王冠男

（国网吉林省电力有限公司经济技术研究院，吉林 长春 130000）

城市配电网规划及其技术评估方法研究

王冠男

（国网吉林省电力有限公司经济技术研究院，吉林 长春 130000）

城市配电网规划的合理性是保证城市供电可靠，保障供电企业经济效益的前提与基础。由于城市配电网涉及的建设工程数量多，投资金额大，整体投资大，因此，城市配电的规划及其评估方法变得困难。文章通过对城市配电网规划现状进行分析，通过对配电网规划的思路、过程及其内容的分析，解析城市配电网技术评估方法。

城市配电网；规划；技术评估

1 城市配电网规划及其技术评估方法

1.1 我国城市配电网发展状况及其存在问题

随着经济的发展，电力负荷增长结构比例发生变化，居民、商业用电增长加重中低压配电网的负担，造成全国性的缺点现象。同时城市电网建设滞后，中压配电网的网架结构薄弱，容量不足，因为不能适应负荷增长的要求，导致用户电压不稳、网络损耗过大、故障发生频繁等问题，中低压配电网能力的不足，配电网主干导线截面偏小，各地配电网设备严重过载，不得不采取高限电负荷的限电措施。配电网自动化技术较低，设备落后且安全性差，中压配电自动化仍处于起步阶段；配电网普遍存在线损较高的问题，电压合格率较低，主要是与城市配电网结构、原建设标准低及负荷发展的特点有关，早期建设的配网线路不再适合当前城市发展需要和电力体制改革的要求。

1.2 城市配电网规划

（1）城市配电网规划的基本思路。配电网的规划分为长期规划、网络规划和施工设计。长期规划主要是由于确定未来主要投资项目和主网架的结构，是供电企业规划活动的基本环节，规划的主要目的是确定最优的网络接线方式、投资水平及投资的时间安排，对供电质量、安全、协调性进行调整，尽可能地降低系统的寿命周期总费用；网络规划用于处理近期的投资项目，施工设计主要考虑网络元件的结构设计及后期的各种设备和材料的获取。未来投资主要是应对负荷增长的问题解决和设备的更换，技术可行的基础上，新线的路径占地费对现有架空线路和某个厂站的升级通常比架设新线路更加经济，而设备的更新或新增需要考虑网络发展的长期费用、材料和能源的费用等各种因素，根据规划的研究结果制定一系列年度主要投资计划，并与有关的财政预算进行比较，根据假设条件进行编制，达到收支平衡，在稳定、可接受的售电价格前提下达到技术、资金各方面的目标。

（2）城市配电规划的主要内容。城市配电网的规划是由供电部门、城市规划管理部门结合城市的各项发展规划和电力系统规划共同负责，在分析和研究未来负荷增长情况及城市配电网发展现状的基础上，设计一套系统扩建和改造的计划，对不用用户的需求设计不用的线路数和导线截面，选择最优方案作为规划改造方案，实现负荷预测、长期配电规划和短期配电规划的相互协调。配电网的负荷预测主要预测负荷量及负荷增长的位置；长期配电规划主要是从系统长远发展的角度出发对新站建设的位置、时间、容量及旧站的扩容等问题对城市用电具体分析；配电网的短期规划主要是对变电站的下游系统进行规划和决策。

（3）配电网规划的主要流程。首先对数据进行收集，对当地自然资源和自然条件、规划区内大的用电负荷类型、数量、分布及在建或规划的大型项目等发展规划进行收集；其次，在现有电网的基础上对配电网的规划进行分析，通过收集的资料认清电网的运行状态，对现状变电站的运行状况、电网的网架结构、设备的运行情况、负荷分布等情况存在的不足进行分析；参考配电网规划的相关导则技术指标要求，结合当地电网的运行状况制定可操作规划的相关技术原则，指导规划工作的实施；利用收集到的资料，运用各种负荷预测方法对负荷及负荷分布进行预测，对变电站进行规划并确定供电范围；结合

变电站的选址和分布改造不合理的网架结构，规划合理的网架结构，满足相关技术指标并达到经济优化；对电力系统无功优化，改善电压的分布、提高用户端的电压质量、减少电力输送；对规划方案进行评价，产生最优方案。

1.3 配电网规划技术评估方法

（1）配电网规划带的技术原则。配电网规划设计的主体是配电网结构的确定，遵循供电可靠性、接线方式、设备选型符合规划区经济状况和符合情况等技术原则。配电网规划要从电网现状出发，充分考虑城市电力负荷增长的规律，解决电网薄弱环节，优化电网结构，提高网络供电的能力和适应性；城市配电网规划的年限与国民经济发展规划和城市的整体规划年限一致；城市配电网网架结构力求简单，逐步向规范化、标准化模式过渡。目前，我国的配电系统可靠性指标一般是以一年为统计时间，以分钟或小时为时间指标单位，主要考虑内部电网的可靠性，不考虑电源不足的影响。

（2）电压等级的技术选择。电压等级的选择与国家经济的发展和电气设备制造技术水平息息相关，主要根据技术经济综合论证确定，随着经济技术的发展，电力负荷增长迅速，城市负荷密度甚者达到3～4万kW/km2，电压等级的选择要求简化电压等级，减少变压层次，优化网格结构，要逐步取消市级区及县城范围的6kV、35kV供电等级，高压配电网一般采用35～110kV，在符合密度大，供电范围大的新区，在技术经济合理的前提下采用20kV电压等级供电。

（3）基于规划网格的可靠性评估。通过可靠性评估，检验系统规划各方面性能是否满足规划设计要求，做出最优化规划方案的判断，但电网规划中负荷随机性与不确定性使电网规划的技术性评估难度加大，传统电力规划人员对配电系统规划设计分析分析决策时主要是以定性分析为主，大多数凭借经验，因此技术评估存在很大误差，目前针对规划网格的可靠性研究方法较少，因此，从电网规划的角度出发，采取适当的假设条件，推到一套适用于大规模网架可靠性评估的算法公式，以故障枚举法为基础，全面考虑配电网中断路器、线路、开关、配电器等设备故障、转供及转供通道容量不足等因素对可靠性指标的影响，使用架空网和电缆网不同规划网架可靠性评估，对规划人员最优化方案的制定有很大的指导意义。

（4）基于故障枚举法和最小电路配网可靠性评估。针对配电系统中每一个设备故障分贝独立分析对每一个用户供电连续性影响，对所有影响因素进行汇总并得出用户和系统的综合性指标，但其只适用于较简单配电系统的可靠性评估，不曾考虑大量用户复杂配电系统及转供等因素的影响。故障扩散法利用前向搜索法确定断路器动作范围影响，用双向搜索确定故障范围，后向搜索确定切换开关的有无，从而判断供电的影响范围，其突出优势是能够方便处理故障转供通道问题，但故障后负荷转移方式、电压——潮流越限时可靠性指标计算等问题并没有切实有效的计算方法。

2 结语

通过对城市电网发展现状及其存在问题进行分析，从城市配电规划思路技术指标出发，研究城市电网规划的主要内容及流程，并对技术评估方法进行简述，基于规划网格的可靠性、基于故障枚举法和最小电路配网可靠性进行评估，对规划人员最优化规划方案的制定有一定的指导意义。

图2 输入电压和输出电流的波形（左）

图3 回馈电流和电网电压的波形（左）

当电动机在发电机状态的时候，电机产生的能量通过逆变侧、二极管回馈到直流母线，当直流母线电压超过一定的值，整流侧能量回馈控制部分启动，将直流逆变成交流，此时能量由电机通过逆变侧、整流侧流向电网。变流器工作在二、四象限，输入电抗器的主要功能是电流滤波，回馈电流和电网电压的波形如图3所示。简单的电压型四象限脉冲整流器的基本原理，储能器与直流侧负载并联。

图4 PWM整流器

如图4所示，AC/DC变流器为PWM整流电路的主电路，输入部分由电网电动势u和交流侧电感L组成，输出部分则是由负载电阻RL和负载电动势eL功组成（电动势是由负载电感产生）。做理想化假设，AC/DC无损耗，则变换前后率不变，即：

式中：ui为输入交流侧电压和电流；UDID为输出直流电压和电流。

在理想情况下，输入（交流）功率和输出（直流）功率达到平衡，因此可以通过对输入侧的控制实现对输出侧的控制，输入输出各参量存在如下关系：

U～=wLi+u+uL

一般情况下电流中有一定大小的谐波。为使牵引变流器输入电流的谐波尽可能的小，四象限整流器的开关频率应足够的大。在大功率使用场合，由于开关器件自身开关时间或大电流等多方面的限制。必须采取其他措施来改善变流器输入电流的品质，通常采用多重化四象限整流电路，各重四象限整流器的载波错开一定的相位角，从而抵消部分谐波分量，改善输入电流品质。

［1］荣智林，忻力，陈燕平，等．TGA6型主辅一体化IGBT变流器［J］．机车电传动，2010，（5）：10-30．

［2］欧健.HXD1型电力机车牵引变流器故障诊断研究［D］．长沙：中南大学，2014.

Research on Urban Distribution Network Planning and Technical Evaluation M ethod

WANG Guang-nan
（Economic and Technical Research Institute of Jilin Electric Power Co.，LTD. of State Grid Corporation of China，Changchun，Jilin 130000，China）

The rationality ofurban distribution network planning is the prerequisite and foundation for guaranteeing reliable urban powersupply and stable economic benefitofpowersupply enterprise.Because the construction ofurban distribution network involves large engineering quantity and investmentamountaswellasmuch overall investment，urban distribution planning and its evaluationmethod become difficult.This paperanalyses the presentsituation ofurban distribution network planning,the idea，processand contentofdistribution network planning，and evaluationmethods in urban distribution network technology.

urban distribution network；planning；technicalevaluation

TM715

A

2095-980X（2016）11-0027-02

2016-10-11

王冠男（1987-），女，吉林长春人，硕士研究生，工程师，主要从事配电网规划研究工作。