可靠性與經濟性相協調的配電網規劃方法

林 波

（廣東電網汕頭供電局，廣東 汕頭 515061）

0 引 言

新時期下，我國電網系統發展的核心是優化配電網結構。因此，發展電力行業，需要注重配電網的可靠性與經濟性，在確保電網運行穩定的基礎上盡可能降低經營成本，實現可持續發展。

1 問題的提出

在電力行業長期發展中，配電網規劃面臨著諸多問題。第一，城市用戶數量不斷增加，對供電質量的要求越來越高。電力企業為了提高市場競爭力和服務質量，不斷提高電網可靠性來保證運行穩定，但造成了盲目投資現象，導致資源浪費和成本增加[1]。第二，采用售電效益來評估停電損失，最終得到的可靠性水平投資大于所獲效益，且可靠性投資不能彌補停電帶來的經濟損失和社會損失[2]。

由此可見，可靠性和經濟性在現實發展中存在矛盾，是電網規劃中的難點。為此，需要采用同時基于可靠性和經濟性的配電網規劃方法，并加強其在電網運行中的應用率。

2 配電網規劃中可靠性與經濟性協調渠道

2.1 日常規劃

加強配電網的日常規劃，能夠有效提升電網規劃的可靠性和經濟性。首先，需要重點分析配電網的實際運行情況，明確不同地區配電網在實際運行中出現的各種問題，并展開針對性調整。其次，結合不同地區的自然條件如地勢、氣候等，根據當地用戶的用電要求，對配電網進行差異性規劃。采用調查方法掌握不同地區用戶的基本需求，綜合處理各項信息，增強配電網規劃的整體性。最后，找到可靠性和經濟性的平衡點，構建穩定、經濟的配電網結構。要認識到不同設備在運行中能適應的環境，從而提出最佳的設備選擇方案，保障電網系統健康發展。

2.2 完善配電網規劃思路

在開展配電網規劃工作時，需要始終貫徹經濟性與可靠性相協調的理念，積極引入先進技術，對配電網規劃成果展開全方位操作。具體地，需采用網絡技術全面展示配電網結構，結合經濟與可靠性原則，模擬配電網規劃方案，找出規劃方案的不足之處，及時調整完善方案。此外，要做好防范工作，確定風險問題，針對性地提出解決方案。確定電網在不同時間段需要檢修的周期，降低配電網在運行中出現故障的概率，從而提高規劃質量。確保所融入的新技術能夠滿足規劃方案要求，采用各種方法避免規劃中的偏差，提高配電網運行的可靠性。采用計算機網絡技術實時監控配電網運行狀況，第一時間發現配電網中的問題并及時解決[3]。

2.3 配電網規劃中的合作法

合作法可以有效提高配電網規劃質量。在實際工作中，需要成立專門的電網規劃小組，保障每位工作人員都明確自身權責。小組全權負責配電網的規劃工作，主要負責的工作包括實地考察、市場調查和新技術分析等。待采集完全部信息后，小組人員即可加強對配電網的研究。工作人員要給出較為具體的數據信息，計算出配電網規劃方案的安全系數范圍和成本支出范圍，并最大程度控制配電網規劃的危險系數。要全面分析配電網各個區域，以數字數據形式呈現檢查報告，以可視化信息為后期決策奠定基礎，提高配電網的可靠性、安全性。

可靠性和經濟性評估公式為：

其中A表示整個工程在實際運行中能夠為企業帶來的最低經濟效益；B表示項目變動成本，包括可靠性成本、線損成本；C表示項目最少經濟投資中獲得的回報系數；D表示項目工程的總投入量。

3 可靠性和經濟性計算分析

配電網可靠性和經濟性計算需要從多個方面出發，主要包括配電線路、可靠性和經濟性協調、民生可靠經濟性，可以保障整個配電網結構配置的合理性。在實際投入建設中也更加靈活，抓住配電網規劃中經濟性與可靠性的平衡點，才能夠實現最終的規劃目標。

3.1 配電線路

從當今配電網配電線路形式來看，較常見的配電線路形式為單輻射接線模式、2-1接線模式和3-1接線模式等。這些配電線路模式在實際的可靠安全性也存在差異。假設某地區的負荷點用戶量為100，主干饋線的故障率為0.04km·a。如果出現故障問題需要檢修1h，設定隔離開關不會發生故障問題，且倒閘時間可以控制在30 min范圍內[4]。在此條件下，如果主干線出現故障，可能會造成斷路器跳閘。采用主干線作為供電負荷要素，可以根據之前配電網運行情況恢復線路。如果設定用戶供電負荷量為200 kW，可以采用典型接線形式的可靠性指標計算數據。在ASAI率排名中，以上三種模式的高低關系為：單輻射接線模式＜2-1接線模式＜3-1接線模式。從可靠性角度來看，影響ASAI值的主要因素是元件檢修法和元件檢修率。如果配電線路出現了問題，會直接影響變壓器故障率，進而對整個配電網造成影響。

3.2 可靠性和經濟性協調分析

不同接線模式的可靠性存在差異，所投入的成本和所獲收益也不同。可靠性與成本二者成正比，即隨著可靠性的增加，投入成本也會隨之增加，且可靠性成本會降低，可靠性所造成的停電損失可以最大化減少。通過式（1）和圖1可以得出，如果將可靠性指標控制在99.9%以上，則投入成本與可靠性成本值會降到最低，投入成本與可靠性水平停電損失綜合計算值最低。圖1中，99.948%是最佳的可靠性與經濟性水平，其形成的G值最低。

圖1 供電可靠性變化成本/效益曲線

通過圖1可以看出，在2-1接線和3-1接線中，兩種接線模式中的G值所需要配電線成本更高，但相對其余集中模式依然較小。這是因為這兩種配電網形式是初期的配網模式，是配電網建設初期不錯的選擇。而雙環網接線平均可靠水平能夠達到99.95%以上，可以大大降低可靠性成本，且在實際應用中更加可靠，對電力負荷大的地區有很好的適應性。

3.3 確保民生用電可靠性與經濟性分析

在進行配電網規劃過程中，需要重點考慮民生問題。學校、居民樓、政府和醫院等，是用電較為集中的領域。加強經濟性和可靠性協調時，需要考慮民生負荷用電中的電力中斷損失[5]。民生負荷用電損失與接線可靠性成正比。負荷用電損失增高，接線成本隨之增加。相比上述的2-1接線、3-1接線、單輻射接線等模式，該領域使用雙環網接線模式效果更好。如果民生用電量恒定，即可得出可靠性與成本間的關系，如圖2所示。根據不同接線模式，對可靠性、經濟性進行線性計算，并為成本額度和收益系數提供數據參考。通過對比二者的差異，可以得出以下兩點結論：第一，如果配電網供電中斷損失有所提高，可靠性成本也會隨之增加；第二，如果提高可靠性成本，需要確保成本系數達到99.96%以上，才能實現最佳效益。因此，采用雙環網接線方法能夠協調配電網的可靠性和經濟性。

圖2 民生用電成本/效益曲線

4 結 論

綜上所述，重點探究配電網中可靠性和經濟相協調的對策，不僅能夠解決配電網工程盲目投資的問題，避免大量資源被無意義浪費，也可以在成本一定的情況下提高配電網運行的可靠性，為配電網規劃提供新的思路。通過對多種接線模式進行分析可知，對于新建配電網或負荷壓力小的區域，可以采用2-1和3-1的配電網方案，而對于電力負荷較大的區域，需要采用雙環網接線模式，從而同時保證配電網規劃的經濟性和可靠性。