《电力系统规划》第10章

电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院第10章配电网规划配电网规划的特点与模型变电站站址确定配电网规划的主要内容配电网规划的具体步骤电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院10.1配电网规划的特点与模型1.配电网规划特点(1)接线模式多样，呈辐射状结构运行。(2)电源供应的不确定性。(3)环境对配电网络的要求，如外形协调、电磁干扰、入地化等。(4)政策法规的变化如用电制度的规定，利率的调整及变化，规程、导则的变化，各种运行参数的调整等。电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院2.配电网规划模型可从以下几个角度进行考虑：(1)时间角度静态负荷子系统静态负荷整体系统动态负荷子系统动态负荷整体系统物理结构角度变电站子系统配电线路子系统电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院(2)经济性和可靠性角度确定性模型：只考虑经济指标。可靠性模型：考虑成本和效益。(3)目标角度单目标模型多目标模型(4)灵活性角度确定性不确定性电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院3.配电网规划流程•配电网络规划的内容主要包括以下几方面：(1)负荷预测外推法和仿真法(2)确定网络的系统模型采用架空线还是电缆、导线截面大小、网络接线方式等(3)效益评估经济效益评估电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院•配电网规划的流程如下：(1)原始资料的收集准备用户用电需要、用户电压要求、用户供电可靠性要求、用电负荷分布、变电站站址要求、地区环境要求、现有配电网的改造计划、输电网规划。(2)确定可能的配电规划方案包括配电电压和配电方案(3)经济性评价(4)确定最佳配电规划方案电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院10.2变电站站址确定•变电站站址选择工作可分为规划选址和工程选址两个阶段。选址时需要明确变电站在系统中的作用，是系统枢纽变电站、地区重要变电站或一般变电站中的中间变电站、终端变电站、开关站、企业变电站还是一次变电站。电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院变电站的站址选择基本原则•接近负荷中心；•使地区电源布局合理。•高低压各侧进出线方便。•站址地形、地貌及土地面积应满足近期建设和发展要求；•确定站址时，应考虑其与邻近设施的相互影响；•交通运输方便；•其他：所选站址应具有可靠水源，排水方便，并且应满足施工条件方便等。电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院10.2.1变电站数量及容量的确定n——变电站数量P——为水平年的负荷需求k——为容载比SΣ——为现有变电站容量总和SN——为标准变电站容量电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院•对于配电变压器的选择，可用各地块中期负荷预测的结果，考虑变压器的利用率和功率因数。在考虑原有配变的基础上，可确定各地块中对应布置的变压器的容量。•对于居民生活区内的10kV配电变压器，其容量一般统一为250、400、500、630、800kV·A。•对于35kV电力变压器，容量一般使用16、20、3l.5MV·A。•变压器台数至少选定为两台，以满足“N-1”原则”。电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院10.2.2变电站选址优化一.建立目标函数1.单源连续选址单源连续选址是在某一变电站供电范围一定的情况下如何确定变电站站址的方法。•在建立模型时，基于不同的目标所建立的模型不同。•设待求变电站的站址坐标为(u,v)，城网中10kV各负荷点的坐标为(xi,yi)。电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院(1)等负荷原则•n为该变电站所供负荷点的个数。•这种模型适用于负荷相差不大，年耗电量基本相同的场合。例如住宅区，对于区域规划中负荷不确定的场合，采用这种模型较为简单、直观。niiiyvxuC12122min电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院(2)初投资最小原则•该模型是将有色金属消耗最少作为主要因素，忽略了敷设电线电缆的土建投资等费用，该方法尤其适用于铜芯电缆消耗量大的场合。niiiiyvxuSC12122min电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院(3)负荷矩最小原则•该模型是基于单位电力负荷路径最短设计的，它接近于初投资最小原则，并考虑到降低线损，该模型在确定负荷中心上应用较为普遍。niiiiyvxuPC12122min电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院(4)网络运行费最小原则•n为该变电站所供负荷点的个数。•Pi：各负荷点功率(kw)。•βi：单位距离、单位负荷的费用系数。•这种模型主要适用于各负荷点年最大计算负荷运行小时数相差很大的情况。niiiiiyvxuPC12122min电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院2.多源连续选址•多源连续选址是在一个规划区中同时确定几个变电站的站址。•它的模型与单源连续选址相对应。•设所研究的问题有m个变电站，向h个负荷点供电，则基于等负荷、初投资最小、负荷矩最小原则以及网络运行费最小原则的多源连续选址目标函数分别为:hiijijjimjyvxuC121221min电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院hiijijijimjyvxuSC121221minhiijijijimjyvxuPC121221minhiijijiijimjyvxuPC121221minmjjihits1),...3,2,1(1.电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院二、优化计算1.单源连续选址优化计算（无约束优化问题）确定了基于负荷矩最小原则的单源和多源连续选址数学模型之后，就可以确定模型的算法并进行编程，以求得城市配电网中一定负荷水平下的最佳变电站站址。设212121yvxudi电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院欲求最佳变电站站址，即可对u、v求偏导数，并使之为0，则有：niiiniiiidPdxPu11///niiiniiiidPdyPv11///电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院2.多源连续选址优化计算（有约束优化问题）（1）求变电站个数及供电半径面积为A的供电区域上的变电站个数单位面积上变电站个数设一个变电站的平均供电半径为r时可求得平均供电半径为SAKN/SKANn//2/1rnKSr/电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院（2）对m个供电区域进行单源连续选址，确定出m个待选变电站的初始站址；（3）将已有的变电站替换新选的变电站（与之最接近的）；（4）计算每个负荷点到各个站的负荷矩；（5）选出负荷点i到电源点j的最小负荷矩：该电源点对应的变电站就是负荷点i在理论上的最佳电源点。mjhidPFjiij,...2,1;,...,2,1min电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院（6）将h个负荷点按最佳电源点形成的集合重新分组，若负荷点i的归属没有变化，则按分组结果为各个电源点设置相应的变电站；若分组时负荷点i的归属发生了变化，则返回到步骤（2）重新计算站址，直到负荷点符合最佳电源点条件即：该负荷点到其所属的变电站负荷矩最小才能结束选址工作。电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院10.3配电网的接线模式选择网络接线模式时一般需要考虑如下因素：•安全可靠性。•经济性。•灵活性。•延续性。•可发展性。•运行管理方便及操作简单。•其他。电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院1.高压配电网接线模式单侧电源3T接线：主要优点是简单、投资省，有较高的可靠性。设备利用率比较高，变电站可用容量为67％。变压器高压侧为线路变压器组接线，架空线和电缆线均适用。电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院•具有中介点的放射状接线•该接线使离电源点比较远的变电站可以通过中介点获得电源，减少了电源的出线仓位。电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院三回路全放射状接线•因为采用了三回电源对某一个变电站供电，考虑到现在的电力设备本身可靠性较高，因此该接线模式的可靠性可以满足城市供电。电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院•单环形接线•该接线的供电可靠性满足n-1原则，设备利用率为50％。电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院•4×6网络接线电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院•双侧电源单断路器手拉手接线电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院2.中压配电网接线模式•单电源辐射状接线电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院不同母线电源连接开关站接线电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院•双电源手拉手环网接线电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院•双电源手拉手双环网接线电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院“3-1”主备接线电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院10.4配电网规划的主要内容•所需资料及历史数据的收集•功能块的划分•负荷预测•分割供电区域•配置主干线路•电缆通道规划•费用估算电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院•规划的电气计算豆可靠性计算•无功补偿规划•继电保护、通信及自动化规划•经济分析•配电可靠性估计•分年度安排•优化方案比较电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院10.5配电网规划的具体步骤1.分析配网现状（1）取得原始数据及规划数据，包括电网结构、负荷情况、原电网N-1下的供电可靠性，故障下转供负荷的能力，导线截面积，正常运行时线路电压水平，绝缘水平等。（2）划分好功能块、地块并进行编号。电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院2.准确进行负荷估算•要求必须采用多种科学的计算方法，根据地区历史负荷，经济发展情况进行预测。•还应考虑负荷同时率和变电站同时率。3.分析电力平衡，制定规划具体方案•应结合主网规划按目标年分阶段分区进行电力平衡，应与地区经济建设发展同步并适当超前。•根据预测的负荷水平，分布情况及电力平衡预测结果，提出变电站站址及线路路径方案。多次选优逼近，最终确定可行站址及网架结构。电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院4.科学计算分析，验证规划方案在规划布线上，用最小路径，最少线路，给定负荷率，N-1原则。线路配置或许可条件，通过科学计算软件进行计算，完成规划布线。进行线路短路电流，无功容量配置，线路电压等计算。必要时进行稳定校核电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院5.统筹推进配电网自动化改造•进行无功及电压控制规划与继电保护及配电自动化规划，逐步提高配网自动化建设水平。6.进行投资估算及重要指标的对比•注重投资效益理念，实现投资效益最大化。•需要运用经济学方法，对规划的投资，社会效益进行评价分析。•选取优化可行方案电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院电力系统规划第10章湖南工业大学电气与信息工程学院