基于“三級網格”的配電網規劃方法研究及應用

張　魁，王亞明，伏祥運，李　紅，王　靖，王　巖

（1.國網連云港供電公司，江蘇連云港222004；2.北京中恒博瑞數字電力科技有限公司，北京100085）

基于“三級網格”的配電網規劃方法研究及應用

張魁1，王亞明1，伏祥運1，李紅1，王靖1，王巖2

（1.國網連云港供電公司，江蘇連云港222004；2.北京中恒博瑞數字電力科技有限公司，北京100085）

在江蘇已推廣的單元制規劃的方法基礎上結合自身實際總結形成了包括配電網格、功能網格、用電網格三個層次的網格化規劃方法，并通過實例應用驗證基于"三級網格"的配電網規劃方法的可操作性和合理性。結果表明基于"三級網格"的配電網規劃方法切實可行，符合連云港地區配電網實際，實用性較強。

三級網格；配電網；網格化規劃

網格化規劃作為配電網規劃的一種新的理念及方法，對于強化電網公司對電網的管控，創新電網公司管理電網的技術和手段，具有非常重大的價值。近兩年，北京、深圳、蘇州等地供電公司運用網格化規劃理念方法做了許多有益的探索及實踐，積累了豐富的經驗［1］。江蘇結合自身實際總結提出了單元制規劃理念，所謂配電網單元制規劃是指以目標網架為基礎，以地塊用電需求為導向，將中壓配電網按區塊合理規劃劃分為若干供電單元，每個供電單元可獨立承擔該區塊的正常供電任務，滿足區塊內的用電可靠性要求，并預留有備用容量以滿足日后的負荷增長需求。

1　“三級網格”定義和劃分原則

1.1“三級網格”定義

“三級網格”為配電網格、功能網格、用電網格三個層級的供電區域劃分，在三級網格劃分中一個用電網格僅屬于一個功能網格，一個功能網格又僅屬于一個配電網格。如圖1所示。

圖1　三級網格層次結構定義

（1）配電網格。在網架結構上，配電網格是一個中壓網架相對獨立的供電區；在供電安全水平上，配電網格內發生高壓電網“N-1”故障后，仍可自給自足，滿足供電安全水平要求。配電網格也是一個可作為獨立區域來進行配電網專項規劃的規劃單元［2］。

（2）功能網格。功能網格是由具有共同發展目標的、大小適度的、地理空間連續的供電區域組成的功能區，一般功能網格內接線由1組至3組中壓網標準接線組成。最終體現了電力用戶對供電可靠性的差異化要求，是可獨立設定規劃目標（供電可靠性）的最小供（用）電單元。

（3）用電網格。在地理分布上，用電網格是由若干個相鄰的、供電區域分類等級相同或接近的、用電性質或對供電可靠性要求一致的地塊組合，在網架結構上，用電網格的網架為一組中壓網標準接線。用電網格的劃分體現了區域內低壓用戶的用電特性，是可根據低壓配變的供電范圍進行低壓電網管理的供電單元。

1.2“三級網格”劃分

規劃區應根據區域行政級別、供區分類、市政規劃、現狀電網情況、規劃年負荷預測等指標進行“三級網格”劃分。

（1）配電網格劃分。配電網格劃分的目的是強化配電網格內的“自治自愈”管理能力，以此簡化從配電網規劃設計到調度運行的管理難度，提高管理效益。劃分應圍繞其“中壓網架獨立性”、“自治自愈”特征進行，并考慮供電公司管理和數據收集統計的方便。原則上，配電網格間的聯絡只能通過變電站/開關站母線間母聯開關進行，即中壓線路在配電網格之間無直接的聯絡關系（若條件不允許，則要求配電網格間設置有固定的運行（聯絡）方式）。

在實際劃分配電網格時，應結合功能區域定位、開發深度、電網現狀及上級電源規劃等綜合考慮，可適度合并幾個“供電區域（功能分區）”而形成一個配電網格，以避免大規模的電網改造或過大的新線路投資；同時，一個配電網格內應至少包含一座35 kV及以上變電站，以此滿足“配電網格內高壓電網‘N-1’故障后，仍可自給自足，滿足供電安全水平要求“的條件，并作為配電網格內負荷需求的一個基本判據。

（2）功能網格劃分。功能網格劃分主要考慮用戶對供電可靠性的差異化要求，即以用電可靠性為準則，將同一配電網格中的、地理位置相鄰的用戶進行歸類，形成功能網格劃分結果，一個功能網格具有的特征：①具有一種主要的用地性質，各用地性質相互作用形成具有某類特點的功能區；② 具有1組至3組獨立的中壓網接線；③ 用戶供電可靠性要求相近。

（3）用電網格劃分。用電網格劃分則以功能網格內的一組中壓網標準接線為準則，按照其供電范圍進行劃分。

2　網格編碼原則

2.1網格編碼組成

每個網格應實行統一編碼管理，網格的編碼應惟一，并便于識別，且電網建設需依據網格特征進行，所以網格編碼包括2部分，一部分為網格編號，一部分為網格特征編碼。

（1）網格編號。網格編號原則上根據地市拼音縮寫—縣（區）拼音縮寫—鎮（街道、開發區）拼音縮寫—網格序號進行編號；網格序號在一個分區內按地圖上從左到右（從西到東），從上到下（從北到南）的順序進行編號。

（2）網格等級特征編碼。經分析，體現網格等級的特征包括供電等級、景觀要求、飽和負荷密度、發展預期的可觀察度（負荷成熟度）4個方面，由此形成網格等級特征編碼。如圖2所示。

圖2　網格特征編碼構成

2.2網格編碼原則

在深入挖掘配電網格、功能網格、用電網格三級網格特性的基礎上，根據網格編號原則及網格等級特征編碼原則，制定“三級網格”編碼原則，編碼包括地市、縣區、縣鎮名稱、網格編號、供區分類、區域發展類型、目標網架接線和功能區性質，如表1所示。

3　基于“三級網格”的配電網規劃方法

3.1配電網現狀分析

3.1.1配電網格分析

配電網格分析包括高壓配電網和中低壓配電網2方面，通過對電網結構、電網設備、運行水平等方面的分析對配電網格現狀進行評估［3］。配電網格分析如圖3所示。

（1）高壓配電網方面：對電網結構、變電站容量配置、變電站負載率、無功補償、間隔利用率、高壓變電站及線路“N-1”、負荷組校驗、區域容載比等進行分析。

（2）中低壓配電網方面：對中壓線路供電半徑、中壓網接線方式、中壓線路分段情況等；中壓網裝備技術水平包括中壓線路、環網單元、開關站、配電室、箱式變電站、柱上變壓器、柱上開關的規模、運行年限等；中壓電網運行水平包括中壓線路負載率、線路“N-1”校驗、負荷組校驗、自動化建設水平等進行分析。

3.1.2功能網格分析

作為“三級網格“的第二級網格，功能網格的現狀分析應結合市政規劃進行，并體現最終電力用戶對供電可靠性的差異化要求，在一級網格分析的基礎上進行合理分析，更好的滿足電網規劃管理要求。功能網格分析如圖4所示。

（1）功能分區。應與城市規劃中功能分區一致，對功能分區進行簡要分析，并對規劃路網、現狀電力通道進行對比分析。

（2）供電可靠性要求。通過用戶用電性質的分析，對不同用電性質的功能網格的可靠性要求進行分析。

3.1.3用電網格分析

作為“三級網格”的第三級網格，用電網格主要體現低壓用戶用電的差異性。用電網格分析如圖5所示。

（1）用地性質。分析用電網格的用地性質，從而得知用戶用電特性及用戶的重要程度。

（2）低壓用戶用電性質。分析用電網格內低壓用戶的用電特性，得知低壓用戶供電可靠性的差異性。

3.2網格負荷預測

負荷預測應以配電網格為基本單元，根據其發展類型及供電負荷情況，選用適合其未來發展的負荷預測方法。各種類型配電網格近中期、遠期適用的負荷預測方法［4，5］如表2所示。

3.3網格配網建設要求

以“三級網格“為出發點，對現有的配網建設規劃技術原則進行梳理，形成基于”三級網格“的配網建設技術要求。

表1　網格編碼原則

圖3　配電網格分析

圖4　功能網格分析

圖5　用電網格分析

表2　配電網格負荷預測方法適用表

3.3.1配電網格建設要求

（1）110（35）kV結構。接線模式包括雙輻射、雙環網、單鏈、雙鏈、三鏈5種，可根據發展情況選取適當的過渡接線。

（2）110（35）kV變電站建設要求包括變電站最大供電能力、供區分類、建設原則、變電站型式、變壓器規模、變壓器容量以及變電站擴建主變原則。

（3）110（35）kV線路。應滿足江蘇配電網實施細則的要求。

配電網格高壓建設要求如表3所示。

3.3.2功能網格建設要求

（1）10 kV網絡結構。對于A，B類供電區中飽和負荷密度較高的居住區、商業區、行政區、文教區推薦選用電纜雙環網、單環網、兩供一備接線模式；對于C類供電區中飽和負荷密度較高的居住區、商業區、行政區、文教區推薦選用電纜單環網接線模式，供電可靠性要求較高的特殊區域也可采用電纜雙環網、兩供一備；D類供電區采用架空接線，根據規劃區域負荷密度情況，選用四分段兩兩聯絡接線或四分段單聯絡接線模式［6］。模式過渡如圖6所示。

（2）10 kV配電設備。10 kV配電設備選型應實現標準化、序列化、簡約化。連云港地區的開關站主要采用環網型和終端型2種；環網柜一般采取2進4出現規模［7］。

3.3.3用電網格建設要求

用電網格是體現城市管理與電網管理相協調的最小單元。主要包括配變容載比、低壓網架、低壓供電半徑、低壓線路選型4個方面。按照不同負荷密度的要求，給出了不同用電網格的建設要求。

3.4網格管理

網格管理包括一般性管理和變化管理。

（1）網格一般性管理包括網格管理、項目庫管理。網格管理主要對已經劃分好的網格進行管理，可以以三級網格為單元進行網格接線圖、設備類型規模、負荷水平、項目呈現等方面進行查詢展示，通過網格惟一特征編碼為檢索，實現網格特征信息錄入、修改、刪除，網格接線模式繪制等功能。網格信息包括網格特征編號、網格接線模式、網格可靠性指標等；項目庫管理包括項目查詢和項目排列組合。前者通過查詢了解項目建設必要性、建設規模、建設時間、前置條件等。后者根據給定的約束條件（如投資限定），對項目進行排序調整，并生成單獨的項目包。

表3　配電網格高壓建設要求

（2）網格劃分變化管理指網格劃分出現變化，由此形成的對網格的額外管理。網格劃分變化管理包括網格合并管理及網格拆分管理。前者指當地區政策有較大變化或網格內負荷驟然減少時才進行合并，如總規用地性質結構發生重大變化、網格內眾多大用戶遷出等；后者指由于電網建設初期，地區負荷較小且沒有快速增長的跡象，一般先將該類區域作為一個網格進行管理，等到負荷增長后再進行細致的網格劃分，此時便涉及到網格的拆分，網格拆分主要涉及網格編號、網格項目編號的變化。

圖6　目標網架過渡接線

4　規劃實踐

根據“三級網格”規劃體系，按照省公司“一流配電網”建設、蘇中蘇北電網“兩步走”的發展戰略及差異化規劃、標準化建設的基本原則，對連云港地區進行網格化“一流配電網”規劃。

4.1網格劃分及編碼

連云港全市范圍總共劃分了69個配電網格，功能網格215個，其中連云港市區劃分為42個配電網格，功能網格116個；東海縣劃分為12個配電網格，功能網格40個；灌云縣劃分為7個配電網格，功能網格30個；灌南縣劃分為8個配電網格，功能網格29個。網格編碼示意如表4所示。

表4　連云港三級網格編碼示意

4.2某配電網格規劃成果

4.2.1現狀分析

基于三級網格的現狀電網分析分為高壓、中壓、低壓三部分，如表5—7所示。

表5　配電網格現狀分析（高壓）

表6　配電網格現狀分析（中壓）

表7　配電網格現狀分析（低壓）

4.2.2負荷預測

以配電網格為基本單元對連云港地區69個配電網格的遠景、中期和近期負荷進行預測，最終得到每個配電網格的總負荷及分布負荷。某配電網格負荷預測結果如表8所示，且2012～2015年增長率為6.32%。

表8　某配電網格負荷預測結果

4.2.3目標網架及過渡

根據推薦的中壓網接線模式，確定每個功能網格的目標網架，每個功能網格中壓網標準接線為1至3組，部分功能網格目標網架接線如表9所示。

表9　功能網格目標網架示意

3.2.4規劃項目庫

分別以配電網格、功能網格、用電網格三級網格為單元，建立高壓、中壓、低壓項目庫，并對項目庫進行編碼，部分項目明細如表10所示。

表10　規劃項目庫示意

5　結束語

連云港供電公司通過三級網格規劃方法，以各級目標網架為抓手、實現縱向標準化貫通、橫向合理有機銜接，并將實踐成果反哺相關標準，形成從實踐到理論、從技術到管理、從管理粗放到精細化的跨越，更好地服務于連云港“一流配電網”建設。

［1］李 冬，田 強.中壓配電網網格化規劃方法研究［J］.電工電氣，2014（7）：5-7，12.

［2］Q/GDW 1738—2012配電網規劃設計技術導則［S］.

［3］張植華，李 健，林 毓，等.網格化城市配電網目標網架動態構建方法［J］.陜西電力，2015（2）：23-29.

［4］梁超友.10 kV配電網“網格化”規劃研究［J］.山東工業技術，2014（19）：117.

［5］葉劍斌，黃 堃，劉 瓊，等.面向電網削峰的商業樓宇空調負荷調控實證研究［J］.江蘇電機工程，2014，33（1）：30-34.

［6］王 峰，李 穎，王春寧.配電網線路最優分段數算法研究及應用［J］.江蘇電機工程，2014，33（4）：5-7.

［7］劉瑞生.中低壓配電網網格化規劃探討［J］.電工文摘，2015（1）：40-43.

張魁（1969），男，安徽全椒人，高級工程師，從事電力系統規劃設計管理等方面的工作；

王亞明（1980），男，江蘇連云港人，高級工程師，從事配電網規劃工作；

伏祥運（1977），男，江蘇連云港人，高級工程師，從事電力系統規劃設計管理、調度運行管理等方面的工作；

李紅（1980），女，江蘇連云港人，高級工程師，從事電網規劃管理、設計及分析等相關工作；

王靖（1980），女，江蘇連云港人，高級工程師，從事配電網信息管理工作；

王巖（1977），男，天津人，工程師，從事配電網規劃工作。

Research and Application of Distribution Network Planning Method Based on“Three Level Grid”

ZHANG Kui1，WANG Yaming1，FU Xiangyun1，LI Hong1，WANG Jing1，WANG Yan2
（1.State Grid Lianyungang Power Supply Company，Lianyungang 222004，China；2.Beijing Joinbright Digital Power Technology Co.Ltd.，Beijing 100085，China）

This paper introduces the definition of"three-level grid"，dividing method and encoding principle.The whole process of distribution network is sorted with"three-level grid".The"three-level grid"management ideas have been proposed. Finally，an application example is carried out to verify the operability of the distribution network planning method based on "three-level grid".The results show that the method of distribution network planning based on"three level grid"is feasible，and it accords with the actual situation of distribution network in Lianyungang area that has strong practicability.

Three level grid；Distribution network；Grid planning

TM715

A

1009-0665（2016）04-0051-05

2016-03-03；修回日期：2016-04-12