信息化條件下城市供電系統的配網規劃

莫沙紗

（廣西電網有限責任公司柳州供電局，廣西柳州 545001）

0 引言

配電網是電力系統的終端，專門將電能最終配送于不同的用戶。城市供電系統的配網合理規劃，對于優化城市供電的質量、效率及服務滿意度等方面來說意義重大。特別在這個高度信息化的社會，對于城市供電系統的配電網規劃提出了更高的要求。這也意味著相關供電單位要更好地運用信息化設施，實現對城市供電系統的優化設計。比如，電力數據可視化可以實現海量電力設備在線監測數據中各種屬性、運行狀態等電力特征信息以圖形、圖像化直觀呈現，為設備運行狀態的及時、有效監控分析提供有力保障[1]。

1 信息化條件下城市供電系統的配網規劃重點

1.1 城市供電系統的配網規劃特征

在信息化條件下的城市供電系統的配網規劃，應當體現出經濟節能的特征，實現供電企業的經濟化運行[2]。而如何有效地體現出這一特征？這就要求充分運用信息化的條件，實現配網規劃的自動化。也就是說，配電企業在運轉過程當中，通過信息化的設施來實現對各方面數據的離線監控，實現智能化的監控，以達到提升供電質量及效率的目標。這樣既能有效減少人力成本開支，又能提升供電的安全性，有效避免工作環節發生的安全事故。

1.2 城市供電系統的配網規劃功能

在信息化條件下，城市供電系統的配網規劃功能由下面3個要素組成：首先，在基于實際電壓這個中心的條件下，通過電壓管理系統來實現將無功補償的電容器的自動化控制；其次，通過對于監控系統的采集，來做到關于電網的動態化檢測（在此環節，系統能夠自動診斷出電網的參數，一旦出現狀況即可第一時間進行自動報警）；最后，可以運用故障診斷系統來自動鑒別出系統所出現的故障，并將具有故障的線路進行自動斷電，為故障修復做好準備。

2 信息化條件下城市供電系統的配網結構

在信息化條件下，城市供電系統的配網結構主要由功能模塊、數據流程等構成。

2.1 GIS 系統（Geographic Information System，地理信息系統）

GIS 系統的主要功能：①對設備和資產做到圖化管理；②進行大量接口的開發，以服務于配電網的正常運轉。對于配電地理信息系統而言，它是將地理信息技術、配電網規劃技術、生產運行管理技術，在配電網的日常運轉當中，三者相綜合進行有效運用。它可以有效解決配電設備網當中的一些常見的技術難題，如設備的種類較多、數量較大、地域較廣等。另外，當配電地理信息系統在運轉當中，還可根據配電網的具體運轉狀況，有效地提升其運轉的穩定性。比如采用外包的開發技術，對于電力企業的生產、經營、客戶服務等方面開展分析，設置合理的規劃方案，使電力系統在運轉時能夠更加穩定。在一體化數據模型確定中，可以實現自動化系統數據模型的構建，提高共享機制，提升系統運行的穩定性（圖1）[3]。

2.2 電網調度自動化系統功能

（1）SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，數據采集與監視控制）系統。其主要功能為采集相關數據和事件、報警處理、人機界面、系統內部監視、切換等。

（2）故障定位、隔離及系統恢復。這是供電系統當中的一種應用軟件，通過電網當中的信息系統來充分調動電網拓撲和故障指示系統，一旦出現故障可及時進行定位，使故障恢復工作更加高效。

（3）數據自動傳送。這一功能的作用在于提升系統的運轉狀態，對于歷史數據開展各種計算分析。

3 現階段我國城市供電系統配網規劃的常見問題

3.1 配電設備較為陳舊落后

配電網的設備由架空線路、電纜、桿塔、配電變壓器、隔離開關、無功補償電容及各種附屬設施組成。在信息化的背景下，要求配電設備也要具備相應的技術水準，以滿足信息化的需要。但是，目前不少地區的配電設備仍然較為陳舊落后。具體體現為配電網結構較為薄弱，供電半徑過長、導線截面和配電容量不能滿足要求，配電設備長期超負荷運轉、絕緣質量較差、故障率較高等多個方面。這不但造成了供電系統所需的設備檢修維護成本較高，而且降低了配電網的可靠性，難以滿足信息化條件下的各方面需要。

3.2 設施布局有待改進

圖1 可視化GIS 編輯器

當前，不少地區的配電網普遍設施布局合理性較差。因為大多數地區的配電網均是在原來的配電網的基礎上改造而來的，而過去在配電網的規劃設計上顯然是沒有超前到信息化這一步，在用電負荷上也很少能做到長久性的規劃，更是很少考慮到因新用戶接入而給電網結構導致影響等。因為在配網的電源布點方面的不足，不僅造成了后來的配網改造時，在計劃檢修和故障處理上面很難與現階段的要求實現有效的契合，也嚴重影響了后期的城市配網的供電質量。特別是在用電高峰，主變負載不均衡成為一些地區突出存在的狀況。這樣不僅會影響居民的正常用電，也會給當地的經濟造成不必要的損失。

3.3 線路及供電缺乏均衡性

我國具有土地面積廣闊而地貌較為復雜的國情。所以在城市配網當中，普遍存在著線路（特別在10 kV 下）運載均衡性不足的問題。特別是由于各地的發展水平不夠均衡，一些發展狀況較為落后而人員普遍外遷的地區（如西部地區和一些較為偏遠的城市），配電線路常年空載；而一些大型城市卻相反，配電線路常年超負荷運轉，導致既有的配網無論在電源點還是在容量方面，都很難與城市用電做到同步。尤其對于110 kV 電網而言，由于其變電設備裕度小、布點少，因而故障發生率較高，很容易損害配電設備。

3.4 配網故障率較高

一些相對落后的地區，受到技術水平和經濟發展水平的制約，仍然以高架線為主，而故障率高常常是高架線存在的一個“硬傷”。尤其是隨著環境質量的下降，一旦天氣突然變化，則配網就更容易發生故障。不僅影響了正常的供電，也人為增加了檢修的成本。

3.5 配網管理上存在的問題

一些城市在供電配網的管理上面，常常存在著一些“盲區”，如未能加強對配網的維護、未能加強對配電設備固定資產的管理等。這也會降低配網的工作質量。

4 優化配網規劃的有效措施

4.1 做到全局性的規劃

在信息化的條件下，首先要對于城市供電配網做到全局性的規劃。這就要求因地制宜地采用科學的方法及先進的測量手段，全面采集信息數據，對于信息基礎進行完善，建立起符合當地需求，能夠長遠性地滿足當地供電需求，能夠持久性地滿足當地經濟發展的配網系統。所以要充分結合城市的規劃方案來進行預測，在此基礎上做好對于供電系統配網的規劃設計。對于二、三線城市而言，在進行規劃時要基于《城市電力網規劃設計導則》與《城市中低壓配電網改造技術導則》，并結合當地的現階段發展狀況和未來發展規劃來開展，確立合理的技術目標和技術路線。例如，在開展設計改造規劃前，首先要充分調研該片區的配電設備及用電情況，然后基于調研結果來設置改造方案。要注意對于片區做好負荷預測，綜合性地采用多樣化的手段，把誤差率下降到最低程度，使數據更加精確。要盡可能運用GIS 構建起完善的時空地理模型，由時空及測算主體等多個角度來提升數據的準確性。另外，在規劃時還要注意做到前瞻性。

4.2 做好對站點和結構的合理規劃建設

對于城市供電系統配網而言，其站點規劃的要素有：供電范圍、選擇線路、確定導線截面、劃定開關站規模、配電變壓器選址等。在進行站點規劃時，需要與本地的城市更新規劃、建設計劃、城市發展規劃等保持同步。同時為滿足節約占地空間、降低成本開支的目標，還要盡可能地運用地下電纜、開關站及箱式變壓器等。在進行對于電網結構的規劃時，要嚴格依據《安全穩定導則》，讓規劃與負荷的要求相配套。不僅電源設備要做到齊全，而且電網結構也要充分滿足電源和負荷水平。只有這樣才能確保電力在傳輸中的安全可靠性。

4.3 對配網設備及時進行更新換代

在不少三線城市，配網設備落后、老化的狀況很常見。所以應當根據信息化方面的要求，結合當地具體的供電需求，對配網設備及時進行更新換代。比如：將變電所改造為無人值班變電所，以減少人力成本；對配電設備進行無油化改造；對低壓架空導線逐步按絕緣化改造。特別是隨著城市化進程的加快，原先的一些市郊地區或城市邊緣區已經發展成為中心城區，則宜通過改造而實現高低壓電纜供電。

4.4 滿足分層分區的原則

城市供電配網要注意滿足分層分區的原則，實現高壓、中壓和低壓配電網的有機搭配。因此要設法對于電網結構進行簡化，將電壓等級做到有效提高。這樣變電層次及電能損耗都能得到壓縮，配電網的布局也能更加合理，運轉起來更加可靠，使經濟收益得到明顯提高。中小城市配電網宜采用110 kV、10 kV、0.4 kV 三級電壓，而郊區城鎮宜采用35 kV、10 kV、0.4 kV 三級電壓。

4.5 完善配網自動化

配網自動化有利于提高供電企業工作效率、安全可靠性和經濟性，改善服務質量，使供用雙方均得到效益。對此要從下列角度入手：確保供電的時效性、做好用電服務工作、減輕他事故造成的供電影響。為了有效降低電能損耗，可以增大導線截面，降低線路的電阻率，采用新的輸送電金具等。

5 結束語

信息化條件下城市供電系統的配網規劃，是現階段城市供電當中存在的一個薄弱點。為了有效地實現在這方面的優化，需要做到全局性的規劃，做好對站點和結構的合理規劃建設、對配網設備及時進行更新換代、滿足分層分區的原則、完善配網自動化等工作。