城市配電網(wǎng)規(guī)劃中的若干問題探討

【摘 要】長期以來，電力建設(shè)存在\"重發(fā)、輕供、不管用\"問題，致使配電網(wǎng)絡(luò)十分脆弱落后，主要表現(xiàn)在：網(wǎng)絡(luò)混亂薄弱；裝備陳舊落后；供電半徑太大；導(dǎo)線截面太小；絕緣水平低；無功補償嚴重不足；配電變壓器容量不足；自動化水平極低等。

【關(guān)鍵詞】城市配電網(wǎng)；規(guī)劃；問題探討

1 配網(wǎng)現(xiàn)狀

本文根據(jù)上述城市配電網(wǎng)在生產(chǎn)和運行中所存在的種種不足，分析了存在上述不足的原因，并就城市配電網(wǎng)規(guī)劃中應(yīng)注意的幾個方面，提出了解決辦法和措施。

2 配網(wǎng)一次規(guī)劃

目前一般城市配網(wǎng)結(jié)構(gòu)普遍比較混亂，根本原因就是配網(wǎng)建設(shè)缺乏規(guī)劃指導(dǎo)的結(jié)果。以往由于資金嚴重不足，無法統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)，負荷一上來，就近拉一條線，臨時應(yīng)付，造成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)混亂，不僅所投資金難以發(fā)揮應(yīng)有效益，有時反而給電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行帶來麻煩。配網(wǎng)一次規(guī)劃主要是配網(wǎng)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃，應(yīng)具有前瞻性、可靠性和可操作性，配網(wǎng)規(guī)劃中所要考慮的問題主要有如下幾個方面。

2.1 供電區(qū)域電力電量預(yù)測和平衡問題

電力需求預(yù)測，一般是按照分區(qū)、分年度的模式進行。分區(qū)根據(jù)規(guī)劃所轄的范圍有大有小，一般110 kV及以上電壓等級的主網(wǎng)規(guī)劃按鎮(zhèn)區(qū)、市區(qū)分區(qū)；10 kV及以下配網(wǎng)按鎮(zhèn)區(qū)、工業(yè)園或有重要點負荷的地段分區(qū)。電力電量的預(yù)測時段，一般按年段進行，特殊分析要考慮夏季、冬季的典型日負荷曲線以及年最大利用小時數(shù)。

電力電量需求預(yù)測，還要考慮地方經(jīng)濟發(fā)展和全社會生產(chǎn)總值，對各產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟狀況和用電量進行分析。

供電區(qū)域電力電量平衡，要考慮地方電廠的裝機容量數(shù)和電廠可利用容量，分析以各級電壓等級接入系統(tǒng)的電廠容量規(guī)模等，以求得網(wǎng)電和地電的平衡。

在電網(wǎng)規(guī)劃中，所用的電力負荷預(yù)測方法有三類。

第一類：電力彈性系數(shù)法、回歸分析法、產(chǎn)業(yè)及生活用電單耗法等。

第二類：網(wǎng)格法、年平均增長率法、負荷密度法等。

第三類，為適應(yīng)負荷快速增長所采用的方法：經(jīng)濟模型預(yù)測法、時間序列法、S曲線法、模糊理論法、灰度理論法、綜合法等。

上述各種預(yù)測方法各有特點，有的適合短期（一年或兩年）預(yù)測（如年平均增長法等）；有的適應(yīng)中期（5年左右）預(yù)測（如時間序列法、S曲線法、模糊理論法等）；有的則適應(yīng)長期（10年以上）預(yù)測（如負荷密度法、網(wǎng)格法、人均電力增長法等）。

2.2 與主網(wǎng)規(guī)劃協(xié)調(diào)問題

10 kV及以下的配網(wǎng)規(guī)劃與110 kV及以上的主網(wǎng)規(guī)劃的協(xié)調(diào)問題，十分重要。

2.3 配網(wǎng)結(jié)構(gòu)問題

配網(wǎng)結(jié)構(gòu)對供電可靠性起關(guān)鍵作用，城市配網(wǎng)結(jié)構(gòu)必須重點考慮負荷轉(zhuǎn)移能力。對于一般城市可以采用環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，即手拉手方式或?qū)┓绞剑容^簡單易行，電網(wǎng)可靠性和安全運行水平較高，可達到\"Ｎ-1\"，負荷轉(zhuǎn)移率可達到50%。對于可靠性要求更高的，可以采用雙回線加備自投結(jié)構(gòu)，但投資可能翻倍。值得注意的是，一個城市的配網(wǎng)結(jié)構(gòu)不能太復(fù)雜，應(yīng)該盡量簡化，結(jié)構(gòu)形式最好不要超過兩種，而且要以一種為主。如果結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，容易引致運行和調(diào)度的誤操作，結(jié)構(gòu)越簡化，運行維護越方便，可靠性也就越高。

2.4 配網(wǎng)站點分布問題

這方面點多面廣，主要是供電范圍的劃分，路徑的選擇，開關(guān)站、配變的選址等。路徑和配變的選取合理與否，對供電半徑起著決定作用，對此必須引起足夠的重視，值得化大量時間精力去做這些前期工作，如不做好這方面的工作，后面的努力將會事倍功半，且會造成投資的浪費。做好這些工作，必須和城市發(fā)展規(guī)劃緊密結(jié)合，不僅要以經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃和城市用地規(guī)劃來進行負荷預(yù)測和負荷分布，劃分供電區(qū)域，確定導(dǎo)線截面、開關(guān)站規(guī)模和配變?nèi)萘浚瑫r還要與城市建設(shè)規(guī)劃相配合，確定線路走廊、開關(guān)站和配變位置。隨著城市現(xiàn)代化發(fā)展，架空線、柱上開關(guān)、桿上變壓器必然越來越被地下電纜、開關(guān)站和箱式變壓器所取代，因此和城建部門積極合作，并要求城建部門一旦有市政土建工程就應(yīng)及時通知供電部門，擬定方案，及早預(yù)留電纜溝道以及開關(guān)站、箱式變壓器和電纜分接箱位置，且要有足夠的裕度。這些位置的選取是比較靈活的，如人行道綠化帶、停車場或大樓間的角落，都是相當理想的地點，不需征地、蓋房，大大節(jié)省投資。現(xiàn)時城網(wǎng)的配變常有超負荷情況，主要是因為配變的布點少，供電半徑過長，在樓宇建成使用后就難以再有位置增加配變，所以應(yīng)提前與政府規(guī)劃部門溝通，要求在小區(qū)住宅或樓群內(nèi)應(yīng)規(guī)劃好配變點，供電部門在報裝時嚴格把關(guān)，防止出現(xiàn)超負荷情況。

2.5 配網(wǎng)無功優(yōu)化問題

長期以來，由于資金和體制的原因，我們只顧及線路、開關(guān)、變壓器這些配網(wǎng)基本元件的建設(shè)，這僅滿足能夠用上電這點基本要求，對于電壓質(zhì)量、電網(wǎng)損耗等問題則無暇顧及。據(jù)調(diào)查，有的配變功率因數(shù)低于0.6。隨著時代的前進，現(xiàn)在城市的用電性質(zhì)已有了很大的變化，以前主要以白熾燈、電飯堡、電風(fēng)扇為主，所以其功率因數(shù)都較高，而現(xiàn)在日光燈、電機、冰箱、空調(diào)等已占了很大的比重，而這些電器的功率因數(shù)都較低，因此近年來的自然功率因數(shù)不斷下降。因此，無功配置仍是配網(wǎng)規(guī)劃的一個重要內(nèi)容。功率因數(shù)的高低對過負荷和網(wǎng)損起著極重要的作用。城市配網(wǎng)無功規(guī)劃應(yīng)該按照分層分區(qū)就地平衡，實現(xiàn)無功裝置自動投切，功率因數(shù)大于0.9的原則進行。此外，還應(yīng)視無功變化率來選用補償方式，無功變動劇烈，如配置靜態(tài)補償則起不到補償作用，這時則需用動態(tài)補償，所以應(yīng)視具體情況而選用合適的補償方式。

2.6 配網(wǎng)增容改造問題

這里指配網(wǎng)設(shè)備的增容改造。目前城市配網(wǎng)設(shè)備普遍陳舊落后，能耗高，自動化程度低，維護頻繁，根本無法適應(yīng)現(xiàn)代化電網(wǎng)的運行要求，改造工作十分緊迫。而這些設(shè)備往往又擔負著重要的供電任務(wù)，改造期間必須考慮供電的可靠性和連續(xù)性，所以，根據(jù)輕重緩急做好改造規(guī)劃是相當必要的。設(shè)備改造必須立足高起點、國產(chǎn)化原則，采用能耗低、可靠性高、少維護或免維護、壽命長、價格適宜的產(chǎn)品，盡量配置通信接口，開關(guān)類設(shè)備要求具備電動操作功能。

3 配網(wǎng)二次規(guī)劃

對配網(wǎng)來講，二次規(guī)劃主要指自動化規(guī)劃。配網(wǎng)自動化是近幾年來的一個熱門話題，個別城市也進行了有益的嘗試。但是，對于大部分城市來講，現(xiàn)在進行大規(guī)模實質(zhì)性建設(shè)還為時過早，他們的當務(wù)之急是構(gòu)建堅實、合理、靈活的一次網(wǎng)架。然而，規(guī)劃是考慮電網(wǎng)中長期發(fā)展的事情，科技進步，市場要求，企業(yè)發(fā)展，必然要提高配網(wǎng)的自動化水平。因此，自動化規(guī)劃應(yīng)該作為配網(wǎng)規(guī)劃的一個重要方面來考慮。配網(wǎng)自動化能否實施，實施的效果如何，既取決于一次系統(tǒng)的建設(shè)，也取決于二次系統(tǒng)的配置。配網(wǎng)自動化在階段規(guī)劃上應(yīng)重點考慮以下三個問題。

3.1 結(jié)構(gòu)規(guī)劃

自動化結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足開放性、可靠性、安全性、簡化性原則，達到能資源共享、安全運行、維護方便、節(jié)省投資的目的。自動化結(jié)構(gòu)可從縱向和橫向兩個方面去規(guī)劃:

縱向結(jié)構(gòu)可根據(jù)配網(wǎng)規(guī)模、規(guī)劃的通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)和二級機構(gòu)的設(shè)置、信息流量的情況、設(shè)置兩層結(jié)構(gòu)或三層結(jié)構(gòu)。

橫向結(jié)構(gòu)，一是上層主站的結(jié)構(gòu)，二是底層終端間的結(jié)構(gòu)。

3.2 規(guī)劃功能

規(guī)劃可根據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)劃，按照主站、子站和遠方終端的特點和要求分別設(shè)置，具體可參考《配電自動化及管理系統(tǒng)功能規(guī)范》。

3.3 通信規(guī)劃

通信是配網(wǎng)自動化的關(guān)鍵，也是配網(wǎng)自動化的核心。配電運行、管理功能的綜合優(yōu)化建立在配電系統(tǒng)通信的基礎(chǔ)上。配網(wǎng)的通信方式主要有光纖和載波。光纖通信可靠性高、抗干擾能力強、不受環(huán)境條件的影響，但成本高、靈活性差，可用于主干線。配電線載波通信集功率通道和通信通道于一體，尤其是基于網(wǎng)絡(luò)的配電線載波支持自由拓撲、具有極大的靈活性，基本無需維護，施工方便快捷，成本較低，通信速率較高，如果其可靠性能有所突破，則對中國城網(wǎng)是相當合適的。

4 結(jié)束語

城市配網(wǎng)規(guī)劃是配網(wǎng)改造與建設(shè)的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對后期工作起著主導(dǎo)作用，必須先行，但需注意以下幾個問題:

4.1 配網(wǎng)規(guī)劃既要切合實際，又要適當超前，應(yīng)具有前瞻性、可靠性和可操作性。

4.2 正確處理近期建設(shè)與遠期發(fā)展關(guān)系，同時還要考慮社會、經(jīng)濟、環(huán)境的綜合效益。

4.3 配網(wǎng)規(guī)劃要充分考慮110 kV及以上電壓等級的主網(wǎng)規(guī)劃，切實考慮110 kV變電站站之間的10 kV環(huán)網(wǎng)（外環(huán)）的重要性。

4.4 配網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)該得到城建規(guī)劃部門認可，納入城市建設(shè)總體規(guī)劃，才能順利實施。使規(guī)劃既有權(quán)威性，又有靈活性，在實施中既要嚴格執(zhí)行，又要結(jié)合實際適當調(diào)整。

4.5 配網(wǎng)自動化建設(shè)目前尚缺乏成熟經(jīng)驗，可以按照先試點、后推廣原則進行。一般城市可以先做好準備工作，特別是建立配網(wǎng)地理信息管理系統(tǒng)(GIS)，不僅對日后的配網(wǎng)自動化必不可少，對當前的運行管理也十分有用，能夠收到立竿見影的效果。