配電網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、配電網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì) 開題報(bào)告1 研究背景及意義11 研究背景及意義城市電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，又是其主要負(fù)荷中心，具有用電量大，負(fù)荷密度高，安全可靠和供電質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。城市電網(wǎng)的各項(xiàng)建設(shè)和改造項(xiàng)目必須與城市發(fā)展規(guī)劃相互配合，同步實(shí)施，并且與環(huán)境協(xié)調(diào)。但是目前城市電網(wǎng)建設(shè)不能適應(yīng)城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要，其原因是城市經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)迅速，城市化建設(shè)步伐快；而城市電網(wǎng)發(fā)展緩慢，主要表現(xiàn)在設(shè)備陳舊，供電容量不足，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理，可靠性差，電能質(zhì)量低。配電系統(tǒng)的規(guī)劃是供電企業(yè)規(guī)劃活動(dòng)中的基本環(huán)節(jié)，配電網(wǎng)的規(guī)劃質(zhì)量直接影響到配網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)水平及投資效益，其對(duì)于降低網(wǎng)損、提高可靠性和保障電能質(zhì)量的影響不亞于配電

2、網(wǎng)的運(yùn)行管理，因此說，配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)的發(fā)展對(duì)整個(gè)電力的發(fā)展至關(guān)重要。這里包含資金和技術(shù)兩方面的問題，以技術(shù)而言，沒有長(zhǎng)遠(yuǎn)的城網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃是城網(wǎng)建設(shè)自身存在問題的癥結(jié)。因此，要用新的觀念和超前意識(shí)制定的電網(wǎng)規(guī)劃來改變城市電網(wǎng)的現(xiàn)狀，用規(guī)劃來指導(dǎo)城網(wǎng)建設(shè)，同時(shí)規(guī)劃要體現(xiàn)以安全為基礎(chǔ)，以效益為中心的建網(wǎng)指導(dǎo)思想，不斷采用新科技。2 國(guó)內(nèi)外配電自動(dòng)化的現(xiàn)狀21 國(guó)外配電自動(dòng)化的現(xiàn)狀在一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家中，配電自動(dòng)化系統(tǒng)受到了廣泛的重視，國(guó)外的配電自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)形成了集變電所自動(dòng)化、饋線分段開關(guān)測(cè)控、電容器組調(diào)節(jié)控制、用戶負(fù)荷控制和遠(yuǎn)方抄表等系統(tǒng)于一體的配電網(wǎng)管理系統(tǒng)（DMS），其功能已多達(dá)140余種。國(guó)外

3、著名電力系統(tǒng)設(shè)備的制造廠家基本都涉足配電自動(dòng)化領(lǐng)域，如德國(guó)西門子公司、法國(guó)施耐德公司、美國(guó)COOPER公司、摩托羅拉公司、英國(guó)ABB公司、日本東芝公司等，均推出了各具特色的配電網(wǎng)自動(dòng)化產(chǎn)品。日本是配電自動(dòng)化發(fā)展得比較快的國(guó)家。到1986年，全國(guó)9個(gè)電力公司的41610條配電線路已有35983條（86.5%）實(shí)現(xiàn)了故障后的按時(shí)限自動(dòng)順序送電，其中2788條（6.7%）實(shí)現(xiàn)了配電線開關(guān)（指柱上開關(guān)）的遠(yuǎn)方監(jiān)控（包括一般的和計(jì)算機(jī)監(jiān)控）。日本從50年代開始在配電線上采用自動(dòng)隔離故障區(qū)，并向健全區(qū)（無故障區(qū)）恢復(fù)送電的按時(shí)限順序送電裝置；6070年代研究開發(fā)了各種就地控制方式和配電線開關(guān)的遠(yuǎn)方監(jiān)視控制

4、裝置；70年代后半期開始利用計(jì)算機(jī)構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)；其后由于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及信息傳送技術(shù)的發(fā)展，配電自動(dòng)化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及配電線遠(yuǎn)方監(jiān)視控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用上得到很大的發(fā)展。新加坡公用電力局（PUB）在80年代中期投運(yùn)并在90年代加以發(fā)展和完善的大型配電網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)，其規(guī)模最初覆蓋其22KV配電網(wǎng)的1330個(gè)配電站，目前已將網(wǎng)絡(luò)管理功能擴(kuò)展到6.6KV配電網(wǎng)，進(jìn)而覆蓋約4000個(gè)配電站。芬蘭“Espoo Sahko”電力配電公司的配電自動(dòng)化覆蓋了該公司的85000個(gè)用戶，8座110/20KV的一次變電站，1100KM的20KV饋電線和1400個(gè)20/0.4KV的配電變電站。 從國(guó)外配電自

5、動(dòng)化系統(tǒng)采用的通信方式看，尚沒有一種通信技術(shù)可以很好地滿足于配電系統(tǒng)自動(dòng)化所有層次的需要。在一個(gè)配電自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)，往往由多種通信技術(shù)組合成綜合的通信系統(tǒng)，各個(gè)層次按實(shí)際需要采用合適的通信方式。2.2 國(guó)內(nèi)配電自動(dòng)化的現(xiàn)狀我國(guó)配電網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展是電力市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的必然結(jié)果，長(zhǎng)期以來配電網(wǎng)的建設(shè)未得到應(yīng)有的重視，建設(shè)資金短缺，設(shè)備技術(shù)性能落后，事故頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響了人民生活和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，隨著電力的發(fā)展和電力市場(chǎng)的建立，配電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)顯得越來越突出，形成了與電網(wǎng)建設(shè)不協(xié)調(diào)的局面。國(guó)家頒布實(shí)施的電力法的貫徹后，電力作為一種商品進(jìn)入市場(chǎng)，接受用戶的監(jiān)督和選擇，甚至于對(duì)電力供應(yīng)中的停電影響追究電

6、力經(jīng)營(yíng)者的責(zé)任。另一方面，高精密的技術(shù)和裝備對(duì)電能質(zhì)量要求，配電網(wǎng)供電可靠性已是電力經(jīng)營(yíng)者考慮的主要方面。隨著市場(chǎng)觀念的轉(zhuǎn)變和電力發(fā)展的需求，配電網(wǎng)的自動(dòng)化已經(jīng)作為供電企業(yè)十分緊迫的任務(wù)，大城市電網(wǎng)，從八十年代就意識(shí)到配電網(wǎng)的潛在危險(xiǎn)，并竭力呼吁積極努力地致力于城市電網(wǎng)的改造工程，并組織全國(guó)性的大會(huì)對(duì)配電網(wǎng)改造提出了具體實(shí)施計(jì)劃，各種渠道湊集資金，提出更改計(jì)劃，利用高技術(shù)、性能好的設(shè)備從事電網(wǎng)的改造。3 配電網(wǎng)規(guī)劃的主要內(nèi)容及存在問題3.1 配電網(wǎng)規(guī)劃的主要內(nèi)容無論以人工為主進(jìn)行的配網(wǎng)規(guī)劃還是以軟件系統(tǒng)協(xié)助參與的配電網(wǎng)規(guī)劃，其內(nèi)容必然包括配網(wǎng)現(xiàn)狀分析、負(fù)荷預(yù)算、技術(shù)原則的確定、建設(shè)改造規(guī)劃方案

7、確定、投資估算于經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)幾個(gè)方面，其細(xì)節(jié)及關(guān)鍵點(diǎn)如下： (1)配電網(wǎng)現(xiàn)狀分析 該過程主要通過收集配網(wǎng)的設(shè)備及運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，完成配網(wǎng)現(xiàn)狀的分析。主要包括配電網(wǎng)整體營(yíng)運(yùn)指標(biāo)計(jì)算及分析、配電網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量及年限統(tǒng)計(jì)、配網(wǎng)電源的負(fù)載率情況、1OkV出線間隔的利用率情況、中壓配網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行情況、中壓配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。通過以上內(nèi)容的分析，得出配網(wǎng)的高電壓布點(diǎn)是否合理、供電半徑是否滿足要求、負(fù)荷分布是否合理、設(shè)備的狀況等結(jié)論，從而確定規(guī)劃期的改造目標(biāo)及方向。 (2)規(guī)劃期的負(fù)荷預(yù)算 主要包括電量和最大負(fù)荷總量預(yù)測(cè)、負(fù)荷地理分布預(yù)測(cè)兩個(gè)方面。前者用于衡量高壓電源總量規(guī)劃的合理性和初步測(cè)算規(guī)劃期內(nèi)需新建輸變電設(shè)施的規(guī)模

8、；后者確定城市各供電區(qū)域規(guī)劃期內(nèi)的負(fù)荷增長(zhǎng)情況，是高壓電源供電分區(qū)劃定、線路布置和供電范圍確定的依據(jù)，在實(shí)踐中目前多采用空間負(fù)荷預(yù)測(cè)的思路完成。 (3)規(guī)劃技術(shù)原則的確定 一般以上級(jí)確定的技術(shù)原則為基礎(chǔ)，綜合規(guī)劃區(qū)實(shí)際情況，從配網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、架空及電纜線路的選型、變壓器及開關(guān)設(shè)備選型、二次系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求等方面確定技術(shù)細(xì)則。 (4)電網(wǎng)建設(shè)改造規(guī)劃 這是目前配電網(wǎng)規(guī)劃的重中之重，具體要進(jìn)行高壓變電站選址、定容量及供電區(qū)域劃分，之后進(jìn)行網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的規(guī)劃和優(yōu)化，然后提出分年度具體的建設(shè)和改造項(xiàng)目，最后進(jìn)行相應(yīng)地地理接線圖的繪制。3.2 當(dāng)前我國(guó)配電網(wǎng)存在的問題配電網(wǎng)的發(fā)展主要是隨城市建設(shè)規(guī)模及用

9、電負(fù)荷迅速增長(zhǎng)和供電可靠性要求而提出的，由于城市規(guī)劃與電力的條塊分割，形成了不相適應(yīng)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使配電網(wǎng)規(guī)劃及發(fā)展不適應(yīng)城市發(fā)展的需求，突出反映在如下幾點(diǎn)：(1) 配電網(wǎng)絡(luò)電源點(diǎn)落后于城市建設(shè)的發(fā)展，由于城市規(guī)模和商業(yè)的建立，電源點(diǎn)容量及電能輸出受到限制，尤其是電力線的傳輸通道。(2) 瓶頸效應(yīng)比較突出，出現(xiàn)卡脖子現(xiàn)象嚴(yán)重，電能輸不出去，往往因此而引起停電事故。改革開放以來，城市建設(shè)速度加快，負(fù)荷增長(zhǎng)率高，但電力建設(shè)不及時(shí)，輸出線半徑小，線路長(zhǎng)。(3) 出線通道影響與城市規(guī)劃不相適應(yīng)，有的地方改用地下電纜，施工及投資不允許，采用架空導(dǎo)線環(huán)境條件受限，有的采用絕緣導(dǎo)線，網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的情況較為普遍。(

10、4) 早期建設(shè)的線路導(dǎo)線細(xì)、年久失修，高能耗設(shè)備多，線損率高，由于導(dǎo)線半徑小及無功缺額較大，綜合線損損耗大，個(gè)別地區(qū)配電網(wǎng)損耗達(dá)到30%，一般地區(qū)在15%20%，造成能源大量浪費(fèi)和環(huán)境污染。(5) 供電不可靠因素增大，由于配電網(wǎng)投資不足，設(shè)備老化和技術(shù)性能低劣，供電事故頻繁，往往是一點(diǎn)故障引發(fā)全線甚至大面積停電事故。城市繁華地段，往往是局部故障引進(jìn)重要場(chǎng)所、用戶停電，影響社會(huì)治安及經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)。早期設(shè)備技術(shù)性能差，設(shè)備動(dòng)作頻繁，引發(fā)事故多，對(duì)機(jī)構(gòu)的可靠性要求高。(6) 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)接點(diǎn)較多。(7) 城市電網(wǎng)改造涉及面廣，要求較高，停電難度大。因此，對(duì)于城市配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化是一項(xiàng)綜合

11、性的工程，最基本的條件是應(yīng)具有較為完整的多路電源的配電網(wǎng)點(diǎn)，具有較好的城市規(guī)劃及電源路徑的分布，利用各種較為先進(jìn)的設(shè)備，當(dāng)前城市建設(shè)的規(guī)模和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)配電網(wǎng)提出了較高的要求，各級(jí)部門都給予充分的重視，在資金上給以投入，形成了一種較好的外部環(huán)境。3.3 配電網(wǎng)規(guī)劃中存在的難點(diǎn)(1)規(guī)劃數(shù)據(jù)收集的困難 隨著電網(wǎng)規(guī)模的日益擴(kuò)大，配網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)越來越龐大，更新速度快，每次規(guī)劃均需要花費(fèi)大量的時(shí)間及人力整理相關(guān)資料。配電網(wǎng)規(guī)劃主要涉及配網(wǎng)設(shè)備的裝備及運(yùn)行數(shù)據(jù)、規(guī)劃區(qū)域的用電及負(fù)荷數(shù)據(jù)、規(guī)劃區(qū)域的市政規(guī)劃資料、規(guī)劃區(qū)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)類數(shù)據(jù)等，其中數(shù)據(jù)量最大的為配網(wǎng)設(shè)備的裝備及運(yùn)行數(shù)據(jù)。該部分?jǐn)?shù)據(jù)的收集整理占用大

12、量時(shí)間。(2)空間負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性有待提高 配網(wǎng)規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測(cè)中總量預(yù)測(cè)的方法和技術(shù)經(jīng)過多年的實(shí)踐已較為成熟，而作為配網(wǎng)規(guī)劃核心的空間負(fù)荷預(yù)測(cè)方法由于既要預(yù)測(cè)負(fù)荷的量還要預(yù)測(cè)負(fù)荷的增長(zhǎng)位置，在城市用地類型變化頻繁、配網(wǎng)負(fù)荷發(fā)展較為復(fù)雜的情況下，其準(zhǔn)確性受多種條件制約。 (3)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化困難 網(wǎng)架規(guī)劃的目的是根據(jù)規(guī)劃期內(nèi)的負(fù)荷水平及電源規(guī)劃確定相應(yīng)的最佳配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，同時(shí)滿足經(jīng)濟(jì)性、可靠性要求。因此，配網(wǎng)規(guī)劃是一個(gè)具有多目標(biāo)性、不確定性、非線性和多階段性的復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化問題，求解困難。4 配電網(wǎng)系統(tǒng)的接線方案由于配電網(wǎng)的復(fù)雜性，不是單一方案就可以實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化要求，對(duì)于不同的供電模式，應(yīng)具有不同

13、的供電方案，以力求達(dá)到較完美的條件。4.1 環(huán)網(wǎng)電纜方案以電纜作為配電主干線的配電網(wǎng)自動(dòng)化方案，主要在城市商業(yè)繁華、人口密集地方，以環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜為主體，負(fù)荷開關(guān)柜據(jù)所在地域和用戶的數(shù)量的要求設(shè)定出線保護(hù)多少，一般為二進(jìn)(四出)，當(dāng)進(jìn)出線回路較多，規(guī)模更大時(shí)可轉(zhuǎn)變?yōu)殚_閉所，環(huán)網(wǎng)柜和開閉所中設(shè)計(jì)量柜、聯(lián)絡(luò)等。環(huán)網(wǎng)柜一般以負(fù)荷開關(guān)與熔斷器相配合，當(dāng)一路電源發(fā)生故障后，會(huì)有另一路電源快速切換到母線，恢復(fù)正常的供電。對(duì)開閉所監(jiān)控系統(tǒng)的通訊方式，在放設(shè)電纜時(shí)一并設(shè)置，主要以光纖和市話線為主，以減少干擾。環(huán)網(wǎng)柜的主要特點(diǎn)是運(yùn)行環(huán)境較好、外界影響因素較少，也是城市主干道的較好的方案，見圖1。4.2 市區(qū)架空配網(wǎng)

14、方式市區(qū)架空配網(wǎng)方式一般在城市道路規(guī)模較好，兩側(cè)路幅較為寬敞的條件下，以裸線架空導(dǎo)線和架空絕緣導(dǎo)線為主，一般情況下是雙回路架設(shè)，在配電線路上根據(jù)用戶要求設(shè)配電變壓器或設(shè)雙電源，架空線路通常是雙電源環(huán)網(wǎng)供電方式。見圖2 這種配電方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布置形式靈活，設(shè)備都集中在戶外式安裝，受環(huán)境條件的影響較深，正常條件下R0為開路運(yùn)行，B1、B2分別供電。當(dāng)異常情況下向另一端自動(dòng)供電，采用柱上重合器或自動(dòng)開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。分支線采用分段器與主干線的配電開關(guān)相配合。用來隔離支線上的永久性故障。這種方案在一次和二次設(shè)備配合上，完成自動(dòng)隔離故障功能。4.3 輻射型配電網(wǎng)輻射性配電網(wǎng)是在市郊和農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)以單電源供電，

15、控制設(shè)備由變電站主開關(guān)作保護(hù)，配電線路可根據(jù)需要設(shè)多級(jí)重合器和分段器保護(hù)，達(dá)到自動(dòng)隔離和恢復(fù)供電的條件。在我國(guó)現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)能力條件和配電網(wǎng)的實(shí)際情況下，大量采用斷路器(重合器)作為配電網(wǎng)線分支線自動(dòng)開關(guān)，尚不具備充足的資金條件，以分段器更為合適。見圖3 注：定值的整定值應(yīng)IR2IR1IB1動(dòng)作次數(shù)MR2MR2分段器的動(dòng)作次數(shù)由需要定為一或二次5 基于GIS平臺(tái)進(jìn)行配網(wǎng)規(guī)劃的優(yōu)勢(shì)配電GIS是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將配電網(wǎng)絡(luò)的分布、屬性及實(shí)時(shí)信息按其實(shí)際地理位置描述在地理背景上，形成的集查詢、統(tǒng)計(jì)、運(yùn)行、維護(hù)、分析、管理等多種功能于一體的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。利用GIS強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)分析的拓補(bǔ)功

16、能來處理配電系統(tǒng)與空間有關(guān)的信息，不僅能夠極大地方便規(guī)劃數(shù)據(jù)的獲取、處理，提高規(guī)劃人員的效率，而且規(guī)劃過程和結(jié)果也更加直觀、更具交互性。以下是GIS平臺(tái)上進(jìn)行配電網(wǎng)規(guī)劃的主要優(yōu)勢(shì)：5.1配電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)據(jù)采集優(yōu)勢(shì)面對(duì)越來越密集的電網(wǎng)、復(fù)雜的電力設(shè)備、時(shí)刻變化的負(fù)荷信息、不斷變遷的道路和建筑，GIS為我們提供了各種圖形、地圖、數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一共享的平臺(tái)。GIS數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)了用于進(jìn)行系統(tǒng)各部分分析和顯示的空間及屬性數(shù)據(jù)，對(duì)于配網(wǎng)規(guī)劃中所需的配電網(wǎng)、變電站及設(shè)備、用戶等大量數(shù)據(jù)，如果結(jié)合地理環(huán)境，采用空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)，可以使數(shù)據(jù)管理更加直觀、有效，規(guī)劃結(jié)果更具實(shí)際意義，從而大大減輕規(guī)劃人員的工作量。5.2配網(wǎng)規(guī)劃運(yùn)行情況分析優(yōu)勢(shì)科學(xué)的決策在某種程度上依賴于決策者所掌握的信息量的大小。GIS可以最大限度地將有關(guān)信息集成起來，從而為電力系統(tǒng)決策人員提供一個(gè)多元化的決策依據(jù)。在規(guī)劃地址及預(yù)測(cè)中涉及諸多關(guān)聯(lián)因素，如資源、人口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、負(fù)荷情況、用戶報(bào)裝情況等，它們都與地理系統(tǒng)有關(guān)。將GIS作為實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)規(guī)劃的數(shù)據(jù)分析、管理功能的工具，通過與其他系統(tǒng)，如SCADA、MIS、用電營(yíng)業(yè)系統(tǒng)、配變監(jiān)測(cè)儀等接口有效地組織數(shù)據(jù)信息，從而方便運(yùn)行數(shù)據(jù)的整理、分析，使規(guī)劃更貼近實(shí)際。5.3配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、自動(dòng)布線優(yōu)勢(shì)地理信息系統(tǒng)是配網(wǎng)規(guī)劃優(yōu)化得以實(shí)現(xiàn)的重要前提：在GIS平臺(tái)上采用人工智能的搜索