满足供电安全标准，反之，说明供电还有裕度。

传统的供电能力的计算方法是：变电站供电能力=变电容量/容载比。这种方法仅反映变电容量增加导致的供电能力增加，不能反映电网结构的局限或完善导致的供电能力变化；不能反映下级电网的转供能力；不能反映二次系统的差异对供电能力的影响，即一次和二次系统的协调；不能反映不同供电区域不同供电安全标准的要求。而供电安全标准分析法可将供区类型、设备指标、网架指标、运行指标有机结合，采用一个综合指标评估电网是否满足要求，使得电网规划成果更具科学性和指导性。目前，在电网规划中普遍还是以传统的容载比为指标为主来评估电网的供电能力，本文将对供电安全标准分析法在配电网规划中的应用进行探讨。

2 供电安全标准分析法在配电网规划中的应用

以湖北某西部县域的一个35千伏变电站为例，采用供电安全分析法对该地区的供电能力进行分析。如图1所示，该变电站位于C类供区，有2台主变，容量构成为（10+5）MV·A，主变的电压变35/10 kV；电源进线2条，为单链结构，进线1型号LGJ-240，进线2为LGJ-50。变电站高压侧为单母线接线，低压侧主接线为单母分段，母联开关状态为常开。该变电站在当前水平年的最大负荷为12.5 MW，下级电网可转供负荷为3 MW。

图1 评估变电站电气主接线示意图Fig.1 The main electrical wiring diagram of the evaluated substation

供电安全标准分析法的评估主要分为如下四个步骤。

步骤1计算变电站N-1容量SN-1。首先计算主变N-1容量，再计算进线N-1容量，取两者小值作为变电站N-1容量。

（1）主变N-1容量SN-1,S

不考虑主变过载能力，最大容量主变停运后变电站所供最大负荷就等于变电站N-1容量。扣除最大主变容量（10 MV·A），剩余的变电容量之和为5 MV·A，因此，主变N-1容量为SN-1,S=5×0.95（功率因数）=4.75(MW)。

（2）进线N-1容量SN-1,L

进线N-1容量为扣除变电站供电能力最大的进线后，剩余进线的供电能力之和。根据调度提供的安全电流值，进线1（LGJ-240）的安全电流为610 A，最大供电能力为36.98 MV·A，进线2（LGJ-50）的安全电流为220 A，最大供电能力13.34 MV·A。扣除最大进线供电能力（36.98 MV·A），剩余的进线供电能力之和为13.34 MV·A，因此，进线N-1容量为SN-1,L=13.34×0.95（功率因数）=12.67 MW。

（3）变电站N-1容量SN-1

变电站N-1容量为该变电站主变N-1容量和进线N-1容量的最小值,其公式为

即变电站N-1容量SN-1为4.75 MW

步骤2计算变电站供电能力S。首先计算变电站N-1后15 min内的供电能力S1，再计算3 h内的供电能力S2，两者取小值作为变电站的供电能力。

（1）15 min变电站供电能力S1

15 min允许损失负荷：A+和A类供区是0，B和C类供区是max（12，组负荷/3），D类允许全部损失。

15 min变电站供电能力为变电站N-1容量与15 min允许损失负荷之和,即

该变电站组负荷为12.5 MW，位于C类供区，C类地区15 min允许损失的负荷

因此15 min允许损失负荷为12 MW。15 min变电站供电能力为4.75+12=16.75(MW)。

（2）3 h变电站供电能力S2

通常情况下，3 h内通过人工倒合闸操作能够完成下级电网的重构，因此，下级电网转供能在3 h内完成。3 h后，A+、A、B、C、D供区内的变电站均不允许损失负荷。

3 h变电站供电能力为变电站N-1容量与下级电网转供能力之和,公式如下

该地区能通过10 kV线路转移到其他变电站的负荷为3 MW。

因此，该变电站3 h变电站供电能力为4.75+3=7.75(MW)。

（3）变电站供电能力S

变电站供电能力取该变电站15 min变电站供电能力和3 h变电站供电能力的最小值,公式如下

由此可得，该变电站的供电能力为7.75 MW。

步骤3计算变电站缺供电力Pq。变电站缺供电力等于运行负荷减去供电能力,公式如下

由此可得评估变电站的缺供电力为12.5-7.75=4.75(MW)。

步骤4计算变电站供电裕度Py。变电站供电裕度等于供电能力减去运行负荷,公式如下

因此该变电站的供电裕度为7.75-12.5=-4.75(MW)。

以上计算表明该变电站已无供电裕度，供电能力也无法满足当地负荷需求，随着当地负荷的进一步增长，缺供电力将进一步加大。

基于供电安全标准分析法的供电能力提升方案，将变电站的网架结构、运行方式、一次和二次系统的协调、下级电网的转供能力综合起来，对变电站或线路的供电能力进行了全面分析。基于供电安全标准分析法，在电网规划中可以对该变电站的供电能力进行精确量化的分析，采取有效的方案来提升该变电站的供电能力。通过上述计算分析可初步得出，制约该变电站的供电能力的可能因素为2号变的容量、进线2的导线截面、下级电网的转供能力等，据此，提出如下四种供电能力提升方案：

方案1将2号变由5 MV·A增容改造10 MV·A。通过上述四个步骤分析，可得该变电站的供电能力可提升至12.5 MW，缺供电力为零，基本满足当前水平年的负荷需求。

方案2将进线2由LGJ-50导线改造为LGJ-240导线，由于变电站N-1容量是由主变N-1容量和进线N-1容量中的较小值决定的，因此无论怎么对进线2进行增容改造，由于2号变的容量限制，变电站的供电能力均无法提升，按上述步骤计算得到该变电站的供电能力仍为7.75 MW，缺供电力仍为4.75 MW。

方案3通过优化10 kV网络提升下级电网的转供能力。若通过优化10 kV网络，提升下级电网的转供能力至8 MW，则通过上述计算步骤可得该变电站的供电能力可提升至12.75 MW，供电裕度为0.25 MW。能满足当前水平年的负荷需求。

方案4在该地区新增变电站布点。如图2所示，在该地区新增一个35 kV变电站，容量为10 MV·A。通过上述计算可得，新增布点后，该供区的供电能力可提升至17.25 MW，供电裕度为4.75 MW，能满足当前水平年的负荷需求。

图2 方案4新增布点示意图Fig.2 The main electrical wiring diagram of scheme 4

通过上述分析可知，方案一对2号变进行增容改造、方案三增加下级电网转供能力、方案四新增布点均能有效提升变电站的供电能力，满足当前水平年的负荷需求，方案二对进线2进行增容改造对提升变电站的供电能力基本无作用。结合该地区远景规划，经过技术经济比较，可以从中选择最优的方案。在配网规划中，应用供电安全标准分析法不仅可以准确诊断分析供区的供电能力，也可以根据分析找出电网的薄弱环节，提出有效的规划方案进行论证分析，进一步提升供区的供电可靠性。

3 结语

供电安全标准根据不同供区、不同负荷规模对供电可靠性的不同要求，规定了不同电压等级配电网单一元件故障停运后允许损失的负荷大小及恢复供电的时间。该标准将供区类型、网架指标、设备指标和运行指标综合起来考虑，相比于传统的容载比分析方法，供电安全标准分析法能更全面、精确地评估供区的供电能力。该标准基于长期的运行数据积累所提出，具有深厚的理论和工程实践背景。在配电网规划中应用供电安全标准分析法，可有效评估电网的供电能力，查找供区电网的薄弱环节，有针对性地提出电网规划方案，评估各方案的对供电能力的提升效果，使得配电网的规划方案更具科学性和指导性。

（References）

[1]舒东胜，董旭.湖北省中低压配电网规划建设主要技术原则探讨[J].湖北电力，2015,39（2）：67-70.Shu Dongsheng,Dong Xu.The main technical prin⁃ciples of Hubei province in the low voltage distri⁃bution network planning and construction[J].Hubei Electric Power，2015,39（2）：67-70.

[2]周维.基于ER P2/6的无锡电网供电标准研究[J].华东电力,2014,42（10）:2055-2059.Zhou Wei.Research on Wuxi power supply safety standards based on ER P2/6[J].East China Electric Power,2014,42（10）:2055-2059.

[3]陈光华，杜栋，庞庆华，等.基于可靠性的配电网规划评估体系 [J].电力科学与技术学报，2013,28（1）:63-68.Chen Guanghua,Du Dong,Pang Qinghua,et al.Eval⁃uation system of the distribution network planning based on the reliability，2013,28（1）:63-68.

[4]The System DevelopmentSub-Committee ofthe Chief Engineers Conference System Design and De⁃velopment Committee.The application of engineer⁃ing recommendation P2/5 security of supply［R］．London，1979．