以客户为导向的配网网格化规划新方法

卢佳敏，欧阳武，陈 凯，周丹丹

（国网江西省电力有限公司南昌供电分公司，江西南昌 330006）

0 引言

近年来，配电网建设投入不断加大，配电网发展取得显著成效，规模日益庞大、网络日益复杂；随着城乡建设进程的快速推进，对配电网的供电能力和供电可靠性提出了更高要求。而传统配电网规划方法已经难以适应规模日益庞大、网络日益复杂的中压配电网，配电网规划容易受业扩、居配、迁改等工程的影响而偏离规划目标，难以落实到具体项目，配电网规划往往滞后，协调发展难度较大。

在已出台的配电网规划相关技术导则基础上[1-3]，国内一些发达城市已逐渐开始研究并应用网格化规划方法[4-7]，在配电网规划中引入网格化规划的新理念，将复杂庞大的配电网“大而化小”、“小而治之”，划分为多个相对独立的局部区域，针对划分网格区域进行目标网架制定及过渡方案安排，从而解决城市配电网规模庞大与精细化规划需求的矛盾。通过调研，国家电网北京、苏州和南方电网深圳供电局较早地开展了网格化规划工作。总结以上城市网格化规划实践经验，可以得到以下网格化规划原则：一是按行政地理分布划分网格，同时以道路、河流等地理屏障作为网格边界，有利于合理划分供区；二是按照营销运维管理界面划分网格，有利于进行网格化管理及配网运维精细化水平的提升；三是根据规划目标年为依据，由于现状年或水平年规划区建设开发并不完善，区域功能布局、电网建设等都在调整过程中，今后还将发生一定变化，从整体性和长远性考虑，供电网格划分应依据规划目标年相关条件开展。

文中以供电网格为基本单元开展电网规划，改变配网目标网架不清晰、规划与业扩衔接不紧的局面，提升公司配网规划建设水平。构建以用户供电可靠性及安全性为导向的，结构合理、安全可靠、经济高效的现代配电网，全面提高配电网供电能力，优化网架结构，提升装备水平，增强对分多样化负荷的接纳能力，全面适应售电主体多元化和客户用电需求多样化的要求。

1 配电网网格化规划

1.1 网格化规划方法

1）总体原则

如图1 所示，供电网格划分主要考虑供电区相对独立性、网架完整性、管理便利性等需求，按照目标网架清晰、电网规模适度、管理责任明确的原则，构建“供电区域、供电网格、供电单元”三级网络[8-10]。

图1 三级网络关系图

供电网格划分是以饱和负荷预测结果为依据，并充分考虑现状电网改造难度、街道河流等因素，划分应相对稳定，具有一定的近远期适应性；供电网格划分应保证网格之间或单元之间不重不漏；供电网格划分应兼顾规划、设计、运行、检修、客户服务等全过程业务的管理需要。

2）网格划分原则

供电网格一般结合道路、河流、山丘等明显的地理形态进行划分，与城乡控制性详细规划中的功能分区相对应。

供电网格应遵循电网规模适中且供电范围相对独立的原则，远期一般应包含2~4 座具有10 kV 出线的上级公用变电站。供电网格不应跨越供电区域（A+~E），不宜跨越220 kV 供电分区。满足上述条件下，为便于建设、运维、供电服务管理权限落实，可按照供电营业部（供电所）管辖地域范围作为一个供电网格，当管辖区域较大、供电区域类型不一致时，可拆分为多个供电网格。

1.2 网格化规划流程

如图2 所示，配电网网格化规划流程分为原则目标、目标制定、近期方案与成效三个阶段。

图2 配电网网格化规划流程示意图

1.3 网格负荷预测

城市平均负荷密度是一个反映城市和人民生活水平的综合指数。负荷密度法是根据对不同规模城市的调查，参照城市发展规划、人口规划、居民收入水平增长情况等，用每平方公里面积用电负荷，来测算城镇负荷水平。因此采用空间负荷密度法预测远景饱和负荷。

空间分区模型与层次负荷之间存在负荷预测方面和电网规划方面的对应关系。如图3所示。

图3 空间划分与层次负荷的对应关系

由此分别得出街区负荷预测、功能分区负荷预测、规划分区负荷预测公式。

1）街区负荷预测（配变层）

已有详细控制性规划，规划用地和分类建筑面积均采用计算公式（1）：

式中：PLS为功能分区负荷预测值；

m为土地使用类的个数；

Di为第i类建筑面积负荷指标；

Si为第i类建筑面积；

Wi为第i类需用系数。

2）功能分区负荷预测（馈线层）

功能分区负荷预测为街区负荷预测考虑同时率的累加，计算公式如式（2）：

式中：PLS为功能分区负荷预测值；

m为街区的个数；

PLSi为第i个街区的负荷预测值；

W为街区间同时率系数，典型取0.8。

规划分区负荷预测为功能分区负荷预测考虑同时率的累加，计算公式如功能分区，功能分区间同时率系数典型值取0.9。

1.4 网格目标网架构建策略

城市区域目标网架供电模式主要采用单环网、双环网接线，对于型号为YJV22-8.7/15 3×400 mm2的单回10 kV 线路，线路可供最大负荷为7.8 MW 左右。考虑线路“N-1”校验的要求，单环式接线方式下，规格为YJV22-400 mm2的电缆供电最大负荷为3.9 MW左右。参考上述要求，构建目标网架时按照单回10 kV线路最大负荷3.9 MW进行平衡。

在利用10 kV 线路的同时，还应考虑变电站的供电能力。远景年，南昌城区110 kV变电站容量大多数为2×63 MVA，10 kV间隔一般为24个及以上，按照变电站长期负载为65%测算，城区10 kV 线路平均负荷应在3~3.5 MW 左右。因此，构建完成后区域内线路的平均负荷应该在3~3.5 MW 之间，这样才能有效地释放变电站的供电能力，保证区域供电的经济可靠性。

1.5 用户接入策略

1）总体原则

（1）用户接入符合电网规划，不影响电网的安全运行及电能质量。

（2）用户根据远景目标网架规划的环网箱供电范围进行接入，不跨区接入。对于新建用户，接入该用户所在区域的环网箱即可。环网箱间隔不够用的，通过新建电缆分支箱或者二级环网箱，整合上级环网箱间隔资源后再进行接入。对于现有跨区接入的用户，通过结合地块改造，进行改接。

2）各类用户负荷特性调研

（1）居住用户

对南昌现有居住用户进行调研，如表1 所示，在入住率接近饱和状态下，楼盘小区户均负荷整体范围1~3 kW/户，需用系数整体范围0.2~0.35，中低档楼盘小区户均负荷为1~2 kW/户，如玉河明珠、工人新村等；高档楼盘小区户均负荷为2~3 kW/户，如恒茂国际都会、央央春天等；楼盘小区建筑面积负荷指标在10~20 W/m2范围；配变平均负载率在20~30%之间。

表1 居住性质用户调研结果

按照10 kV线路平均限额电流450 A，居住用户配变负载率30%计算，线路可供最大负荷为7.4 MW，考虑N-1 情况下线路负载率50%，即一回线路可接待负荷3.7 MW，则可接待配变容量12 000 kVA；按照一回线路环入2~3个环网箱计算，环网箱可接入配变容量为4 000~6 000 kVA。因此一回10 kV 线路可接入居住性质用户配变容量为12 000 kVA，一个环网箱可接入居住性质用户配变容量为4 000~6 000 kVA。

（2）公用设施用户

通过对南昌现有公用设施用户进行调研，结果显示，考虑需用系数以后，商业金融建筑负荷指标为40~55 W/m2，其中大型商场负荷指标为50 W/m2左右，大型酒店负荷指标为40 W/m2左右；行政办公（商务）建筑负荷指标为30 W/m2左右；医疗卫生建筑负荷指标为30~40 W/m2；教育科研建筑负荷指标为15~25 W/m2。商业配变负载率分布在45%~60%左右，公用服务用户配变负载率分布在30%~40%左右。如表2所示。

表2 公用设施用户调研结果

按照商业用户平均配变负载率50%计算，则一回线路可接待配变容量8 000 kVA 左右。按一回线路环入2 个环网箱计算，环网箱可接入配变容量为4 000 kVA。因此一回10 kV 线路可接入商业性质用户配变容量为8 000 kVA，一个环网箱可接入商业性质用户配变容量为4 000 kVA。同理公共服务用户依次类推，如表3所示。

表3 10 kV线路可接入配变容量

3）用户报装容量核定的原则及方法

（1）户均负荷校核

用户核定的负荷=用户数×平均户均负荷典型值

该方法适用于楼盘小区用户。通过对南昌成熟小区进行调研，一般楼盘小区平均户均负荷典型区间在1.5~3.5 kW/户。

（2）负荷校核

用户核定的负荷=用户建筑面积×建筑面积负荷指标×需用系数

该方法适用于各类性质用户。考虑到负荷发展及未来充电桩安装，建筑面积负荷指标取负荷指标调研值的1.3 倍。对于楼盘用户，该方法可以与户均负荷校验结果相互校核。

(1)基于信任的沟通。在管理过程中，组织和员工需要通过不断的沟通达成一致。通过沟通组织向员工传达期望、反馈员工的工作状态、了解员工的需求、发现管理的不足之处，实现激励和控制。通过沟通员工可以进行情绪的表达，缓解自身的压力和不满情绪，也可以提出建议实现参与管理。

（3）用户容量校核

用户核定的受电容量=用户负荷÷配变平均负载率

该方法适用于各类性质用户。

4）用户接入方式

（1）不同性质不同容量用户接入

用户的接入方式应依据用户类型和核定后的用户容量综合确定，以居住与商业用户为例，给出用户接入推荐方式如表4所示。

表4 不同性质用户接入方式推荐表

（2）双电源用户接入方式

图4 为双环网组网方式，双电源用户分别接入附近两个环网箱。

图4 双电源用户接入方式（双环网）

图5为单环网组网方式，双电源用户其中一回接入附近一个环网箱，另一回从不同线路的环网箱中接入。

图5 双电源用户接入方式（单环网）

（3）建网思路

以服务于用户为导向制定网格目标网架建设方案，以饱和预测分布为基础，以地块为单位，明确各地块的供电电源，明确各环网箱的供电范围，在环网箱供电范围内的用户均在该环网箱接入，按一个环网箱4 000~6 000 kVA的容量划分，如图6所示。

图6 环网箱供电范围示意图

（4）用户接入步骤

第一步：容量校核，根据用户报装的容量及用户提供的信息，采用用户报装容量核定的原则及方法对报装容量进行核定，得到核定后的用户受电容量；

第二步：查预案表，根据核定后的用户受电容量，查找相对应的接入方式，明确用户接入采用的模式；

第三步：查目标网架，查找用户所属网格的目标网架，明确走线；

第四步：查环网箱供电范围，查找用户所属网格的环网箱供电范围图，明确用户需要的站所设备；

第五步：根据以上步骤，形成最终的用户接入方案，如图7所示。

图7 用户接入步骤示意图

2 案例分析

文中以南昌市CN 片区作为案例进行介绍，CN片区位于南昌市区的南部，是连接南昌旧城中心区与外围新城组团的功能枢纽，供电面积25.03 km²。

如图8 所示，区内共有1 座220 kV 变电站，容量300 MVA。4 座 110 kV 变电站，主变 8 台，总容量321.5 MVA，110 kV 容载比1.70，主变平均负载率为67.7%。

图8 CN片区区域图

1）网格划分

南昌市政府将南昌CN 片区划分为3 个管理单元，并对这3个管理单元编制了控制性详细规划。因CN 片区的营销及运维管理辖区已经保持一致，该区域根据行政3个单元进行供电网格区域划分。将CN片区划分为CN 一区、CN 二区及CN 三区三个供电网格，如图9所示。

图9 CN片区网格划分图

2）CN一区网格负荷预测计算

以CN 一区网格为例，依据CN 一区控制性详规，参考城市定位类似发展程度相当的地区用地负荷密度指标，采用负荷密度法进行远景年负荷预测。地块饱和负荷预测示意图如图10所示。

图10 地块饱和负荷预测结果示意图

根据各地块饱和负荷预测结果，选取同时率加权，CN 一区网格远景年负荷为198 MW，负荷密度为19.4 MW/km2。

3）CN一区网格目标网架制定

远景年规划57 回线路为其供电，其中专线7 回，公用线路50 回，平均每回公用线路负荷约3.96 MW。区域公用线路共形成15 组环网接线。CN 一区目标网架组网图如图11所示。

图11 目标网架组网图

4）CN一区网格用户接入案例

以一个新楼盘为例说明用户接入方案，该楼盘用户位于JS 南路南侧，属于二类住宅，建筑面积23 万m2。根据负荷指标方法校验，预测该楼盘饱和负荷约4.14 MW，预计报装容量13 800 kVA。通过查找用户接入预案表，接入预案需由变电站新出一回线路供电。如图12、图13所示。

图12 目标网架规划图

图13 现状电网图

制定用户接入方案环节：通过查目标网架规划图可知，该用户方案应从迎宾变新出一回电缆线路；按照目标网架该电缆线路向西沿JS 南路建设，结合现状电网，利用新增管线将现状京南Ⅰ线下地改造，这两回线路沿SR 路向北分别与现状象源Ⅰ、Ⅱ线形成联络，制定用户接入方案如图14所示。

图14 用户接入方案图

该方案既满足了用户接入需求，又避免了以往用户线路形成单辐射接线结构的情况，提高了用户供电可靠性。同时该方案完全符合目标网架构建思路，避免未来规划建设中重复拆建，大大提高了投资效益。

3 结语

针对传统配电网存在的规模庞大繁杂、用户接入无序问题，文中提出了以客户为导向的配网网格化规划新方法。从网格化规划方法、网格化规划流程、网格负荷预测、网格目标网架制定、用户接入策略等五部分进行系统分析，最后以南昌市CN 片区为实例，给出网格化规划如何满足用户接入快速响应，证实了文中的科学性与实用性。