網格分析法在城鄉配電網規劃中的應用與研究

摘要：隨著城鄉發展步伐的不斷邁進，城市電網應用的各種模型和方法，已不能滿足需求，日益成為電力系統在城鄉規劃發展中迫切需要解決的問題。作為受端電網，城市配電網在整個電力系統中發揮著重要作用。但是，城鄉經濟發展帶來的負荷加重使整個電網規劃與建設中由于土地利用率原來越高，帶來的建設用地緊缺、中長期負荷預測偏差大等問題，都影響了電網模型與規劃的正常運行。網格分析法對于解決這一問題有很大幫助。

關鍵詞：電力系統；城鄉配電網；網格應用；網架結構；輔助規劃工具

我國電網建設在整個城鄉規劃建設中扮演著重要角色，是城鄉健康發展的必要條件，關系著國民的日常生產、生活質量。所以，在整個電網規劃中，必須保障其結構分布、供電性能、供電質量、供電安全等方面良好。經過不斷的改進與完善，電網系統已經向好的方向發展，但在新形勢、新要求下，又面臨許多急需解決的問題。

一、我國電網系統存在的問題

1、電網系統面臨的傳統問題

（1）結構分布不合理。我國早期的網電系統由于技術水平和知識經驗的嚴重不足，它的發展多處于“哪需要，哪拉線”的無規劃狀態。網架結構上的這種不合理使電網線路浪費、線路超負荷、電能功效差現象頻仍影響人民生活。

（2）設備落后，自動化水平低。人們生活所需用電量逐漸增多與國家電網設備的落后產生矛盾性問題，制約了我國城鄉發展的需求。我國電網建設起步晚、國際先進技術轉移的接收時間短，導致現行配電網設備存在技術運用差、網路消耗大、電網安全系數低、線路故障頻發等問題，自動化水平仍處于初級發展階段。

（3）線路損壞嚴重。配電網的良好與否，多通過電壓合格率、線路線損合格率加以衡量。我國電網建設在很多地區仍沿用早期的中壓電網，致使線路電壓過高、線路線損程度過高。

2、新形勢下新問題

（1）土地利用率高，輸變電設施壓力大。城區發展中以樓層建設為主，使土地單位面積利用率不斷增長，電壓負荷強度愈加提高，就需要更多的土地加強輸變電設施建設與利用，成為一種矛盾中發展的循環趨勢。如此以往，支持高電壓的變電站與線路連接會越來越密集，選址和線行就成了更加慎重的部分。

（2）市容市貌標準高，電網建設投資大。從城市用電的現實狀況來看，高電壓等級設備已越來越多的投入使用。可是，高壓設備的安裝建設需要的土地范圍比較大，輸電走廊需要向外延伸的邊導線寬度較大，資本的投入量就會更多；再加上對市容市貌發展的標準化要求，線路安全和布局外觀就成為電網建設必須考慮的內容，故常采用地下電纜形式，隨之帶來的建設成本比架空線又會高很多。

二、城鄉配電網中網格的應用

1、網格負荷預測法

負荷預測是整個電網規劃工作的基礎性前提，一定程度上決定了配電網的投資成本和運行質量。建立一套完善有效的分布預測方法在整個負荷預測技術研究中至關重要。其中分類分區法是最符合我國負荷預測的一種方法，網格預測法就是以此為基礎與三級網格結合、改進后的一種空間負荷預測法。

（1）把總體負荷與分類總體負荷的預測作為對城區歷史用電量和歷史負荷數據的參照物進行核實，對規劃區的電網布局有著很重的借鑒作用。

（2）對網格預測法引導下劃分的老區、新老區、新區三部分城區進行負荷分布預測，利用劃分的不同區域的分類負荷密度值作為網格負荷預測值。老城區數據可靠，逐年統計計算即可獲得；新區的土地利用性質局限、布局整齊劃一，容易計算；老城區的拆遷、改建形成的數據變更劃入新區網格內計算。

（3）針對不同預測方法出現的結果差異實行結果校核法，做出合理的結果預測。遠景年負荷預測值、規劃期負荷預測結果都可利用這種方法進行校對與核實。

2、采用網格選址法進行變電站選址

城市電網的規劃工作需要對變電站有一個科學合理的站址，直接關系到未來建設中的電網脈絡、供電功效、電網運行的健康發展。所以，變電站選址要充分考慮負荷中心周圍的地理環境、周邊建筑實現選擇最優化。為了提高工作效率，需實現傳統經驗法向網格選址法的轉變，大體可分為三大步驟。

（1）系統性準備。統計網格負荷預測法中獲取的二級網格負荷預測數據；利用網格中心點進行負荷值等效比對方式，繪制負荷中心矢量圖；對耕地、河流表格作為特殊符號在網格上標出，并納入數據庫；變電站供電范圍的二級網格必須矢量化。

（2）建立模型。主要有三步。利用網格選址法對已有變電站的進行具體定位，依據周邊地理條件建立合理的供電需求關系，嚴格控制出線走廊、擴容性；對約束區的變電站選址不斷改進選址模型，有效處理限制網格；利用交替迭代法對經過限制網格處理的選址過程進行數據計算。

（3）反復校核。針對選址過程中出現的人工干預等問題要經過專家的反復校對與核實，確保站址的實用性與可靠性。

3、配電網線路規劃

電力負荷是隨著電力需求不斷增大的，當超過一定范圍時，配電網網架的負荷切入點如何分配，就成為關鍵性問題。維護負荷平衡、建設成本最低，是配電網線路規劃的主要研究方向。所以，用二級網格劃分建立的網格供電模式，是對配電網網架的一種模式創新。

（1）利用prim圖論方法，構建合理的城市規劃網格，建立較完善的網格prim法。以初步規劃為依據，對導線的實際電流按照prim法作出調整；對環路問題采用應用拆環法，求解最小代價樹；對prim法獲取Ti出現的電網路線交叉問題要清晰的認識到現實生活中是不存在的，將其等效標號，和兩端的等效負荷點連成支路，成為集合Vi、Ei的一部分；有效結合prim法與二級網格形成網格prim法，做到對街道區劃、地理條件等數據的統計與研究；做完prim法的數據獲取后要應用在配網規劃中。

（2）為了保障電網供電系統的負荷密度較大地區的各項指標都真實可靠，利用網格式布線法進行線路的沿街鋪設。不同城市有不同的布局結構，但功能原理是統一的，主要利用了保護器和變壓器保護電源供電；選取的供電設備、主干線路導線、斷路器，要對網格間的互供能力、負荷發展與故障線路負荷量、具體短路電流量一一做好比較；網格式配電網架的建成，必須以能夠滿足用戶需求為標準，嚴格停電要求。

三、結束語

我國電力系統建設由于起步晚、重視度不夠、人們生活質量需求等致使出現了許多問題，需要在電網規劃中高度重視。網格分析法是對電網電路的一整套規劃方法，應用于配電網系統的各個方面。網格負荷預測法、網格選址法進行變電站選址、配電網線路規劃等都發揮了很大作用，保障了電網建設與運行的健康發展。通過本文的分析研究，希望對今后電網規劃有所助益。

參考文獻：

[1]羌丁建，壽挺，朱鐵銘，黃民翔，鐘宇峰，范華.高壓配電網規劃評價指標體系與綜合評價模型（優先出版）[J].電力系統保護與控制，2013（21）.

[2]麻秀范，崔換君.改進遺傳算法在含分布式電源的配電網規劃中的應用[J].電工技術學報，2011（3）.

[3]林俊，王釔，蘇迪.改進的模糊層次分析法在配電網規劃中的應用[J].高電壓技術，2010（6）.

作者簡介：

董樂德，1987-，男，漢族，廣東高州人，工學學士，助理工程師，研究方向：配電網規劃。