摘要：网格化最先在城市管理中提出并应用，是一种化大为小、责任主体更清晰、目标对象更明确的方法，有利于应对越来越复杂的管理局面。目前，深圳F区的配电网发展进入了瓶颈期，变电站出线间隔紧张、电缆沟容量不足、馈线接线方式复杂、设备量庞大等成为了配网规划和运维的难点。为更好应对这些问题，F区供电局借鉴城市管理的经验，结合实际，提出了套餐制的配电网配网规划运维网格化方法。
关键词：网格化，配电网，规划，运维，套餐制
0 引言
网格化作为一种管理思路方法，最先在城市管理中提出并试点。它主要是为了解决城市快速发展带来的管理对象数量大、复杂程度高、信息量剧增和老旧基础设施制约城市发展等问题。而配电网作为城市发展的重要一部分，面临着类似的问题，网格化可以给配电网的规划、运维带来帮助。
1、配网规划运维现状
目前，F区配网的规划上主要面临以下难题：
①变电站出线间隔紧张与现存馈线利用率低相互矛盾
以东片区为例，共179回公用馈线，2014年98%的馈线的年平均负载率在40%以下。再从装见配变容量分析，74%的馈线的装见配变容量在9MVA以下，按设计惯例（工业负荷馈线容量按10MVA、居民负荷馈线容量按15MVA设计、混合负荷酌情增减）判断，该部分馈线并未充分利用。
②接线方式复杂，配网自动化建设反复
表1 东区馈线组接线方式统计
如上表1所示，东区的馈线中，有42.7%的馈线处于多联络接线方式中，且这些馈线在逐步的调整建设中，而前期被设置为关键节点而进行了配网自动化改造的设备，由于得不到科学的规划，在后期调整过后的馈线组中并非关键节点，往往再产生新的关键节点，不得不再进行配自建设。
③新增负荷接入不科学，走线迂回，电缆通道紧张
早期由于缺乏科学的负荷接入点设计，新增的负荷往往就近或者备用点接入，容易出现走线迂回的情况，并且占用了大量的电缆沟空间，不利于电缆沟的散热、降低电缆载流量，并且在电缆沟出现险情时，容易进出电源均受影响。
仔细分析以上问题，主要是因为早期规划没有做细致，即规划对象过于宏观、对象不明确，导致分类粗泛、规划未对症下药。
2、网格化原则及其方法
为解决以上问题，网格化应用在配电网规划运维中须坚持以下三个原则：
①按一定的标准进行划格，做到物以类聚；
②对各类网格进行深度分析，定制多种规划发展套餐；
③网格是动态的。具体而言如下：
2.1 按标准划格
首先，按照区域发展程度进行划格，便于从主网层面进行规划。如F区各区域的发展程度自东往西越成熟，大致可分为西中东三片区。成熟网格负荷增速慢，新兴区域负荷增速快，因此，在主网规划层面首先考虑西区。
其次，根据用电性质、可靠性需求进行划分网格。商业圈以商业用电性质为主，对供电可靠性需求高，同时电费收益高，而居住圈以居民用电为主，对供电可靠性需求相对较低，电费收益也相对较低。以此为依据同时兼顾道路设施进行再次划格，面积大约1km2。
2.2 深度分析并概括规律，定制网格发展套餐
2.2.1针对每个网格，重点分析以下内容：
①网格的装见配变容量、电源供给情况、馈线负载利用率以及未来10年负荷预计增速之间的关系。
②网格供电可靠性现状、网格接线方式理论可靠性极值、用户对可靠性的需求之间的关系。
③网格资产运维成本、风险分析，确定哪些设备需要重点关注、监测或者修理更换。
2.2.2在此基础上，进行归纳总结，可得出三方面的多种套餐：
对于电源，可有三种套餐：①新建变电站；②新出馈线；③网格间调荷；④退出馈线。
对于可靠性可通过7种套餐解决：①单环网不带配自（指配网自动化，下同）；②单环网带配自；③二供一备不带配自；④二供一备带配自；⑤三供一备不带配自；⑥三供一备带配自。此外还可以考虑其他接线方式，如⑦重要用户的备自投接在两个主干之间。
对于资产运维风险，可通过四种套餐解决：①加强巡视；②加强监测；③修理；④ 更换。
由此，在分析每个网格时，对照以上三方面各个套餐的标准，即可得出本网格“电源+网架+运维”的发展策略。
3、网格化在现实中的应用
为更好说明网格化的方法，本文将以实际应用为例进行说明。
3.1 划格
在对区域发展程度比较之后，将F区初步划分为三个片区（大网格），分别为东、中、西三个片区，其发展程度分别为成熟区、发展区、新兴区；再此基础上再进行进一步的划格，结合F区十二五规划、现在的用电性质等进行划分，F区区初步划分为44个网格，并逐一进行命名、编号和说明，如TXL网格，编号为013。
3.2 分析网格
3.2.1对大网格进行分析
这里主要对三个片区进行负荷需求与电源供应的匹配预测。预测如下：
表2 F区三片区电源、负荷情况表
由上表2可知，未来5年内，主网规划建设上应向中区、西区倾斜，其中中区负荷需求大，西区的变电站布点不合理，大部分负荷由中区的变电站供给，须尽快在西区投运新的变电站解决结构性问题。
3.2.2对小网格进行分析
在进行大网格的初步分析之后，需要再以小格为单位进行更透彻的分析。下面以TXL网格为例说明。
TXL网格地理位置如有图所示，由HL路（北）、HLZ路（东）、SNZ路（南）和SBZ路（西）围成，供电面积约0.82km2。并且，TXL网格是机关事务局、党政、政协等重要用户所在地，这些用户对可靠性、供电质量要求都较高。
⑴网格的电源
以该网格的负荷中心为原点，寻找电源圈，如下图1所示。
图1 TXL网格电源点分布图
首先是该网格的电源状况。以负荷中心为原点、半径0.2km内有1座110kV变电站，半径0.6km圆内有3座变电站，半径1km圆外有ZH站、HQ站等。网格内部拥有一座变电站。因此，该网格的电源满足《中国南方电网城市配电网技术导则》中的“组成环网的电源应分别来自不同的变电站或同一变电站的不同段母线”的要求。
图2 电源选择示意图
其次，是电源的选择。如上图2所示，对于负荷C而言，其内部的故障概率是一定的，它距离电源1和电源2的距离分别为A和B（其中A>B），那么由电源1供电时的故障概率大于电源2供电，因此，首选电源2作为主供电源，电源1作为备供电源。在本网格中，尽量选择TXL站作为主供电源，GC站、YN站作为备供电源。而现状存在电源点舍近求远的情况（ZH站F67和HQ站F10），将故障概率提高了。
最后，负荷缺口问题。
该网格现由12回馈线供给，混合负荷，按设计指导准则，每回馈线装见配变容量可达12MVA，则该12回馈线可供给144000kVA（=12×12MVA）的负荷。目前，该网格共有设备容量为37990kVA，2012年最大负荷为8261.98kW。根据F区土地资源规划，该区域未来5年内有大家乐旧改计划，增加容量约为7000kVA，其余负荷处于自然增长趋势，增长率约为4%（按2010-2014年数据统计）。则5年后，该网格的最高负荷预测值为10051.96kW（=8261.98kW×（1+4%）5），若按变压器负载率为50%、功率因数为0.9计算，则需要的容量为22338kVA（=10052/0.9/0.5）<现装机容量37990kVA，因此未来5年内，该网格的装见配变容量应为44990kVA，电源是满足其发展需求的。
综上分析，该网格在电源上有以下特征：
①电源点充足，满足“组成环网的电源应分别来自不同的变电站或同一变电站的不同段母线”要求，但冗余量过大；
②电源选取上，有2回馈线存在舍近求远问题，增加了设备故障概率；
③目前电源供给能满足未来5年负荷增长需求。
⑵网格的可靠性
TXL网格内的12回馈线的接线方式如下图3所示，为多联络、开关站形式。下面进行可靠性方面的分析。
图3 TXL网格接线方式现状
首先，对这种接线方式进行可靠性理论估算（采用单一设备故障遍历法，相关参数见下表），其可靠性为99.9951436%，其中这个接线方式中有33个节点（含节点间电缆）为非本网格节点，它们对可靠性的影响为0.0011902%，如果剔除这几节点，则可靠性可达99.9963338%。
其次，该网格中的重要用户电房共7间，其中4间的环网柜装设有备自投装置，严重制约了馈线的充分利用，同时造成运维的极大困难。
最后，该网格的大部分公用设备已进行过配网自动化改造。
⑶资产情况
对该网格的各种设备按设备选型、投运年限等方面进行统计分析，得出：
①尚有2台专用、1台公用变压器为高损S7型变压器；
②S7型公变数量为1台，且运行年限已接近20年（报废年限），建议立项更换为低损耗变压器；
③11台半绝缘环网柜，重点检查是否因凝露出现电缆终端头放电现象；
④7台低压柜属于PGL等老旧敞开式柜体，容易出现小动物误碰等现象，须重点检查有无小动物进入；
⑤9台低压柜投运时间在15-20年接近报废年限，须重点关注放电情况；
⑥14段电缆投运时间在20年以上，需要重点关注局部放电。
3.3制定网格发展策略
完成网格分析后，对比先前制定的套餐，在结合实际，可以得出以下三方面的网格发展策略：
3.3.1 电源发展规划
鉴于TXL网格在电源方面具有“电源冗余、舍近求远和增速缓慢”的特点，可将套餐②、③和④结合起来使用，退出ZH站F67等4回馈线，从SG站新出1回馈线，并通过接线方式的调整，将ZH站F04等的供电范围限制在自己的网格中，最后，TXL网格只剩下7回馈线供电，可供给容量为84000kVA（=12MVA×7），能满足短期内大家乐改造的负荷突增，也能在长期内满足负荷增长需求。具体的供给方式见下文中关于接线方式的规划。
3.3.2 网架接线方式规划
对照可靠性套餐，结合该网格实际，采用套餐⑥和⑦，形成一组三供一备接线方式，该网格中的4个备自投用户由3回专线供给，并从三供一备馈线组的切换柜中取备用电源，如此，备自投用户便不会扰乱其他用户的运行方式。如下图4所示为规划的接线方式，其中蓝、绿和红色为主供线路，灰色为备供线路，黑色为备自投专线。
图4 TXL网格接线方式规划图
3.3.3 设备运维对策
由于尚无设备超过报废年限和出现问题，因此设备资产运维对策采取套餐①和②，即加强巡视和监测。
4、总结
综上述所，通过套餐制的网格化方法，能够对特定的小网格的电网进行深入的分析，能够有效解决变电站出线间隔紧张、馈线接线方式复杂、设备量庞大等问题，使得配网规划运维的决策和实施有针对性。未来将这种方法计算机化，可以更加快速、动态地调整策略，使配网规划和运维更加自动化、智能化。
参考文献：
[1]李东，田强.中压配电网网格化规划方法研究[J].电工电气，2014，（7）：5-7.
[2]姚刚，仲立军，张代红.复杂城市配电网网格化供电组网方式优化研究及实践[J].电网技术，2014，38（5）：1297-1301.
作者简介
程武平（1986-），男，工程师，本科，从事配电网规划工作。
张钰姝（1981-），女，工程师，研究生，从事配电网规划工作。
论文作者:程武平,张钰姝
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/15
标签：网格论文; 电源论文; 负荷论文; 接线论文; 变电站论文; 方式论文; 套餐论文; 《基层建设》2018年第34期论文;