考慮設(shè)備利用率的配電網(wǎng)擴(kuò)建改造方法

王偉臣，崔 凱，孔祥玉，鄂志君，王 鑫，雍成思

（1.國網(wǎng)天津市電力公司，天津 510000；2.國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京 100761；3.智能電網(wǎng)教育部重點實驗室（天津大學(xué)），天津 300072）

考慮設(shè)備利用率的配電網(wǎng)擴(kuò)建改造方法

王偉臣1，崔 凱2，孔祥玉3，鄂志君1，王 鑫1，雍成思3

（1.國網(wǎng)天津市電力公司，天津 510000；2.國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京 100761；3.智能電網(wǎng)教育部重點實驗室（天津大學(xué)），天津 300072）

電力系統(tǒng)的建設(shè)和擴(kuò)大規(guī)模時需要兼顧均衡地利用電網(wǎng)中的電氣設(shè)備，充分發(fā)揮已有資產(chǎn)的價值。本文以社會發(fā)展及電網(wǎng)建設(shè)裕度、配變供電半徑情況、不同運行方式下的設(shè)備容載比等影響因素為基礎(chǔ)，提出考慮配電網(wǎng)安全和運行方式的設(shè)備綜合利用率指標(biāo)和計算方法。通過設(shè)備綜合利用率指標(biāo)的分析并結(jié)合電網(wǎng)運行的薄弱環(huán)節(jié)的約束，提出一種考慮設(shè)備利用率的電網(wǎng)擴(kuò)建改造方法，并給出了求解流程。該方法考慮配電網(wǎng)不同的運行狀態(tài)和負(fù)荷情況，同時追求高效利用每個元件設(shè)備和盡可能均衡地利用所有元件設(shè)備。以某地配電網(wǎng)為例進(jìn)行分析，驗證了該方法的實用性和有效性。

電力系統(tǒng)；配電網(wǎng)；設(shè)備利用率；擴(kuò)建方法；經(jīng)濟(jì)運行

配電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃是指在滿足對用戶供電需求和網(wǎng)絡(luò)運行約束的前提下，尋求一組最優(yōu)的決策變量，使配電網(wǎng)在滿足運行要求的同時經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。隨著智能配電網(wǎng)信息化、自動化水平的提高以及與物聯(lián)網(wǎng)的相互滲透與融合，電力企業(yè)量測體系內(nèi)部積累了大量數(shù)據(jù)，如用戶用電數(shù)據(jù)、調(diào)度運行數(shù)據(jù)、GIS數(shù)據(jù)、設(shè)備檢測和監(jiān)測數(shù)據(jù)以及故障搶修數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)為電網(wǎng)的擴(kuò)展規(guī)劃提供了詳盡的信息，如何在配電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)和改造階段提升設(shè)備利用效率，通過盤活已存配電資產(chǎn)，減少無效投資，提高電網(wǎng)運營效益，成為關(guān)注的熱點[1-2]。

近年來，各國學(xué)者在電網(wǎng)規(guī)劃中逐步重視設(shè)備利用率的應(yīng)用問題，并做了大量研究。文獻(xiàn)[3]對全壽命周期利用率及其子指標(biāo)的理想范圍進(jìn)行估算，提出了綜合考慮供應(yīng)側(cè)、需求側(cè)以及生命周期的全壽命周期利用率指標(biāo)，其成果有助于配電網(wǎng)設(shè)備的管理與規(guī)劃。文獻(xiàn)[4]從年最小費用角度出發(fā)，考慮了線路的設(shè)備利用效率，并以建設(shè)投資費用和網(wǎng)損費用最小為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃。文獻(xiàn)[5]建立了電網(wǎng)設(shè)備資產(chǎn)的安全、效能、成本模型，結(jié)合電網(wǎng)設(shè)備特點對資產(chǎn)的安全、效能、成本進(jìn)行定義，提高了設(shè)備的管理水平。文獻(xiàn)[6]在數(shù)學(xué)模型中引入缺電成本，以饋線投資、網(wǎng)損費用及缺電成本最小為目標(biāo)函數(shù)，考慮線路的故障對規(guī)劃方案的影響。

由于受數(shù)據(jù)采集獲取的限制，上述配電網(wǎng)的規(guī)劃方法沒有充分考慮系統(tǒng)安全及不同情況下的設(shè)備利用率，因此往往無法準(zhǔn)確解決運行中的薄弱環(huán)節(jié)[7]。本文給出考慮配電網(wǎng)安全和運行方式的設(shè)備綜合利用率指標(biāo)，從均衡利用配電網(wǎng)絡(luò)元件設(shè)備的思路出發(fā)，提出了基于該指標(biāo)的配電網(wǎng)擴(kuò)建規(guī)劃分析方法。該方法以“用好增量，盤活存量”為指導(dǎo)思想，在追求載荷能力強(qiáng)的同時，兼顧均衡地利用電網(wǎng)中的元件，充分發(fā)揮資產(chǎn)的價值，減少重載與輕載的比率，增強(qiáng)電網(wǎng)的安全性，延長變壓器等元件的使用壽命，間接地提升經(jīng)濟(jì)效益。

1 配電網(wǎng)設(shè)備影響因素及利用率指標(biāo)計算方法

1.1 影響設(shè)備利用率的因素

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和負(fù)荷增長迅速，需要對配電網(wǎng)進(jìn)行擴(kuò)建。從電網(wǎng)規(guī)劃角度而言，設(shè)備合理負(fù)載能力和實際利用水平應(yīng)滿足各類設(shè)備經(jīng)濟(jì)運行區(qū)間的約束，以保證規(guī)劃與運行能夠相互協(xié)調(diào)[8]。電網(wǎng)設(shè)備合理負(fù)載能力取決于3個因素：①電網(wǎng)所需滿足的安全準(zhǔn)則及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；②負(fù)荷特性；③電網(wǎng)為負(fù)荷發(fā)展所留有的裕度。這3個因素之間相對比較獨立，共同影響電網(wǎng)設(shè)備合理負(fù)載能力。當(dāng)前電力系統(tǒng)的設(shè)備利用率并不均衡，造成設(shè)備利用率低的原因眾多，如規(guī)劃階段負(fù)荷預(yù)測的不準(zhǔn)確，變電站的主變臺數(shù)或選型不恰當(dāng)，或者運行期間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理，以及電網(wǎng)公司承擔(dān)社會責(zé)任，滿足偏遠(yuǎn)地區(qū)用電需求，或重要負(fù)荷提供較高的可靠性而造成的部分配電變壓器或中壓公用線路長期備用或低負(fù)載等。

1.2 設(shè)備利用率評價指標(biāo)計算方法

配電網(wǎng)改造擴(kuò)建過程中，設(shè)備利用率指標(biāo)既要能反映不同運行模式，又要考慮社會責(zé)任、政策等因素，具體的指標(biāo)和計算公式可以基于投資主體類型和規(guī)劃目標(biāo)而略有變化。基于前述影響設(shè)備利用率的因素，本文基于3個方面進(jìn)行分析。

1）社會發(fā)展及電網(wǎng)建設(shè)裕度

電網(wǎng)為負(fù)荷發(fā)展所留有的裕度，可采用GDP年增速來描述，如由當(dāng)年某地區(qū)國民生產(chǎn)總值相比于上一年國民生產(chǎn)總值的差值與上一年國民生產(chǎn)總值的比值獲得。由于該指標(biāo)可以通過規(guī)劃年份負(fù)荷的增長而反映，本文在綜合設(shè)備利用率求取過程中，不再單獨應(yīng)用。

2）配變供電半徑情況

該指標(biāo)反映電網(wǎng)所需滿足的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)情況，擴(kuò)建改造的站點位置（x，y）計算公式為

式中：Pi為網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷點的有功功率；n為配電網(wǎng)中含負(fù)荷的節(jié)點數(shù)；xi和yi分別為網(wǎng)絡(luò)中每個負(fù)荷點的橫、縱坐標(biāo)。基于GIS系統(tǒng)采集負(fù)荷點的坐標(biāo)以及變電站的坐標(biāo)，通過以上公式可以計算出負(fù)荷中心的合理位置，再通過計算配變到負(fù)荷中心的距離，結(jié)合配網(wǎng)實際情況，以一定的距離作為配變位于負(fù)荷中心的標(biāo)準(zhǔn)，如果大于這個值則說明配變不在負(fù)荷中心內(nèi)。

配電網(wǎng)中供電半徑Ri表示為配變距離其所供負(fù)荷點的最遠(yuǎn)直線距離，通過計算配變與其所供負(fù)荷點之間的距離，找出最大值，然后近似取這個值作為供電半徑，其計算公式為

3）不同運行方式下的設(shè)備容載比

電網(wǎng)各個元件的電流與功率是隨著用戶負(fù)荷的變化、調(diào)度運行方式等因素的改變而波動的。在考察設(shè)備綜合利用情況的時候，元件通過的負(fù)荷情況是考察的重點內(nèi)容，反映了元件主體的載荷情況。以配電網(wǎng)各個時間點的平均負(fù)載情況作為基礎(chǔ)進(jìn)行計算，對于時間跨度為[0，T]的負(fù)荷曲線，電網(wǎng)設(shè)備承載負(fù)荷的平均值為

式中，T可以選擇一周或一個月。對于配電網(wǎng)不同時段和運行模式下的情況進(jìn)行比較，需要分析負(fù)荷的平均水平與負(fù)荷波動情況。故障和檢修狀態(tài)下的負(fù)荷考慮不同時段的負(fù)荷波動情況，選擇最大負(fù)荷情況下的電網(wǎng)設(shè)備負(fù)載率，對于時間跨度為[0，T]的負(fù)荷曲線，負(fù)荷采用的數(shù)值為

式中：α為電網(wǎng)設(shè)備承載負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)差；Pt數(shù)據(jù)來源于對配電網(wǎng)中長期的負(fù)荷預(yù)測。

由于電力負(fù)荷的隨機(jī)變化以及外界的各種干擾會影響配電系統(tǒng)的供電可靠性和供電能力，為了對設(shè)備利用率進(jìn)行評價，需要對配電網(wǎng)運行狀態(tài)進(jìn)行分析，獲得不同類型的運行模式下的均衡效率與均衡容量。在考慮負(fù)荷變動的情況下，配電設(shè)備的容載比為

式中：K1為負(fù)荷分散系數(shù)，近似取1；K2為變電站平均功率因數(shù)，實際運行中一般取0.90～0.95；K3為主變安全運行率，考慮N-1故障時一般取0.80～0.85；K4為負(fù)荷發(fā)展儲備系數(shù)，工程應(yīng)用中其計算公式為

式中：q為對變電站進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測所得到的負(fù)荷平均增長率；p為變電站容量的建設(shè)周期（儲備年限）；h為負(fù)荷預(yù)測修正系數(shù)。

1.3 設(shè)備綜合利用率計算

配電網(wǎng)的運行模式是指組成配電網(wǎng)系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié)都處于執(zhí)行其功能的狀態(tài)。為了對設(shè)備利用率進(jìn)行評價，需要對配電網(wǎng)運行模式進(jìn)行分析，獲得不同類型的運行模式下的均衡效率與均衡容量[9-10]。由于電力負(fù)荷的隨機(jī)變化以及外界的各種干擾會影響配電系統(tǒng)的供電可靠性和供電能力，系統(tǒng)運行可分為正常運行狀態(tài)、檢修狀態(tài)和故障運行狀態(tài)等典型運行方式。

在分析設(shè)備綜合利用率時，在不同狀態(tài)下運行方式權(quán)重有所不同，可通過運行模式的持續(xù)時間進(jìn)行區(qū)分。對于設(shè)備i的利用效率，考慮安全和運行方式因素的有效設(shè)備利用率指標(biāo)ηi為式中：M為配電系統(tǒng)所處的運行模式的類型總數(shù)，包括不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的正常運行模式、設(shè)備檢修模式和故障運行模式；λk=TkT為第k種運行模式在一段時間T中所占的時間比例，為第k種運行模式所持續(xù)的時間；ηik為設(shè)備i在第k種運行模式下的設(shè)備利用效率；Pik為在該具體運行模式下，經(jīng)過潮流計算得到的第k個元件運行時通過的功率；Zik為在均衡狀態(tài)下的第k個元件的均衡容量；Sik為元件i標(biāo)稱的額定容量或在第k種運行模式下可以過載運行的極限容量；Cik為元件i在第k種運行模式下的元件使用效率。

文中ηi可以評價設(shè)備的一個固定周期內(nèi)的利用率情況，其具體數(shù)值取決于評價時選取的時間周期長短以及該段時間周期內(nèi)設(shè)備實際的用電情況。有效設(shè)備利用率指標(biāo)ηi越大，說明在同樣的時間周期內(nèi)，設(shè)備實際電量越多，設(shè)備利用率越高，設(shè)備越能得到充分的利用。

2 考慮設(shè)備利用率的配電網(wǎng)規(guī)劃方法

2.1 改造擴(kuò)建規(guī)劃所需信息和考慮的約束

涉及的配電網(wǎng)改建資料主要包括：①文本資料，如市政規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)分析、電網(wǎng)描述、問題分析等；②圖形資料，如從GIS系統(tǒng)獲得電網(wǎng)地理接線圖等；③屬性信息，如從MIS系統(tǒng)獲得電網(wǎng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)，設(shè)備屬性參數(shù)等；④運行資料，如從SCADA及AMI系統(tǒng)中獲取變電站功率、線路運行情況等。

對配電網(wǎng)當(dāng)前供電安全水平進(jìn)行評估包括考慮N-1準(zhǔn)則的供電可靠性，故障條件下轉(zhuǎn)供負(fù)荷的能力，最大持續(xù)工作電流約束，熱穩(wěn)定約束等，獲得電網(wǎng)運行的薄弱環(huán)節(jié)和需要考慮的約束，形成需要解決約束條件集合G={g1,g2,…,gn}，其中g(shù)i為改造過程中需要解決的約束。

2.2 基于設(shè)備利用率的配電網(wǎng)擴(kuò)建規(guī)劃方案制定

在進(jìn)行配電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃的過程中，引入集合X表示網(wǎng)絡(luò)拓展規(guī)劃的方案。考慮綜合設(shè)備利用效率的利用狀態(tài)，是一種滿足約束條件的潮流分布情況，這種情況下的網(wǎng)絡(luò)同時追求兩個目標(biāo)：①盡可能高效地利用每個元件設(shè)備；②盡可能均衡地利用所有元件設(shè)備。為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，對應(yīng)包含N個設(shè)備的系統(tǒng)，方案的選優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)為

式中：第1項描述系統(tǒng)中N個設(shè)備總的利用率最大，第2項描述各個設(shè)備間的利用率盡可能均衡；C1和C2分別為兩個目標(biāo)的權(quán)重，當(dāng)C1=0時，函數(shù)的目標(biāo)是使所有設(shè)備均衡利用，當(dāng)C2=0時，不考慮設(shè)備是否能夠均衡，使總的設(shè)備利用效率最高。通常情況下，C1和C2的值，可分別取2和1。

擴(kuò)建方案制定過程是一個比較和分析的過程，其思路為：對供電瓶頸線路，提升對其的投資，更換為較大的線路截面。使用替換后新的極限容量，重新計算均衡效率，并得到各個設(shè)備的利用系數(shù)，觀察均衡效率的改善情況以及利用系數(shù)的變化，直至方案滿足經(jīng)濟(jì)性和供電可靠性目標(biāo)。

供電可靠性評估指標(biāo)較多，如供電可靠率、負(fù)荷平均停電頻率、負(fù)荷平均停電持續(xù)時間、期望缺供電量等，本文選擇供電可靠率作為可靠性的指標(biāo)。判斷配電網(wǎng)改造方案是否滿足經(jīng)濟(jì)性和安全性要求的約束條件主要包括如下兩個方面。

（1）經(jīng)濟(jì)性方面體現(xiàn)在需要滿足投資的總約束，實施中可采用計算公式為

式中：Minvest為電網(wǎng)改造投資總預(yù)算；NT為電網(wǎng)改造投資總年數(shù)；ra為資金的利率或貼現(xiàn)率；yk-1為第k-1階段包含的年數(shù)；CkB(X)為第k-1階段電網(wǎng)擴(kuò)建的投資建設(shè)費用。

（2）安全性目標(biāo)體現(xiàn)在滿足N-1校核、短路電流計算等校核。可用系統(tǒng)平均停電頻率表示，是指每個由系統(tǒng)供電的用戶在單位時間內(nèi)所遭受到的平均停電次數(shù)。實施中可采用的約束為

式中：λi和Ni分別為負(fù)荷點i的用戶停運率和用戶數(shù)；R為系統(tǒng)負(fù)荷點集合；SAIFIset為系統(tǒng)設(shè)定允許的平均停電頻率，次/（用戶·a）。規(guī)劃地區(qū)用戶停運率和用戶數(shù)可以利用相關(guān)技術(shù)部門的統(tǒng)計數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，并獲得規(guī)劃年份的相應(yīng)數(shù)據(jù)。

2.3 考慮設(shè)備利用率的配電網(wǎng)改造流程

考慮設(shè)備利用效率的配電網(wǎng)改造過程實際上是充分考慮不同運行模式及潛在的持續(xù)時間，使電網(wǎng)在預(yù)測的負(fù)荷分布情況下，能夠充分挖掘電網(wǎng)輸電潛力，最大限度地發(fā)揮電網(wǎng)設(shè)備利用潛力[11]。

本文所提出考慮設(shè)備利用率的配電網(wǎng)改造方法，具體流程如圖1所示，其中主要步驟如下。

（1）配電網(wǎng)現(xiàn)狀進(jìn)行分析。包括基于用戶用電數(shù)據(jù)、調(diào)度運行數(shù)據(jù)、GIS數(shù)據(jù)、設(shè)備檢測和監(jiān)測數(shù)據(jù)，獲得配電網(wǎng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)及運行情況；對規(guī)劃期內(nèi)的負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測，包括考慮地理信息的空間負(fù)荷預(yù)測，和規(guī)劃范圍內(nèi)的總負(fù)荷預(yù)測。

（2）對配電網(wǎng)當(dāng)前供電安全水平進(jìn)行評估，獲得需要解決約束條件集合。通過分析配電網(wǎng)的主要運行方式，并計算綜合考慮不同運行方式下的設(shè)備利用率獲得。主要包括配電網(wǎng)供電不同運行方式的確定，以及配電網(wǎng)主要設(shè)備利用率及綜合利用率求取兩個層次。

圖1 基于設(shè)備利用率的配電網(wǎng)擴(kuò)建流程Fig.1 Expansion process of distribution network based on the utilization ratio of equipment

（3）基于設(shè)備利用率的改建方案分析和制定，涉及擬改造或擴(kuò)建的主要設(shè)備/線路集合確定，以及基于系統(tǒng)利用率指標(biāo)的整體方案制定。

（4）判斷所確定的方案是否滿足經(jīng)濟(jì)性和安全性要求，如滿足，則確定該改造方案，并對改造后情況進(jìn)行分析。如不滿足，則將不滿足條件加入約束，重新進(jìn)行擴(kuò)建方案的制定。

3 算例分析

以某地配電網(wǎng)為例進(jìn)行分析，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示，包含4條110 kV線路和5臺變壓器。變壓器T1～T3同屬一座變電站，其中T1采用線路-變壓器組的接線方式，T2和T3采用單母線分段接線方式，3臺變壓器的低壓側(cè)通過母線分段斷路器相連；變壓器T4和T5位于同一變電站，采用單母線連接方式。線路和變壓器參數(shù)如表1和表2所示。

圖2 配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意Fig.2 Structural diagram of a distribution network

由于所供應(yīng)負(fù)荷超過原規(guī)劃設(shè)計，需要通過擴(kuò)容的方式進(jìn)行配電網(wǎng)改造，具體擴(kuò)建方案包括兩種，方案1為對線路L1～L4進(jìn)行擴(kuò)建改造；方案2為對變壓器T1～T5進(jìn)行擴(kuò)建改造。假設(shè)系統(tǒng)所有線路負(fù)荷的變化范圍為±30%[12]，最大負(fù)荷的功率因數(shù)要求設(shè)定為cosφ=0.95。在進(jìn)行均衡狀態(tài)分析時，需要對待處理的配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行各種故障狀況的分析，并匯總得到相應(yīng)的均衡效率與均衡容量。對于樣例系統(tǒng)的預(yù)想事故可以進(jìn)行分析，則元件故障情況如表3所示。

表1 算例線路數(shù)據(jù)Tab.1 Data of lines in the numerical example

表2 算例變壓器數(shù)據(jù)Tab.2 Data of transformers in the numerical example

表3 不同運行模式下的設(shè)備利用效率情況Tab.3 Utilization ratios of equipment in different operation modes %

由表3可知，在均衡效率方面，線路L3和L4的效率較低，說明在均衡情況下沒有達(dá)到充分利用這些元件的目的，與系統(tǒng)不同的運行方式有較大的關(guān)系，線路L1和L2的最大可用情況可以認(rèn)為得到了較好的利用，并表明在特定情況下，運行在極限狀態(tài)。變壓器的綜合利用效率較高，平均情況下接近95%，同時考慮到若多個設(shè)備同時檢修，或有設(shè)備進(jìn)行檢修，而此時再發(fā)生故障，如編號9和10所示，則變壓器承擔(dān)較重負(fù)載。根據(jù)我國中壓配電變電站運行導(dǎo)則的規(guī)定，主變最大允許的過載系數(shù)超過1.3時，允許過載時間應(yīng)該小于45 min。因此有必要進(jìn)行變壓器擴(kuò)容，擴(kuò)建過程應(yīng)該選擇對變壓器進(jìn)行改造，尤其是對于T4變壓器。

4 結(jié) 語

本文給出了一種考慮綜合設(shè)備利用效率的配電網(wǎng)擴(kuò)建規(guī)劃方法，該方法考慮配電網(wǎng)不同的運行狀態(tài)和負(fù)荷情況，追求盡可能高效地利用每個元件設(shè)備和盡可能均衡地利用所有元件設(shè)備目標(biāo)，通過設(shè)備綜合利用率指標(biāo)的分析幫助獲得最佳的擴(kuò)展規(guī)劃方案，為配電網(wǎng)建設(shè)提供一種思路。

[1]劉洪，楊衛(wèi)紅，王成山，等（Liu Hong，Yang Weihong，Wang Chengshan，et al）.配電網(wǎng)設(shè)備利用率評價標(biāo)準(zhǔn)與提升措施（Assessment criteria and improvement measures of equipment utilization on distribution network）[J].電網(wǎng)技術(shù)（Power System Technology），2014，38（2）：419-423.

[2]王瑋，李睿，姜久春（Wang Wei，Li Rui，Jiang Jiuchun）.面向能源互聯(lián)網(wǎng)的配電系統(tǒng)規(guī)劃關(guān)鍵問題研究綜述與展望（Key issues and research prospects of distribution system planning orienting to energy internet）[J].高電壓技術(shù)（High Voltage Engineering），2016，42（7）：2028-2036.

[3]張蓓，張雪瑩，何奉祿（Zhang Bei，Zhang Xueying，He Fenglu）.配電網(wǎng)設(shè)備全壽命周期利用率評價指標(biāo)及提升措施（Assessment criteria and improvement measures of equipment utilization within life cycle on distribution network）[J].機(jī)電工程技術(shù)（Mechanical&Electrical Engineering Technology），2016，45（2）：75-80.

[4]田浩，孟慶海，程林，等（Tian Hao，Meng Qinghai，Cheng Lin，et al）.提高主變負(fù)載率的大型用戶變電站規(guī)劃方法（New substation planning method for improving step-down transformer capacity factors）[J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報（Proceedings of the CSU-EPSA），2015，27（8）：60-65.

[5]Agrawal Shubham，Panigrahi B K，Tiwari Manoj Kumar.Multiobjective particle swarm algorithm with fuzzy clustering for electrical power dispatch[J].IEEE Trans on Evolutionary Computation，2008，12（5）：529-541.

[6]沈力，滕樂天，徐宛容（Shen Li，Teng Letian，Xu Wanrong）.用于衡量資產(chǎn)管理實效的綜合評價指標(biāo)體系（A newly developed KPI framework to evaluate the overall asset management performance）[J].華東電力（East China Electric Power），2010，38（3）：0432-0435.

[7]Shaaban M，Li Weixing，Zheng Yan，et al.Calculation of total transfer capability incorporating the effect of reactive power[J].Electric Power Systems Research，2003，64（3）：181-188.

[8]房晟辰（Fang Shengchen）.配電網(wǎng)設(shè)備利用率評估方法研究（Study on Facility Efficiency Evaluation in Distribution Network）[D].天津：天津大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院（Tianjin：School of Electrical Engineering and Automation，Tianjin University），2011.

[9]楊濱（Yang Bin）.配電網(wǎng)運行方式優(yōu)化方法研究（The Study on Optimization of Distribution Network Operation Mode）[D].上海：上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院（Shanghai：School of Electronic Information and Electrical Engineering，Shanghai Jiao Tong University），2009.

[10]Sauer P，Reinhard E，Overbye T.Extended factors for linear contingency analysis[C]//The Hawaii International Conference on System Sciences.Maui，USA，2011.

[11]李振文，陳宏，熊尚峰，等（Li Zhenwen，Cheng Hong，Xiong Shangfeng，et al）.考慮分布式發(fā)電和聯(lián)絡(luò)線的配電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃（Expansion planning for distribution network considering DG and tie-lines）[J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報（Proceedings of the CSU-EPSA），2016，28（1）：63-67.

[12]臧天磊，何正友，葉德意，等（Zang Tianlei，He Zhengyou，Ye Deyi，et al）.計及負(fù)荷變化的配電網(wǎng)故障恢復(fù)區(qū)間數(shù)灰色關(guān)聯(lián)決策（Distribution network service restoration based on interval number grey relation decision-making considering load change）[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制（Power System Protection and Control），2013，41（3）：38-43.

Expansion and Reconstruction Method of Distribution Network with the Consideration of Equipment Utilization Ratio

WANG Weichen1，CUI Kai2，KONG Xiangyu3，E Zhijun1，WANG Xin1，YONG Chengsi3
（1.State Grid Tianjin Electric Power Company，Tianjin 300010，China；2.State Power Economic Research Institute，Beijing 100761，China；3.Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education，Tianjin University，Tianjin 300072，China）

When a power system is constructed or expanded,it is necessary to keep a balance when making use of all the electrical equipment to give full play to the values of existing assets.Based on the factors such as social development，grid construction margin,distribution power supply radius and the equipment capacity ratios in different operation modes，an index of comprehensive utilization ratio and its calculation method are proposed considering the safety and operation mode of distribution network.Through the analysis of the comprehensive equipment utilization ratio and the restriction at the weak links in the power grid operation，a method of power grid expansion and reconstruction is proposed,and the solution procedure is also given.This method considers different operation conditions and load conditions of the distribution network,while seeking an efficient use of each component device and keeping a balance when making the possible use of all the power equipment.A power distribution network in one certain region is used as an example，which verifies the practicability and effectiveness of the proposed method.

power system；distribution network；equipment utilization ratio；expansion method；economic operation

TM712

A

1003-8930（2017）10-0046-06

10.3969/j.issn.1003-8930.2017.10.009

2016-12-15；

2017-07-09

國家重點研發(fā)資助項目（2017YFB0902904）；國家自然科學(xué)基金資助項目（51377119）

王偉臣（1970—），男，碩士，高級工程師，研究方向為電力系統(tǒng)調(diào)度運行。Email：505725131@qq.com

崔 凱（1978—），男，博士，高級工程師，研究方向為配電網(wǎng)規(guī)劃及管理、配電網(wǎng)評價等。Email：cuikai@chinasperi.sgcc.com.cn

孔祥玉（1978—），男，通信作者，博士，副教授，研究方向為電力系統(tǒng)分析、智能配用電技術(shù)、新能源發(fā)電的研究。Email：eekongxy@tju.edu.cn