关于中小城市配电网建设几个问题的思考

刘廷高

摘要：文章在分析当前中小城市配电网存在的主要问题基础上。从优化配电网络结构和配电网自动化系统建设两方面提出了中小城市配电网建设的一些思路，供相关工作人员参考。

关键词：配电网结构优化；配电网自动化系统

中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号：

配电网是城市建设中重要的基础设施；它直接面对用户，涉及到生产、生活各方面，配电网的安全经济性能及供电可靠性是影响人们社会生活质量的重要因素；当前，中小城市社会经济快速发展、人民生活水平日益提高、产业结构不断升级，对城市配电可靠性及电能质量提出了更高要求。

一、现阶段，中小城市配电网建设的主要特点：

1.中小城市经济个体规模较小，经营灵活多变，不同时期、不同地域，用电结构差异性大，不确定性因素较多，配电网规划建设存在阶段性和地区性特点，使配网建设存在较大的反复性。

2.中小城市配电网建设主体多元化，虽然配电网主体网架由供电企业建设管理，但在用户终端，存在大量由用户投资建设并管理的供用电设施，分布在各个电压等级。

3.城市配电网涉及供用电设备数量众多，用户用电需求和系统接入要求差异大，大量供电设备技术标准不统一、质量参差不齐。

4.当前城镇化建设步伐加快，配电网设备技术水平相对落后，配网建设水平滞后于电力系统整体建设，中小城市配网建设任务繁重，给配网运行管理带来较大的压力。

二、目前中小城市配电网存在的几个问题

长期以来，我国电力系统建设存在“重发轻供”的发展模式，加之中小城市配电网建设常由地方经济主导，配电网建设相对滞后；供电企业作为市场主体，在服务地方经济建设和供电企业自身发展存在诸多矛盾，配电网建设与城市建设未能充分协调，配网经济性、供电可靠性及供电质量不能完全满足社会经济生活日益增长的需要，中小城市配网装备技术水平还有待进一步提高。主要反映在以下几个方面：

1.配电网建设规划目标考虑不够周详全面，配电网与周围环境不协调。中小城市建设与改造常受政策等突发性因素影响，任务急，时间紧，规划论证往往不充分，项目仓促上马，事后又来重复修改。而配网建设周期受自身经济性制约，配网设备选择难以长期适应经济快速增长和负荷高速发展要求。中小城市周边环境变迁快，线路走廊拥挤，水、电、气、通信管网错综复杂，既要考虑综合配置又要考虑其专业属性，需要城市建设与电网建设规划统一考虑，配套一致。

2.网络结构不合理，系统可靠性与经济性不协调。

中小城市配电网普遍存在电源布局不合理，系统容载比不能满足要求，供电半径长，导线截面小，无功补偿不合理，电压调整水平低；安全防范措施薄弱，容易遭受外力破坏，损耗大，供电质量差，可靠性较低等现象。

3.新技术应用效果欠佳，配网自动化程度不高。

三、关于当前中小城市配电网改造与建设的思考

(一)加强配电网络结构规划

服务地方经济发展，满足用户用电需求是配电网建设的最终目标，科学合理的配电网络结构规划是提高供电质量及供电可靠性的必要条件，也是提高配电网经济性和稳定性的重要因素。

做好配电网络结构规划可从以下几方面着手： 一是合理地选择规划目标，按照《城市电力网规划设计导则》和《城市中低压配电网改造技术导则》的要求，以系统可靠性、用电安全性、网络经济性、运行灵活性、技术先进性、合理预留发展空间等为目标，并充分考虑城市功能分区、社会经济条件、线路走廊、用电需求、运行指标、近期使用、远期发展等约束条件，选择科学的规划模型和计算方法。二是做好负荷预测与电力电量平衡和投入效益分析；找出现状及规划水平年运行状况较差的线路和区域，以电源布局、网络接线模式、线路路径、架设方式为重点，按照远近结合、减少占地、负载率均衡、沿主干道布置、多点联络、满足“N-1”准则的要求，规划确定网络电压等级、网架结构和网络接线模式，选择电源地址、确定设备容量、供电范围，确定线路主要通道、线路路径，确定开闭站数量、位置及进出线。三要以供电可靠性指标、电压合格率、线路负载率、容载比等指标开展配电网络结构规划技术性评估，以线损率指标、成本效益、故障损失等指标进行配电网络结构规划经济性评估，以美观协调、噪声污染、电磁辐射等因素进行环保评估。

（二）做好电网无功规划

配电网无功规划是配电网规划的重要组成部分，在实现系统有功功率基本平衡的基础上，解决电网无功功率的输送和供给，达到改善电能质量、降低网络损耗的目的。配电网无功规划应根据已确定的配电网架结合无功负荷分布情况，按照“分层分区、就地平衡”的原则，依照《电力系统电压和无功电力技术导则》等技术规范要求，合理选择无功补偿方式，确定合适的无功补偿装置和补偿点、补偿容量和组数，保证配电网能安全、优质、经济地向用户供电。配电网无功补偿主要有变电站集中补偿、变压器低压侧集中补偿、线路杆上补偿和用户终端分散补偿等方式，分变压器高压侧补偿和低压侧补偿，高压网络的无功规划通常以负荷预测为基础，选择合适的配网无功规划目标如：补偿容量最小、有功损耗最小、电压质量最优、总费用最小等，规划方法可采用解析法、线性规划法、非线性规划法、动态规划法、二次规划法、人工智能算法等。配电变压器低压侧无功规划通常以配变低压侧典型日负荷曲线为基础，综合考虑无功补偿的投资效益和电容投切的动态控制策略，最终确定最佳的补偿电容器组数、单组容量及投切方式。

（三）积极推行配电网典型供电模式

推行典型供电模式的意义在于：供电模式的选择不仅涉及到配电网络的经济性和可靠性，对一个地区、一个城市建设发展也有着重要影响，当前中小城市经济快速发展，用电负荷增长迅速，但不同地区，其负荷密度也不同；不同社会结构，不同经济个体，其用电需求也不一样，在供电网的建设中，受技术水平、设计力量制约，配电网络的规划设计工作往往不够细致，难以满足实际工作需要。因此，不论从经济角度还是从技术安全角度，在中小城市配电网建设中推行典型供电模式可以极大提高电网可靠性和适用性，对提高配电网建设质量有着极其重要的作用，当前中小城市配电网络中典型供电模式主要有以下几种：

A、架空线单电源分段辐射：该供电模式接线简单清晰、运行管理方便、建设投资少；但供电可靠性较差，每条线路可满载运行。

B、架空线分段联络供电模式：该供电模式线路利用率为67%，满足N-1准则要求，运行灵活。

C、架空线分段三联络供电模式：该供电模式线路利用率为75%，满足配电网N-1准则要求，运行灵活，操作较为复杂。

D、架空线双电源拉手式环网供电模式：该供电模式通过一个联络开关，将不同电源点（变电站母线）的两条馈线连接起来，满足N-1准则要求，线路各具备50%的备供能力

E、电缆单环网供电模式；该供电模式主要以环网柜为主要元件，实现手拉手供电，满足N-1准则要求，运行灵活

F、电缆双环网供电模式：该供电模式一个环网柜设置3个联络开关，接线完善，运行灵活、供电可靠性高，但投资比单环网增加一倍，一般适用于城市中心繁华地段的双电源供电的重要用户或供电可靠性较高的配电网络。

E、电缆三供一备供电模式：该供电模式以三条辐射式供电线路通过环网柜与一条备用电源线路及联络开关构成环网供电，供电可靠性高，设备利用率高。

（四）加快配电网改造，推广应用配网自动化，提升配电网新技术应用水平，构建坚强的智能配电网。

中小城市配电网分布面广、接线复杂，交叉跨越多，线路走廊拥挤，设备分散，种类繁杂，运行状况时时变化；近年来，随着社会经济发展，用电需求不断升级，传统的配网模式已难适应对配网维护管理，大力推行配电网自动化改造与建设已势在必行。配网自动化是利用现代电子技术、通讯技术、计算机网络技术与电力设备相结合，将配电网的监测、保护、控制、计量和用户管理工作有机融合在一起，建立配电网与用户互动的动态管理模式。其目的是提高配电网管理水平，提高劳动生产率，提升供电可靠性和供电质量。

配网自动化主要包括了馈线自动化（FA）、变配电站自动化、配网调度自动化系统、制图/设备管理/地理信息系统（AM/FM/GIS）及用户管理自动化、配网运行管理自动化、配网分析软件与其他系统的接口等内容。其结构一般分为配电主站系统、通信网络、子站系统、远方终端（含馈线远方终端FTU、配电变压器远方终端TTU、配电站监控终端DTU）四个层次。

开展中小城市配网自动化改造与建设应做好以下工作：一是开展配网结构和一次设备现状分析与改造。对供区负荷进行分类，确定负荷重要性、明确其对供电可靠性的要求。通常一类负荷为独立电源供电或双电源供电的重要用户，如医院、政府机关等；二类负荷通常为地理电源点单环网供电用户，如工厂、商场、写字楼、高档小区等；三类负荷如通过同一开闭所母线单环网供电居民小区、普通商业区，以及其他供电可靠性要求较低的负荷。二是根据负荷分类情况，进行设备自动化或半自动化改造，实现相变单元、开闭所、变电站的自动化要求；三是根据负荷统计情况，结合配电网典型供电模式要求，进行馈电线路的改接和拓扑优化，优化变电站和开闭所布局和网络接线方式，对特殊重要用户采取必要的特殊接线方案等。四是合理选择配网自动化结构模式，对配网自动化的主站、子站及终端进行合理配置，配网自动化的主站是配电自动化系统的中心，它的主要功能是对相关数据的获取及后台处理，根据采集的数据，对整个系统进行监测与分析。配网自动化子站的功能是优化数据的传输，对所管辖的区块根据实际的需要进行调配。配网自动化的终端是远程工作站，它是配电自动化主站系统的延伸，它主要功能是接受信息、采集上传数据，实施就地监测和控制。五是结合不同区域和层级的配电网管理的要求，合理选择自动化系统功能，对SCADA、FA、AM/FM/GIS电子地图、GPS抢修、TCM投诉、遥视、自动抄表、用电营业等功能进行配置，选择主通讯方式和特殊区域的备用通讯方式，选择通讯主站的规模、站址、服务器结构，选择通讯子站（集控站）的模式和通讯方式，自动化终端的接口设置及合适的应用软件等。六是要注重整体设计、分阶段实施。

参考文献：

城市配电网技术导则国家电网公司企业标准（Q/GDW370-2009）

孔涛，程浩忠，李钢，谢欢--配电网规划研究综述 《电网技术》第33卷 第19期2009年11月

《小城镇供电模式》国家电网公司 2011年10月