摘要：电网系统中配电系统与发输电系统、终端系统彼此作用，互相关联，最终形成了可靠的供电体系，从各自的作用和组成部分来看配电系统是连接其余部分的纽带，设计质量直接关系着居民安全用电。现阶段我们国家配电系统发展过程中面临着诸多问题，如何减少土地使用面积、提高配电系统的可靠性是急需解决的问题。本文从中压配电站和高压变电站设计时存在的问题入手，以两个方面为研究点，从而为日后协调规划工作提供指导作用。
关键词：配电系统；供电能力；联络结构；协调规划
随着我们国家经济的迅猛发展，各城市均出现不同程度的用地紧张现象，特别是一些发展速度比较快的大城市，用地紧张与电力系统建设用地之间存在难以调节的矛盾。对于设计人员来说，合理输电路线和变电站的位置至关重要，但是由于土地资源有限，所以这是一项非常复杂而又具有难度的工作。传统电力系统进行设计的时候往往采取的是接线模式为主的网络架构，这种结构没有针对性，在一些用电量偏少的地区使用这种网架结构能够满足居民用电需求，但是对于大城市，这种方式存在诸多弊端，也无法解决减少用地面积和确保居民正常用电之间的矛盾。正因为这样，设计人员有必要开展研究，尽可能通过优化变电站联络结构的方式发挥电网的潜能，保障居民可以安全、可靠的使用电力资源。经济的飞快发展，电能已经成为推动社会进步中至关重要的能源，与传统能源相比它具有可再生性，与此同时居民家中的用电设备数量也在增多，电网建设势在必行，而如何优化结构，降低土地使用面积是每一位设计人员面临的难题。用电量增加主要有两方面的原因，一方面居民经济收入有了很大的提高，有经济能力购买用电设备，以提高生活水平。另外一方面国家出台了一系列的家用电器购买优惠政策，收入的提高加上电器设备价格的低廉，导致电网长期处于超负荷供电状态。面对如此严峻的形式，只有通过优化变电站联络结构的方式才能提高负荷转移能力，这是条解决新增站点、供电需求和用地紧张三者之间的唯一途径，提高配电系统的安全性和可靠性是优化的最终目的。
1 配电系统典型供电模型构建的必要性
配电系统是整个供电中最后的一个环节，其质量的好坏与每一位终端用户的体验息息相关，如果配电系统设计不合理，势必增加停电事故的概率，影响人们的工作和生活。据有关调查显示，每年我国所有的停电事故中，大概有80%是因为配电系统造成的。这也进一步说明重视配电网络建设优化电网结构的重要性，此外，中低压网损也不容忽视，中低压网损几乎占到了电网整体网损的一半。
网架结构在电力系统中发挥着骨架的作用，一个好的网络架构是电网稳定运行的前提条件。目前，世界各个国家网架建设中使用的接线模式有所不同，其中有几种比较典型的模式，考虑到各地区之间经济差别大，电能资源消耗程度不同，从而采取有针对性的接线模式，这种方式要比单一的应用接线模式指导网架建设更加科学合理。几种比较典型的网架接线方式有以下几种，比如：新加坡地区使用的“纺锤形”结构、纽约配电网使用的“4x6”结构等。通过分析可以发现，这些典型的网络架构对于用电可靠性有着至关重要的意义，尽管如此，我国仍然缺少相关方面的研究，无论是典型网络架构的运行指标还是形成机理都缺少系统的研究，这也是构建典型供电模型需要克服的问题。
2 中压配电系统供电模型整体构建流程
中压配电系统主要以高压变电站和中压馈电线组成，变电站互联结构和中压网接线模式是它的两各重要组成部分。
构建标准化供电模型具有很多优势，具体体现在以下几点：
（1）网架结构清晰化、标准化
如果中压配电网使用供电模型构建，可以确保网架结构变得更加清晰，同时建设过程更加标准。可以结合该地区实际用电负荷情况制定网架结构，有利于制定出平滑的过渡方案，使网架结构清晰明了。
（2）考虑了变电站间的联络方式
接线模式的选择至关重要，一方面它表示线路的联络关系，另外一方面它还关系着电网的安全和可靠。从全球范围内来看，很多国家在网架结构选择接线模式上都不在是传统的接线为主，而是根据不同的地区采用灵活的接线模式，这样最终会把接线模式提高到一个新的层次。与线路相比，供电模型可以看做是一个大型的供电单位，转移负荷的能力有限，而且负荷转移运行的方式也比较固定，变电运维人员更容易操作和调控，采用统一的控制策略，确保建设变电站所花费的巨额投资有一定的针对性，并确保日后可以获得更大的经济效益，这也是电网建设的关键点。
（3）考虑了高中压电网间的相互协调
构建标准化供电模型还有一个重要的特点，这种模式考虑到了高中压间的互相协调，即从整体出发考虑主变间的联络方式，从而为优化配电网络提供指导作用，同时它还可以根据网络实际的供电能力对线路进行合理改造，确保供电模型的供电能力与负荷转移能力可以相一致，上下级之间的协调也会更加顺畅。
中压配电系统供电典型的模式从理论上来说一共包含了三部分的内容，分别是确定源点、路径以及确定织网元素，各自有着不同的含义，如下图所示：
3 中压配电系统典型供电模型的供电能力指标分析
以联络优化结果作为计算的基础，并结合典型供电模型的性能指标，从而得出典型网架结构的重要性能指标，为日后优化电网系统和城市配电网络发展规划提供依据。
（1）中压配电系统典型接线模式分析
中压配电网络主要由两部分组成，分别是电缆线以及架空线，尽管二者的具体接线模式有所不同，但是从彼此联络关系来看，大致包括下面五种接线模式。分别是：单辐射、单联络、两联络、三联络，n供一备接线等。
单辐射接线：这种接线方式负债率可以达到100%，尽管如此但是它的缺点也非常明显，如果某个线段出现故障的时候影响范围非常大，当某个分线段出现故障的时候有可能导致整个线路停电，因此在设计的时候通常不使用这种接线方式。
单联络接线：这种接线模式可靠性相对较高，如果一条线路的电源发生故障，可以从另外一条线路恢复供电，确保供电线路总是处于满载运行的状态。
两联络接线和三联络接线相比，前者拥有相邻联络的电源，后者每条线路都有三条线路相连，这两种接线方式都可以获得的较大的稳定性，大大提高了供电可靠性。同时这样还提高了线路的利用效率。二者在满足“N-1”校验情况下线路负载率可达66.7%和75%。
n供一备接线：采用这种接线模式，线路的可靠性、灵活性随着N的值发生变化，若n≥4的接线模式比较复杂，由于效果不明显，加之成本过高，因此很少使用这种接线模式。
（2）中压配电系统典型供电模型供电能力指标计算
1）边界条件
以优化计算结构为基础，同时引入了典型的接线模式，得出了中压配电系统典型的供电模型。
设置的边界条件如下：
（A）1.3为主变允许的短时过载系数；
（B）主变容量：31.5MVA
（C）中压架空线路载流量为445A，型号为JKLYJ-150；中压电缆线
路载流量为400A，型号为YJV22-3×240；
（D）功率因数：变电站主变的功率因素取0.95，中压线路的功率因素取 0.90。
2）典型供电模型指标计算
这种模式下，如果供电区域有两座变电站，四台主变，站内使用单母分段接线，根据不同的接线模式应该分别进行计算，其结果如下：
（1）使用单联络接线模式时，主变的站间联络出线等于站间联络数；
（2）如果使用多联络接线时，发现站间联络数大于主变出线，可以重新建立联络。
4 结束语
典型网络架构接线模式改变了单纯依靠接线指导建设网架的思想，并在此基础上提出了构建典型中压配电系统供电模型的概念，也就是把中压馈线作为供电网络单元，以高压变电站当作源，它主要包括了中压网接线和变电站互联结构。在最小联络单元的主变站间联络结构优化计算结果的基础上，引入中压网接线模式，实现了模型中变电站总体供电能力水平与中压线路的负荷转移能力相匹配，为提高城市配电网建设提供参考依据。
参考文献：
[1]罗凤章．现代配电系统评价理论及其综合应用[D]．天津：天津大学，2009．
[2]孟红兵．矩阵期望与方差的若干性质[J]．陕西师范大学学报(自然科学版)，2010，38(6)：23-25．
论文作者:马燕燕
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第17期
论文发表时间:2017/11/21
标签：接线论文; 模式论文; 系统论文; 中压论文; 网架论文; 变电站论文; 结构论文; 《建筑学研究前沿》2017年第17期论文;