摘要：随着新市镇社会经济和负荷的快速增长，对配电网优化及运行提出了更高要求。考虑负荷特性，提出了配电网网架优化方案。首先，对功能型新市镇进行特征分析并分类；然后，从变电站互联模式和中压接线模式，研究配电网供电模式，并研究不同主变容量、主变理论负载率对配电网网架优化和变电站供电能力的影响；最后，选取多类型新市镇进行实例分析，建立了考虑负荷特性的新市镇配电网远景目标网架。通过相关技术指标计算分析，验证了所提优化方案的可行性和必要性。
关键词：配电网；网架；模式优化；分析；研究
前言
随着我国城市化进程的加快，各大、中城市中心城区10 k V 配电网网架结构已难以适应日益增长的负荷需求，亟待对中心城区配电网网架结构进行优化改造。针对中心城区负荷密度高、增长迅速等特点，提出主变压器互联结构模型，并考虑以K型站为主的接线模式，构建了适合中心城区的10k V 配电网网架模型。研究成果可为中心城区 10 k V 配电网远景目标网架规划提供参考。
一、10 kV配网网架模式及其规划方法的研究现状
目前，配网网架模式规划的方法可大致分为3类：1）传统的逐步扩展法。该方法为电网规划部门的常用方法，主要以满足经济要求为目标，即主要根据经济性来选择网架模式，而将可靠性分析作为一种后校验计算。这种方法无法获得经济性、可靠性以及其它属性的综合最优方案[1]。2）以可靠性为主要目标的规划方法。在欧美发达国家多采用这种方法。提出了一种以提高可靠性为目标，同时考虑电力设备成本最小化的方法。这类方法在我国用得较少，一般仅用于网架的局部扩展，不适于网架的整体规划。3）满足一定可靠性要求的规划方法（可靠性指标为其约束条件）。通过列出不同方案的供电成本曲线图（横坐标为可靠性，纵坐标为供电成本），得出在满足一定可靠性要求条件下的最优网架模式的规划方法。但该方法不能灵活地处理规划方案经济性和可靠性之间的关系，无法获得最佳的综合效益方案。以上3种规划方法都在某种程度上达到了决策者对网架模式某一方面的要求，但一些缺陷表现明显，在最优化计算时，存在计算量太大，目标函数不易处理的问题。由上可见，配电网网架模式的规划方法还应进一步的研究，需要更全面的技术经济比较内容，需要多属性多目标的综合分析方法。
二、主变压器互联模型
目前，中心城区常用的配电网变电站有110/10 k V和35/10 k V 2种，变电站主变压器数量一般为2~3台。变电站主接线、互联数量、站间联络、扩展模式等是配电网变电站联络主要考虑的问题。在区域电网供电中，通常不是由单一变电站供电，而是由不同变电站互联，实际电网中变电站间的联络问题复杂且多样化，是配电网优化的难点。近年来，国家电网公司对供电块及变电站互联开展研究，起到了一定的作用，但是在实际应用中还存在一些问题。考虑到变电站间联络的供电可靠性及可扩展性，本文以三变电站互联为例对主变压器互联模式进行分析。假定双主变压器变电站站内低压侧采用单母线分段接线，三主变压器变电站站内低压侧采用单母线四分段或单母线六分段环式接线，并假定任一主变压器故障后其负荷能够平均转移至相联络的变电站。
三、网架模式规划内容的研究
在进行网架模式的技术经济比较时，不仅要考虑当前的效益和技术指标，还必须考虑城市规划和未来配网升级的因素，应全面地评价网架结构的优劣。按综合分析考虑，应从以下4个方面进行技术经济比较。
1）技术性。选择网架模式时，对技术性方面的考虑主要指可靠性的高低、电压质量的优劣、电力电量是否平衡以及备用电量是否充沛。其中可靠性是最主要的因素[2]。
2）经济性。选择网架模式时，对经济性方面的考虑，主要指供电成本的多少。
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3）可实施性。选择网架模式时，可实施性方面主要考虑哪种模式更容易规划，更便于远近结合（既节能，又更便于新接入负荷和负荷的增加等），更便于实施（更节约线路走廊资源，占地面积更小、更满足市政的要求等）。
4）可发展性。选择网架模式时，可发展性主要考虑哪种模式更便于管理、运行、维护、操作和检修，更便于今后自动化升级及配网自动化改造，更利于提高工作效率。
四、10 k V 配电网接线模式优化
（一）以K型站为主的接线模式
由于K型站接线方式清晰、灵活，出线带继电保护，且10kV母线带自切，故障点容易判断，可较快实现负荷转移，具有较强的负荷释放能力等诸多优势，因而受到广泛关注。在优化10kV配电网网架结构的过程中，K型站起到了“中介点”的作用，尤其在负荷相对集中的地区，可充分释放35kV或110kV变电站的供电能力，解决变电站仓位不足的矛盾。以二进线K型站和二供一备K型站为例。二进线K型站为2路电源进线，若考虑满足“N-1”原则，每回进线的理论负载率为50%。标准型二进线K型站适用于负荷比较分散的供电区域，其接线模式如图2所示。二供一备K型站共有3路电源，其中2路为工作电源，1路为备用电源。在满足“N-1”原则下，二供一备K型站的2路工作进线负载率可达100%，提升了进线电缆的有效利用率，供电可靠性明显增强。
（二）网架结构模式优选的综合赋权法实施步骤
基于综合赋权法和10 kV配网网架模式技术经济比较的分析，可得出采用综合赋权法进行10 kV配网网架模式规划的步骤：1）建立最优化计算的数学模型。2）求出不同网架模式方案的各属性值的大小。根据各属性值的大小得出决策矩阵。3）根据公式（1）和公式（2）对决策矩阵规范化。4）根据规范化了的决策矩阵，用主观赋权法求出主观权值，用均方根客观赋权法得出客观权值。主观权值和客观权值是计算综合权系数的基础数据，它们将和程度因子一起来确定综合权系数。5）由主观权值和客观权值以及各属性值大小求出程度因子。在求出了主观权值和客观权值之后，还不能直接求出综合权系数。因为各个权值的重要程度不一样，不能主观地认为主观权值和客观权值各取一半就是综合权系数，而应根据公式（5）和公式（6）求出程度因子α和β，以得出科学的综合权系数。6）根据公式（3），用主观权值和客观权值以及程度因子这些数据求出各属性的综合权系数。
（三）典型10kV电缆网接线模式
商住型中心城区主要以电缆网为主，本文着重对商住型中心城区10kV电缆网架提出优化接线模式。单辐射接线的故障影响范围较大，供电可靠性较差，一般用于供电可靠性要求不高的地区，线路最高负载率可达100%；单环网接线可靠性较高，接线清晰、运行比较灵活，线路最高负载率可达50%；双环网接线可靠性高，适合对可靠性要求较高的商业区，线路最高负载率可达66。7%；“N-1”主备接线可靠性很高，随着N值的不同，其接线的运行灵活性、可靠性和线路平均负载率均有所不同，线路最高负载率与“N”有关。
总结
本文根据电网的负荷特性，研究了配电网网架优化，将提出的配电网供电模式应用于新市镇配电网实例优化，验证了优化方案的可行性和必要性，从而指导城市配电网建设及优化过渡。
参考文献：
[1]周江昕，余浩斌，吴万禄.考虑负荷特性的新市镇配电网网架优化研究[J].电力与能源，2017，38（01）：16-20.
[2]郑贺伟，俞集辉，孙渝江.10kV配电网网架结构模式优选的综合赋权法[J].重庆大学学报（自然科学版），2016，（07）：41-45.
论文作者:陈伟
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/29
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