配電網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計開題報告

1、配電網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計 開題報告1 研究背景及意義1 1 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)的各項建設(shè)和改造項 目必須與城市發(fā)展規(guī)劃相互配合， 同步實施， 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)社會發(fā)展的需要， 其原因是城市經(jīng)濟(jì)增長迅速， 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， 其對于降低網(wǎng)損、 提

2、高可靠性和保障電能質(zhì) 量的影響不亞于配電網(wǎng)的運(yùn)行管理， 因此說， 配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)的發(fā)展對整個電力 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 國內(nèi)外配電自動化的現(xiàn)狀2 1 國外配電自動化的現(xiàn)狀在一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家中， 配電自動化系統(tǒng)受到了廣泛的重視， 國外的配電自 動化系統(tǒng)已經(jīng)形成了集變電所自動化、饋線分段開關(guān)測控、電容器組調(diào)節(jié)控制、 用戶負(fù)荷控制和遠(yuǎn)方

3、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。國外著名電力系統(tǒng)設(shè)備的制造廠家基本都涉足配電自動化領(lǐng)域， 如德國西門 子公司、法國施耐德公司、美國 COOPER公司、摩托羅拉公司、英國ABB公司、 日本東芝公司等，均推出了各具特色的配電網(wǎng)自動化產(chǎn)品。日本是配電自動化發(fā)展得比較快的國家。到 1986年，全國 9個電力公司的 41610條配電線路已有 35983條（ 86.5%）實現(xiàn)了故障后的按時限自動順序送電， 其中2788條（6.7%）實現(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 和計算機(jī)監(jiān)控）。日本從 50年代開始在配電線上采用自動隔離故障區(qū)， 并向健全區(qū)（

4、無故障區(qū)） 恢復(fù)送電的按時限順序送電裝置； 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)視控制裝置； 70年代后半期開始利用計算機(jī)構(gòu)成自動控制系 統(tǒng)；其后由于電子技術(shù)、 計算機(jī)技術(shù)及信息傳送技術(shù)的發(fā)展， 配電自動化計算機(jī) 系統(tǒng)及配電線遠(yuǎn)方監(jiān)視控制系統(tǒng)在實際應(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個配電站。芬蘭“ Espoo SahkO'電力配電公司的配電自動化覆蓋了該公司的

5、85000個用 戶，8座110/20KV的一次變電站，1100KM的20KV饋電線和1400個20/0.4KV的配 電變電站。從國外配電自動化系統(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)自動化所有層次的需要。 在一個配電自動化系統(tǒng)內(nèi)， 往往由多種 通信技術(shù)組合成綜合的通信系統(tǒng)，各個層次按實際需要采用合適的通信方式。2.2 國內(nèi)配電自動化的現(xiàn)狀我國配電網(wǎng)自動化的發(fā)展是電力市場和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的必然結(jié)果， 長期以來配電 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)展和電力市場的建立， 配 電網(wǎng)的

6、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。國家頒布實施的電力法的貫徹后，電力作為一種商品進(jìn)入市場，接受用 戶的監(jiān)督和選擇， 甚至于對電力供應(yīng)中的停電影響追究電力經(jīng)營者的責(zé)任。 另一 方面，高精密的技術(shù)和裝備對電能質(zhì)量要求， 配電網(wǎng)供電可靠性已是電力經(jīng)營者 考慮的主要方面。隨著市場觀念的轉(zhuǎn)變和電力發(fā)展的需求， 配電網(wǎng)的自動化已經(jīng)作為供電企業(yè) 十分緊迫的任務(wù)， 大城市電網(wǎng)， 從八十年代就意識到配電網(wǎng)的潛在危險， 并竭力 呼吁積極努力地致力于城市電網(wǎng)的改造工程， 并組織全國性的大會對配電網(wǎng)改造 提出了具體實施計劃，各種渠道湊集資金，提出更改計劃，利用高技術(shù)、性能好 的設(shè)備從事電網(wǎng)的改造。

7、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)劃方案確 定、投資估算于經(jīng)濟(jì)評價幾個方面，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)整體營運(yùn)指標(biāo)計算及分析、 配電網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量及年限統(tǒng)計、 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)

8、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、 負(fù)荷地理分布預(yù)測兩個方面。 前者用于 衡量高壓電源總量規(guī)劃的合理性和初步測算規(guī)劃期內(nèi)需新建輸變電設(shè)施的規(guī)模； 后者確定城市各供電區(qū)域規(guī)劃期內(nèi)的負(fù)荷增長情況，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)，在實踐中目前多采用空間負(fù)荷預(yù)測的思路完 成。(3) 規(guī)劃技術(shù)原則的確定一般以上級確定的技術(shù)原則為基礎(chǔ)， 綜合規(guī)劃區(qū)實際情況， 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

9、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)模及用電負(fù)荷迅速增長和供電可靠性要 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，

10、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)荷增長率高，但電力建設(shè)不及時，輸出線半徑小，線路長。(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。(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

11、大面積停電事故。城市繁華地段, 往往是局部故障引進(jìn)重要場所、 用戶停電, 影響社會治安及經(jīng)濟(jì)市場。 早期設(shè)備 技術(shù)性能差,設(shè)備動作頻繁,引發(fā)事故多,對機(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,對于城市配電網(wǎng)實現(xiàn)配電網(wǎng)自動化是一項綜合性的工程, 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)展對配電網(wǎng)提出 了較高的要求, 各級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

12、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)的收集整理占用大量時間。(2) 空間負(fù)荷預(yù)測的準(zhǔn)確性有待提高 配網(wǎng)規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測中總量預(yù)測的方法和技術(shù)經(jīng)過多年的實踐已較為成熟, 而 作為配網(wǎng)規(guī)劃核心的空間負(fù)荷預(yù)測方法由于既要預(yù)測負(fù)荷的量還要預(yù)測負(fù)荷的 增長位置, 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

13、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),同時滿足經(jīng)濟(jì)性、可靠性要求。因此,配網(wǎng)規(guī)劃是一個具有多目標(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現(xiàn)配網(wǎng)自動化要求， 對于不同 的供電模式，應(yīng)具有不同的供電方案，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)（

14、四出），當(dāng)進(jìn)出線回路較多，規(guī)模更大時可轉(zhuǎn)變?yōu)殚_ 閉所，環(huán)網(wǎng)柜和開閉所中設(shè)計量柜、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，會有另一 路電源快速切換到母線，恢復(fù)正常的供電。對開閉所監(jiān)控系統(tǒng)的通訊方式，在放 設(shè)電纜時一并設(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。0新路負(fù)荷開關(guān)）常開員荷開關(guān)ffil電纜配電網(wǎng)接坂圖4.2市區(qū)架空配網(wǎng)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

15、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 計算機(jī)基統(tǒng) 0線跑自動直合器口一線晤自動重合器當(dāng)開運(yùn)行W線路電fflE變壓券一分布置遠(yuǎn)（RTUW調(diào)制解調(diào)番 圖2 架空配電網(wǎng)接線囹這種配電方式結(jié)構(gòu)簡單，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，B、B2分別供電。當(dāng)異常情況下向 另一端自動供電，采用柱上重合器或自動開關(guān)來實現(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， 控制設(shè)備由變

16、電站主 開關(guān)作保護(hù)，配電線路可根據(jù)需要設(shè)多級重合器和分段器保護(hù)， 達(dá)到自動隔離和 恢復(fù)供電的條件。在我國現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)能力條件和配電網(wǎng)的實際情況下， 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|S1 f S? f S3斷路器Gt合器） 一分段器圖3輻射型配電網(wǎng)接線圖保護(hù)注：定值的整定值應(yīng)lR2 I R1 IB1動作次數(shù)M2 MR2分段器的動作次數(shù)由需要定為 一或二次5 基于GIS平臺進(jìn)行配網(wǎng)規(guī)劃的優(yōu)勢 配電GIS是利用計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將配電網(wǎng)絡(luò)的分布、屬性及實時信息按其 實際地理位置描述在地理背景上，形成的集查詢、統(tǒng)計、運(yùn)行、維護(hù)、

17、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平臺上進(jìn)行配電網(wǎng)規(guī)劃的主要優(yōu)勢：5.1 配電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)據(jù)采集優(yōu)勢面對越來越密集的電網(wǎng)、 復(fù)雜的電力設(shè)備、 時刻變化的負(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。GIS數(shù)據(jù)庫存儲了用于進(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

18、 用空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲， 可以使數(shù)據(jù)管理更加直觀、 有效，規(guī)劃結(jié)果更具實際意義， 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)決策人員提供一個多元化的決策 依據(jù)。在規(guī)劃地址及預(yù)測中涉及諸多關(guān)聯(lián)因素，如資源、人口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、負(fù)荷 情況、用戶報裝情況等，它們都與地理系統(tǒng)有關(guān)。將 GIS作為實現(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、用電營業(yè) 系統(tǒng)、配變監(jiān)測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)劃更貼近實際。5.3 配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、自動布線優(yōu)勢地理信息系統(tǒng)是配網(wǎng)規(guī)劃優(yōu)