配电网设备利用率综合评价及提升策略研究

张云晨，陈 艳，吴春阳，王 飞，周 云

(国网安徽省电力有限公司马鞍山供电公司, 安徽 马鞍山243000)

近年来，马鞍山电网的规划发展在逐渐向集约化转变，对电网投资的精准性要求越来越高。配电网设备在电网中是直接面向客户，其资产所占比也很大，利用效率不高的问题显得较为突出，主要有线路轻载比例高、配电网设备存在主变负载率偏低，配电线路轻载间隔资源利用不合理，区域负荷不均衡等设备利用率偏低等现象[1]。

本文利用多种方法筛选设备利用率评价指标，利用层次分析法建立评价指标体系，对马鞍山配电网设备利用率进行评价，并针对相应的指标分析了设备利用效率的提升策略，通过案例计算分析提升效果。

1 配电网设备利用率评价指标体系构建

1.1 配电网设备利用率评价指标分析

利用鱼骨图分析法找到影响其利用效率的影响因子，对各影响因子进行归类，得到5 个一级影响因子，二级影响因子是对一级影响因子的进一步分解[2]，如表1所示。

1.2 综合评价指标筛选

第一步，删除初选指标中数据无法获得的指标。第二步，利用R 聚类分析法把一级因子下信息类似的二级因子进一步归纳，如变电站单电源占比遇单变率。第三步，通过变异系数法剔除掉每类中代表性小的，得到的指标具有代表性。本文以马鞍山五个区域为评价对象，指标初选结果如表2 所示[2]。

表1 配电网设备利用率的影响因子

1.3 综合评价体系构建

设备利用率的影响因素众多，在指标筛选后的基础上，综合多位电网规划、财务专家的意见，增加财务效益作为经济评价指标，根据评价指标体系的构建原则，结合层次分析法，构建配电网设备利用率评价指标体系[3]，如表3所示。

利用评价体系，对马鞍山市区配电网进行综合评价，其结果为76.9482分，表现为一般，属于中等发展水平。已知马鞍山市区为普通地级市且计算结果未包括县供电公司电网，该评价结果基本符合该地区的发展定位。

2 配电网设备利用率设备利用率提升策略

2.1 提高供电可靠性——增加变电站站间联络

由表4 可知，变电站所在地区负荷大且发展较快（如工业园区）时，增加变电站站间联络程度，提升主变N-1校验通过率的同时，主变最大负载能力也越大，利用效率相应越高。反之，若该地区负荷已接近饱和且发展缓慢，供电可靠性已满足要求（如市中心），增加变电站站间联络程度，则会提高投资成本，造成财务效益的降低，对提升主变设备利用率无较大改善。

表3 综合评价指标体系

表4 不同数量站间联络关系及主变台数的变电站最大负载能力

2.2 加强网架结构

马鞍山中压公用线路有单环网型、双环网型、多分段多联络和单辐射等接线模式。

由表5 可知，采用多分段三联络较单联络负载能力有一定的提高，且供电可靠性也得到了增强。线路联络数增加，允许负载率提高的同时，也意味着线路的利用率的上升空间越大。

2.3 改善配电网负荷特性——合理搭配接入设备的负荷类型

在配电网规划中，将负荷曲线上负荷时间能够互补的线路进行联络，能够起到削峰填谷的作用，减少负荷率对设备利用效率的影响，提高对比设备前后的负荷曲线可以得到，联络后的负荷曲线更加平滑，相应的设备有效利用效率也会提高。

表5 最大允许负载率控制水平及供电可靠性表

2.4 提升负荷供应能力——区域内负荷平衡分布

马鞍山地区存在部分110 kV 变电站由于地形、廊道、政策等方面的因素10 kV 出线困难，马鞍山局部地区同时存在重轻载110 kV变电站，通过将重载变电站的重载线路进行切改，由附近的轻载线路进行部分转供，达到降低重载主变负荷、减轻重载线路的压力，同时提升轻载线路的负载率，平衡区域内负荷。调整之后的区域内110 kV变电站的主变和10 kV 线路利用率较之前更合理，综合设备利用率更高。

2.5 电网建设裕度——110 kV变电站间隔统筹

马鞍山地区存在部分110 kV 变电站由于地形、廊道、政策等方面的因素10 kV 出线困难或者专线间隔占比大且发展较慢，造成110 kV 变电站轻载、间隔资源利用率低。如马鞍山地区对于部分新建小区的供电方案常采用2 条专线进行供电，后期开发商再进行移交供电公司，而新建小区负荷发展缓慢，新建线路负载较低，导致其利用率较低。为解决间隔利用率低的情况，通过对出线变电站间隔、各线路负载及出线情况进行分析，对利用率较低且路径方向一致的线路进行合并，整合资源，提升变电站间隔和线路的利用率。

通过上述方法不仅可提升110 kV变电站的间隔利用率，避免资源浪费，节约投资，推迟110 kV变电站的建设时序，压缩建设裕度，有着非常大的经济效益。

表6 四条线路线路现状表

表7 110 kV林里变、团结变现状表

3 应用实例

3.1 合理搭配接入设备的负荷类型实例

选取马鞍山市区经开区金圆6317线、金昱6318两条线路进行合理搭配接入设备的负荷类型对设备利用率升的分析，典型日负荷曲线如图1所示。

图1 金圆6317线、金昱6318线的典型日负荷曲线

根据负荷率的计算公式，两条线路的负荷率的计算值分别为：

式中：Pmax为最大负荷，Pi为一天24 h的负荷值。

图2 金圆6317线、金昱6318线接入相同的供电设备典型日负荷曲线

从日负荷曲线可以看出，金圆6317 线、金昱6318线路的用电时间相对是互补的，如果将两条线路接入相同的供电设备，则负荷曲线可以变得更加平坦，日负荷峰谷差减少，相应的设备有效利用率也会提高。

当用电时间互补的设备接入相同的供电设备时，得到新的负荷率，计算得到金圆6317线与金昱6318线的负荷率为：

根据公式（2）、（3），则将两条线路接入相同供电设备后对负荷率的贡献值可以计算为：

可以看出，合理搭配接入设备的负荷类型对设备利用率提升的效果非常明显。由此可见，在选择用电时间互补的不同负荷类型接入相同的线路或供电设备时，选择互补性较强的用电负荷，可以取得较好的设备利用率提升效果。

同时，根据第二部分配电网设备利用率的综合评价体系，进行评价。该措施实行后，综合评分为77.0294 较原得分提升0.11%，一级指标中的负荷特性及其下二级指标符合率的评分也较之前有了提高，说明合理搭配负荷类型措施能够使配电网设备利用率得到提升。

3.2 110 kV变电站间隔利用率提升实例

马鞍山市区高铁站网格10 kV 团高6705 线与林里变林金6601 线联络，10 kV 团都6728 线与林里变林安6602线联络，均为两联络线路。线路现状如表6所示。

虽然两联络线路理论最大负载率可达到67%，团结变10 kV 团高6705 线、团都6728 线负载率不高，均为轻载线路，供电半径均不超过500 m，线路设备利用率较低。而里变林金6601线、林安6602线占用林里变2 个间隔资源，导致110 kV 林里变间隔利用率偏低，影响新增报装用户的接入。

解决方案为：10 kV 团高6705 线路沿原林里变6601 线路路径，与花山变花山636 线路联络，原6601 间隔空出；10 kV 团都6728 线路沿原林里变6602 线路路径，与花山变江花638 线路联络，原林里变6602间隔空出。

改造方案沿原路径进行，成本低，改造后团结变两条线路负载率及团结变主变负载率均得到提升，林里变空出两个间隔，同时也可延长马鞍山110 kV变电站投资新建时序，能够产生很好的经济效益。

通过类似方案的改造，可以整合马鞍山市区高铁站网格部分110 kV 变电站10 kV 间隔资源，通过对改建后的高铁站网格进行设备利用率进行评价，综合评价得分为77.1621，综合评分较原得分提升0.278%，结果优于改建前，证明该措施对提升配电网设备利用率是有效的。

4 结束语

通过利用多种方法进行马鞍山市区配电网设备利用率指标的筛选，再基于层次分析法构建指标体系的原理构建配电网设备利用率综合评价体系，从而对马鞍山市辖区配电网设备利用率进行综合评价。

从设备利用率五个一级指标出发，结合马鞍山电网的特点及问题，提出了相对应的设备利用率提升措施。通过配电网设备利用率综合评价模型对两个措施的计算，验证措施的有效性，对助于提升配电网设备利用率。