同步城市發展的中壓配電網接線模式過渡研究

賈 軒陳鳳銀王 琳冀傳留袁在忍

（1.國網聊城供電公司，山東 聊城 252000；2.山東國研電力技術有限公司，濟南 250000）

同步城市發展的中壓配電網接線模式過渡研究

賈 軒1陳鳳銀1王 琳1冀傳留2袁在忍2

（1.國網聊城供電公司，山東 聊城 252000；2.山東國研電力技術有限公司，濟南 250000）

本文首先構建中壓配電網網架模式評估指標體系；然后運用復合模糊物元評估模型對中壓配電網典型接線模式進行評估，選出最適合當地城市供電的典型接線模式作為目標網架；以目標網架為遠景目標，根據該城市負荷發展情況，研究同步城市發展的中壓配電網接線模式過渡方式。

指標體系；復合模糊物元；同步發展；過渡方式

近年來，隨著城市改造力度的加大和城區棚戶區改造進度的加快，給電網建設尤其是配電網建設帶來了嚴峻的考驗。這主要是由于之前電網規劃過分注重主網建設，缺乏中壓配電網目標網架的研究，導致中壓網絡的構建隨意性強、適應性差，無法滿足城市發展需求，不能發揮規劃的長期指導作用，難以保證資金的長遠效益。為保障在城市發展的基礎上，中壓配電網同步城市發展，本文首先構建配電網網架模式評估指標體系[1-4]；然后運用復合模糊物元評估模型[5-6]對中壓配電網典型接線模式進行評估，選出最適合當地供電的典型接線模式作為目標網架；最后根據城市負荷發展情況，研究同步城市發展的中壓配電網接線模式過渡方式，從而實現電網與城市的同步發展。

1 改進層次分析法

層次分析法[7-10]（AHP）是一種整理和綜合人們主觀判斷的系統性分析方法。其核心思想是通過建立清晰的層次結構來將復雜的問題條理化，并引入測度理論，通過對各指標間重要性的相互比較，構建判斷矩陣，求解各指標所占權重，量化綜合評價指標。為避免人為主觀因素造成評價結果的偏差，本文首先運用改進的層次分析法[11-12]初步確定指標權重，然后運用熵權法對權重系數進行修正，詳細修正方法可參考文獻[13]。

2 復合模糊物元評估模型

模糊物元分析[14-16]所描述的事物M及其特征C和模糊值x組成模糊物元R=（M，C，x）。若事物M有m個特征C1，C2，…，Cm及相應的量值x1，x2，…，xm，則R稱為m維模糊物元。若n個事物的m維物元組合在一起便構成n個事物的m維復合模糊物元Rnm，公式如下所示：

式中，Rnm為n個事物的m個模糊特征的復合物元；Mn為第n個事物（n=1，2，…，n）；Cm為第m個特征（m=1，2，…，m）；xnm為第n個事物第m個特征對應的模糊量值。

2.1 復合模糊物元隸屬度矩陣原則

將模糊物元矩陣引入從優原則變換為隸屬度矩陣。從優原則一般采用以下兩種模式：

1）模式一

2）模式二

模式一、模式二中xnm是第n個方案第m項指標的量值，μnm是對應指標的從優隸屬度，μ0為常數值。

2.2 關聯系數計算方法

關聯函數 ξ(x)與隸屬函數 μ(x)兩者是等價的。通過隸屬度和關聯系數間的相互變換，得出相應的關聯系數，即

式中，ξnm表示第n個方案與標準方案間第m項指標的關聯系數。

2.3 確定關聯度相量

在關聯系數矩陣中每一種接線模式都有m個關聯系數，除非某種接線模式所有的關聯系數明顯優于其他方案，否則從關聯系數矩陣中難以看出哪個方案最優。如果能夠把每種接線模式的m個關聯系數集中到一個值，比較起來就容易了。

本文以關聯度 Kn表示典型接線模式中所有關聯系數的集中程度。以Rw表示每種接線方式各評價指標的權重復合物元，以Rk表示由m個關聯度組成的關聯度復合模糊物元，采用加權平均處理，則有Rk=Rw?Rξ（?表示運算符），常用計算方法有5種，本文采用其中的M = (·,+) 運算。在這種情況下，所有的權重都參與運算，關聯度包括所有因素的共同作用，即

2.4 最優關聯度

求出關聯度之后，需要對關聯度進行比較，從而獲得最符合要求的解。最常用的比較原則是最大關聯度原則，從各個事物的關聯度中找出最大值；結合實際情況，本文選擇最大關聯度中最大的兩個，即

1）選出關聯度中最大值

2）中間代數計算值

當K1*-Kn=0時（n=1，2，…，n），則Kn不參與運算。

3）計算關聯度中第二大值

式中，K1*、K2*所對應的典型供電模式就是該城市的中壓目標網架；K*為中間代數值。

3 中壓配電網典型接線模式評估及目標網架確定

3.1 中壓配電網典型接線模式簡介

1）架空線路典型接線模式[17-18]

（1）單輻射接線

單輻射接線模式如圖1（a）所示，其優點是結構簡單，運行維護方便，投資小，新增負荷方便；缺點是若發生故障影響范圍大，供電可靠性差。

（2）單聯絡接線

單聯絡接線模式可分為站內單聯絡、站間單聯絡，分別如圖1（b）、圖1（c）所示。單聯絡優點是結構簡單清晰，運行較為靈活，若線路故障或電源故障時，在線路負荷允許的條件下，則可通過聯絡線路進行轉接負荷，滿足N-1校驗，供電可靠性高；缺點是由于考慮線路別用容量，線路負載率僅為單輻射線路的1/2，故線路投資比單輻射接線模式高。

（3）多分段適度聯絡

多分段適度聯絡本文主要考慮兩分段兩聯絡接線模式以及三分段三聯絡接線模式。兩分段兩聯絡接線模式、三分段三聯絡接線模式分別如圖1（d）、圖1（e）所示，兩分段兩聯絡接線模式線路負載率可達66.67%，三分段三聯絡接線模式線路負載率可達75%，架空線路利用率較高，滿足N-1校驗，供電可靠性高；缺點是由于線路間建有聯絡線，增加了線路投資。

圖1 架空線路常見典型接線模式

2）電纜線路典型接線模式

（1）單射接線

單射接線模式類似于架空線的單電源線輻射接線，其優點就是結構簡單清晰，運行較為靈活，經濟投資小，方便連接新增負荷；缺點是電纜故障多為永久性故障，故障影響時間長，范圍較大，供電可靠性較差。

（2）單環網接線

單環網接線模式可分為站內聯絡單環網、站間聯絡單環網，分別如圖2（a）、圖2（b）所示。該接線模式優點是結構簡單清晰，運行較為靈活，可靠性較高；缺點是投資相對較大。

（3）雙環網接線

雙環網接線模式如圖2（c）所示，該接線模式是電纜單環網的組合，其優點是具有很高的供電靈活性和可靠性，可滿足重要用戶雙電源供電需求；缺點是投資較大。

（4）三雙接線

三雙接線模式如圖2（d）所示，該接線模式指的是雙電源、雙線路和雙接入。該接線方式供電可靠性高，缺點是投資大。

圖2 電纜線路常見典型接線模式

3.2 典型接線模式評估及目標網架確定

1）指標構建以及權重系數

中壓配電網典型接線模式評估指標體系的構建，①采取頻度分析法，從國內外有關接線模式評估的相關文獻中，選取出現頻率比較高的指標；②通過專家決議法，選取指標，建立評估指標體系。本文共選取4個一級指標分別為經濟性指標、可靠性指標、可實施性指標以及可發展性指標，其中經濟性指標下設4個二級指標，可靠性指標下設3個二級指標，可實施性下設6個二級指標，可發展性下設4個二級指標，共計17個二級指標。具體指標以及權重系數詳見表1。

表1 中壓配電網典型接線模式評估指標及權重系數表

2）接線模式各項指標值以及復合模糊物元矩陣

以架空線路接線模式為例：方案一為單輻射接線模式，方案二為單聯絡接線模式，方案三為兩分段兩聯絡接線模式，方案四為三分段三聯絡接線模式。其在復合模糊物元中的意義可理解為：每一種接線方式代表一種事物，即 n=4；二級指標即事物的特征；二級指標的數量為事物的維數，即m=17；所以架空線路典型接線模式評估可表示為4個事物的17維復合模糊物元矩陣R4-17JK。接線模式各項指標值詳見表2（取值需考慮當地城市實際情況）。

表2 架空線路典型接線模式各項指標

3）隸屬度矩陣

架空線路典型接線模式隸屬度矩陣為

4）關聯度矩陣

架空線路典型接線模式關聯度矩陣為

5）關聯度矩陣

架空線路典型接線模式關聯度向量為

6）最優關聯度

（1）選出關聯度中最大值

（2）中間代數計算值

K1*-K2=0，所以K2不參與運算。

（3）計算關聯度中第二大值

7）結論

通過評估計算，最終架空線路選用K1*所對應的單聯絡接線模式以及 K2*所對應的兩分段兩聯絡接線模式。同理，電纜網選用單環網接線模式以及雙環網接線模式。

4 中壓配電網典型接線模式過渡方案

4.1 架空網過渡方案[19-20]

在某城市配電網負荷發展的初期，負荷較小，為保障供電可靠性，采用站內單聯絡接線模式或站間單聯絡接線模式，當負荷達到一定規模、超出兩條線路50%負載率時，可與其他變電站線路建立聯絡，過渡為兩分段兩聯絡接線模式，線路負載率可達到67%，滿足新增負荷需求，供電可靠性高。

4.2 電纜網過渡方案

在城市發展規模較小的初期，負荷較小，為保障供電可靠性，根據該區域電源布點情況形成電纜線路站內聯絡單環網接線模式或站間聯絡單環網接線模式，如圖 2（a）和（b）所示，此時兩條線路的負載率都不應超過50%。城市負荷發展過程受較多因素影響，可以隨著負荷發展建立第二環網（線路負載率為 50%），如圖 2（c）所示，以滿足負荷發展需求。

5 結論

本文首先構建配電網網架模式評估指標體系；然后運用復合模糊物元評估模型對中壓配電網典型接線模式進行評估，選出最適合當地供電的典型接線模式架空線路為單聯絡接線模式、兩分段兩聯絡接線模式，電纜線路為單環網接線模式、雙環網接線模式；最后架空網以單聯絡、兩分段兩聯絡為目標網架，電纜網以單環網、雙環網為目標網架，研究同步城市負荷發展的中壓配電網接線模式過渡方式，并給出過渡方案。

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Study on the Connection Mode Transition of the Medium Voltage Distribution Network in the Synchronous City Development

Jia Xuan1Chen Fengyin1Wang Lin1Ji Chuanliu2Yuan Zairen2
(1.State Grid Liaocheng Power Supply Company,Liaocheng,Shandong 252000; 2.Shandong Electric Power Technology Co.,Ltd,Ji’nan 250000)

At first,this paper builds medium voltage distribution network model evaluation index system.Then the paper composite fuzzy matter meta evaluation model to carry on the evaluation of typical connection modes of medium voltage distribution network,to select the most suitable for typical power supply modes of local city power supply as the target net; distant view target to target grid,according to the development situation of the urban load study simultaneous urban development medium voltage distribution network connection modes transition.

index system; compound fuzzy matter element; simultaneous development; transition mode

國網山東省電力公司科技項目資助（2015A-91）

賈 軒（1987-），男，山東省聊城市臨清人，研究生，工程師，主要從事配電網規劃管理工作。