基于区域供电思想的模式化电网规划设计方法探讨

基于区域供电思想的模式化电网规划设计方法探讨

潘明吉

潘明吉

（国网福建永春县供电有限公司?福建?泉州???）

摘要：区域供电从各供电区域的用电需求出发，采用由下至上顺序进行电网规划设计，即先规划电压等级较低电网再规划电压等级较高电网。模式化电网规划方法在区域供电思想的基础上，采用典型供电区域电网规划方案?即供电模式?进行电网规划设计，包括纵向组合和横向优化??个过程。供电模式具有可复制性和移植性，模式化电网规划设计方法有助于电网标准化建设，可提高电网规划的效率和质量。

关键词：供电模式；电网规划；供电区域

1引言

目前电网规划设计通常以增加变电站布点及容量、供电线路回路等来满足用电需求，并对待选方案进行优选，最后形成规划设计方案，为由上至下的设计方法。以上规划设计方法按照一定的目标、方法形成规划成果，未考虑采用何种供电模式，不支持采用供电模式进行规划设计。本文从电网规划需求出发，探讨采用供电模式进行电网规划设计的可行性及方法，进而基于区域供电思想提出模式化电网规划设计方法，为供电模式的深化应用提供理论支持，为电网规划研究提供参考。

2供电模式

目前应用较多的电网建设模式为典型设计模式和通用设计模式。典型设计方案主要包括初步设计阶段的变电站典型设计方案、配电站典型设计方案、线路典型设计方案等。通用设计方案则主要包括变电站、配电站、线路等组成模块的施工设计方案。

近年来提出并得到推广应用的供电模式是规划设计阶段的典型设计模式。本文供电模式为界定了电网结构、供电单元和电网装备等供电系统主要组成要素的电网规划设计方案，深度介于电网规划与初步设计之间，属于典型设计范畴。供电模式以电网规划理论、规程规范为支撑，在电压等级匹配、供电半径优化、电网布局优化等基础上，对电网结构、供电单元和电网装备等供电系统主要组成要素进行优化配置。图1为供电模式制定方法，图2?为供电模式要素。

图2供电模式要素

3区域供电?

区域供电中的“区域”是指需要规划或建设的供电区，供电分区及一个或多个用户占用的区块、子区域。

在应用供电模式编制某地区电网规划方案时，需要以该地区用电需求为出发点。区域供电充分考虑各区域供电需求的差异化，以供电区域需求为核心制定区域电网规划方案，在各子区域规划的基础上形成全规划区的规划方案。

区域供电思想可概括为：按照区块功能、地理环境、行政区划等条件将供电区划分为不同层次、相互关联而又相互独立的供电区域；根据各供电区域的实际情况，综合考虑负荷、经济、资源、环境、技术等多方面因素，分情况采用合理的电压等级、电网结构、设备型式、生产管理及用电服务技术手段；考虑供电区域特别是相邻、相嵌套区域的供电系统的相互影响及制约因素，采用由下至上的规划设计顺序?即先规划较低电压等级电网再规划较高电压等级电网?制定各供电区域的电网规划方案，最后通过优化组合制定全供电区的电网规划方案。

电网规划设计具有以下特点：

1）电网之间相互影响又相互独立。

2）各供电区域?用户的供电系统之间相互影响又相互独立。

3）各级变电所?配电站的分布由用户?供电区域或下级电网决定。

4）电网接线?结构由上级电网及本级变电所的分布情况决定。

以上特点表明在规划某电压等级或区域?用户电网时可相对独立地规划另一电压等级或区域?用户电网，同时也表明完全可以由下往上制定电网规划方案，而电网接线特别是高压电网接线需要考虑上、下级电网布局，即在规划中需要考虑上、下级电网的相互影响。

电网规划设计特点表明从用户?区域出发采取由下至上的顺序进行规划具有理论及技术的可行性，电网规划设计实践也证明了基于区域供电的电网规划设计方法符合电网发展规律，切实可行并且易于实施。

按照区域供电思想，全供电区电网规划方案的制定包含纵向组合和横向优化2?个过程。纵向规划是从用户到供电区域，然后再到全供电区的过程，或者说从低压到中压，再到高压的过程，为组合过程；横向规划是对供电区域某电压等级规划方案的制定过程，如制定变电站分布、变电站规模及高压电网结构方案等，为优化过程。

图3为基于区域供电思想进行电网规划设计的流程。区域供电思想可为模式化电网规划提供理论支持。

图3基于区域供电思想的电网规划设计流程

3模式化的电网规划设计

3.1可行性分析

模式化的电网规划设计方法基于区域供电思想，从区域供电需求出发，选择相适应的供电模式制定电网规划方案。该方法采用由下至上的规划设计顺序，制定各供电区域的电网规划方案，进而优化组合确定全供电区的电网规划方案。

按照经济水平、负荷性质、区域功能等对供电区域?含供电分区、子区域?进行划分，并可提炼出具有代表性的典型供电区域，实际供电区域可以分解为??个或多个典型供电区域。同类型供电区由于负荷特性、供电需求等各方面与某典型供电区域相同或相近，可直接采用该典型供电区域的供电模式。因而，采用区域供电思想进行电网规划时，各区域可采用相应的供电模式同时进行规划。

3.2供电区域划分与分类

不同供电区域有不同的供电需求，不同的供电需求对供电模式有不同的要求。应用模式化规划方法编制规划方案时，需要对供电区域进行划分和分类，区域划分时应考虑与可采用的供电模式适用条件的一致性，以便进行供电模式选择。具体划分及

分类方法如下。

1）供电区域划分。

供电区域可以按行政区划、区域功能或地理方位等标准进行划分：

①以行政区划为标准进行供电区域划分。

从全国范围看，供电区域可以省、市、县为标准进行划分，在同一个县以行政区划为标准可将供电区域划分为县、乡?镇?、村??个层次的供电区域。

②以区域功能为标准进行供电区域划分。

区域功能主要有居住、工业、公共设施?包括行政办公、商业、体育、医疗、教育科研、文化娱乐及其他公共设施?、农业生产、农副业加工、道路广场、公园绿地等。以区块功能为划分标准，可将供电区域划分为居住区、工业区、行政办公区、商业区、商住混合区、医疗用地、教育科研区、文化娱乐区、农业生产区、农副业加工区、道路广场、公园绿地等。

③以地理方位为标准进行供电区域划分。

依据地理位置的独立性、特殊性等条件，可将供电区域划分为县城、城郊、开发区、乡镇中心区、乡村、自然村等。

2）供电区域分类。

供电区域划分之后，可按经济发展水平、负荷水平、负荷性质、电压等级等条件将供电区域进行分类。

如某文献按经济水平将供电区域分为A、B、C3类，如按电压等级将供电区域分为高压供电区、中压供电区和低压供电区??类。经济水平分类指标采用年人均国内生产总值、年人均纯收入，按年人均国内生产总值将县和乡镇分为A、B、C3类，按年人均纯收入将村分为A、B、C3?类，其他区域也可按经济水平进行以上分类。某区域电网肯定包括有一个或多个电压等级，其中必然有一个或多个电压等级的供电系统仅向一个区域供电，同时也存在更高电压等级的供电系统还向其他区域供电，本文将还向其他区域供电的供电系统称为电源。某供电区域均有仅向本区域供电的线路、变电站或配电站，将仅向1个供电区域供电的供电系统的最高电压称为该供电区域的最高供电电压。以低压(380/220V)?为最高供电电压的区域称为低压供电区域，以中压??(6～20kV)为最高供电电压的区域称为中压供电区域，以高压(35Kv)及以上?为最高供电电压的区域称为高压供电区域。

3.3供电模式制定

选择若干个具有代表性的供电区域，制定出该类供电区域的规划设计方案，并作为同类型供电区域的供电模式。

供电模式的制定主要考虑3个方面：

1）适用条件和范围。该方面主要考虑供电模式适用的经济水平、负荷水平、负荷性质、地理环境等。

2）典型供电区域的电压等级。根据供电区域负荷水平，按需要的最高电压等级对区域进行分类，并制定该区域最高电压等级电网的规划方案，该规划方案即为此类区域的典型供电模式。

3）供电模式的深度。电网规划方案可包括电网布局?结构、接线方式、供电单元以及装备等各方面，也可只包括其中一个或几个方面，可根据实际需要确定，较简单的供电模式可以只包括电网接线方式。为提高供电模式对具体规划方案的指导性，供电模式的深度宜适当向初步设计深度靠拢。

3.4典型供电模式的选择

根据划分后的各供电区域的相关指标?如经济水平、负荷水平、负荷性质、需要的电压等级等?选择相适应的供电模式。供电模式选择时，需要考虑以下几个方面：

1）电压等级。根据区域负荷水平确定该区域需要的电压等级，并在相应电压等级的供电模式中选取该区域供电模式。

如某工业园区需要的最高电压等级为110kV，如果只需制定110kV?电压等级电网规划方案，则直接在110kV供电模式中选取；如果需要制定110kV、10kV电压等级的电网规划方案，则需要对供电区域进行划分，并选择合适的110kV、10kV电压等级供电模式。

2）对供电可靠性、环境等方面的要求。原则上供电模式选择时需要参考同类型区域的供电模式，但由于实际情况的复杂性，可以根据供电可靠性、环境等选择与之相适应的供电模式。

3）深度和适用性。

3.5典型供电模式的应用

采用模式化规划方法进行电网规划方案制定时，包括横向规划和纵向规划2?方面，即组合和优化过程。

优化过程体现在2方面：1）同一供电区内同一电压等级规划方案的优化；2）各供电区规划方案制定后，不同供电区同一电压等级规划方案的优化。前者侧重于电网布局、设备选择，后者侧重于电网结构、局部布局和个别设备选型的调整。

组合过程也体现在2?方面：1）不同供电区的某电压等级规划方案组合为整个规划区该电压等级的初步规划方案；2）将不同电压等级的规划方案进行组合，得到包含各电压等级的电网规划方案。前者侧重于为某电压等级优化规划提供初始条件，后者侧重于各电压等级规划成果的有机结合。

以某具有高、中、低压供电区域的电网规划方案为例说明其方案制定步骤，具体内容如下：

1）将规划区域划分为若干个低压供电区?如村?、中压供电区和高压供电区?若只需??座变电站则无需划分高压供电区?。

2）对于低压供电区，根据经济、负荷等指标选择低压供电模式，并制定各低压供电区的电网规划方案。将同一中压供电区的低压电网规划方案进行组合，即可得到低压电网规划方案。由于低压电网通常不相互联络且互供电能力低、供电范围小，一般情况下不需要进行不同区域间的规划优化。

3）对于中压供电区，根据经济、负荷等指标选择中压供电模式，并制定各中压供电区的中压电网规划方案。将同一高压供电区的中压规划方案进行组合，然后结合高压变电站布局对中压电网规划方案进行优化，优化对象主要包括各回路供电范围、线路路径、形成某种接线方式的回路?即回路间联络?等，最后确定中压规划方案。

4）对于高压供电区，根据经济、负荷等指标选择高压供电模式，并制定各高压供电区的高压电网规划方案，然后结合上级电网规划方案对高压电网规划方案进行优化，优化对象主要包括各变电站供电范围、高压电网结构、高压线路路径等，确定高压电网规划方案。

5）根据高压电网规划方案对中压电网规划方案进行优化调整，确定中压电网最终规划方案，最后将低压网规划方案、中压网规划方案、高压网规划进行组合，即得到包含了各电压等级的电网规划方案。

3.6模式化电网规划设计步骤

模式化电网规划设计步骤具体内容如下。

1）按照常规电网规划设计方法收集、整理资料，然后将规划区按行政区划、区块功能、地理环境等条件将其划分为不同层次、相互关联而又具有独立性的供电区域，并进行负荷预测。

2）选择与各供电区域相对应的供电模式。

3）将选定的供电模式与各供电区域实际情况相结合，制定各电压等级电网的具体规划方案。

4）将各供电区域规划方案进行组合优化，制定规划区的电网规划方案，并对各供电区域的规划方案进行调整，调整方法如下：

①先将某中压供电区域包括的各低压供电区域电网规划方案进行组合，并确定配电变压器的分布情况。若只需制定低压电网规划方案，则不需进行以下各步骤。

②根据配电变压器的分布情况，对该中压供电区的中压电网规划方案进行优化，并对各低压供电区域的电网规划方案进行调整。

③重复①、②，制定所有中压供电区域的中、低压电网规划方案。若只需制定中、低压电网规划方案，则不需进行以下各步骤。

④将某高压供电区域的各中压供电区的电网规划方案进行组合，并对上级变电站布点、供电范围及主变容量等进行优化。

⑤重复④，制定所有高压供电区域的变电站规划方案，并对各中压供电区域的中压电网规划方案进行调整。

⑥依据高压变电站规划方案，提出高压电网的上级电网规划建议，并制定高压电网接线方案。

⑦形成包括不同电压等级涉及电网布局、供电单元和电网装备各要素的电网规划方案。

3.7模式化电网规划设计方法的特点

模式化电网规划设计方法与传统电网规划设计方法既一脉相承，又具有自身特点：

1）模式化电网规划设计方法根据区域、用户实际情况选择合适的供电模式形成电网规划方案，是一种由下至上或电压等级由低到高的电网规划设计方法。

2）模式化电网规划设计方法采用纵向组合、横向优化的方法实现全地区的电网规划方案编制，符合电网建设的规律。

3）对相同、相近的供电区域采用相同的供电模式，符合电网规划的精细化管理、集约化发展的要求，可以促进电网标准化建设。

4）可提高电网规划设计效率和规划质量，并可拓展现有电网规划边界。

4结论

1）基于区域供电思想的电网规划设计方法，采用由下至上的规划顺序，从供电区域出发制定区域电网规划方案，依据供电区域的供电需求、特性选择同类典型供电区域的供电模式，在各供电分区规划的基础上形成全规划区的规划方案。

2）区域供电思想及模式化电网规划方法具有理论及技术的可行性，符合电网规划规律，且易于实现。

2）作为典型供电区域电网规划方案的供电模式，具有可复制性、移植性，可以应用到相同类型、相似供电区域的电网规划设计中。

参考文献

[1]肖峻，罗凤章，王成山，等．电网规划综合评判决策系统的设计与应用[J]．电网技术，2005，29(2)：9-13．

[2]孔涛，程浩忠，李钢，等．配电网规划研究综述[J]．电网技术，2009，33(19)：92-99．

[3]朱旭凯，刘文颖，杨以涵．综合考虑可靠性因素的电网规划新方法[J]．电网技术，2004，28(21)：51-54．

[4]盛万兴，向驰，赵冲．新农村变电站典型设计[M]．北京：中国电力出版社，2008：1-10

作者简介

潘明吉，男，1985年7月，汉族，本科学历。籍贯：福建泉州永春；工作单位：国网福建永春县供电有限公司，主要从事配电网电力规划、配电网前期管理等。