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3.2配电网网架结构问题

1)复杂互联配电网的简化近20年来中国大规模地建设、改造配电网，网络接线从最初的单辐射无联络到“手拉手”单联络，发展到如今的多分段多联络，呈现出联络日益增多、配电网结构日益复杂的趋势。特别是城市电缆网中开闭站、配电站间的联络通路越来越多，大片区域的配电网相互联络，甚至有的地区整个中压配电网都“粘连”在一起。联络的大量建设在增加负荷转带路径、提高运行灵活性的同时，也带来了新的问题。从运行角度考虑，转带路径过多会大大增加运行方式的复杂性。

本文认为联络对配电网架的作用是不同的，应该评估联络对网络转带能力的贡献度并作为依据对现有联络区别对待，找到并明确区分负荷转带的主路径和备用路径，实现联络分级管理。研究表明，多联络结构的配电网中，不同联络对网络负荷转移能力的贡献确实存在较大差异，很可能存在一定数量的“无效”联络。联络分级管理对运行调度的好处在于简化运行，缩减了正常运行时的转带方式数量，同时还能提高反应速度、降低误操作的概率;对于维护的好处在于降低工作量，对于备用路径在维护、巡视、检修上可降低频次和等级，将工作重点放到主要转带路径上。这种理念还能应用到规划建设上，对于规划方案也应评估所有联络的作用，删除无效联络，按照联络的有效度来确定建设的优先次序，达到在不降低安全可靠和配电网负载率水平的前提下简化网络结构、节省投资的效果。

在调度运行研究领域中，目前对联络相关的研究主要集中在N-1故障后的故障隔离和停电恢复策略上，对于日趋复杂的网络结构和越来越多的可选供电恢复路径，一般采用启发式规则来滤掉一些不必要的方案，很少有从网架结构上研究联络的作用。在规划领域，目前配电网联络的规划方法以联络路径的长短作为衡量投资的标准，追求达到基于某种标准接线模式的最短路径，但没有对建设联络的必要性进行考察，且未解决联络数量巨大时导致的网架结构复杂问题。因此，有必要研究联络结构对网络负荷转移能力的作用机理。

2)配电网网架的标准化问题规划中为达到电网接线方式在一定程度上的统一并简化运行，往往在同一地区采用几种标准化的网架接线模式进行统一规划。接线模式的标准化在配电网发展过程中发挥了重要的积极作用。中国配电网曾经历了网架结构不清晰的阶段，存在接线无序、供电范围不清晰、交叉供电等诸多问题。近十几年来的配电网规划和建设已逐步改变了这一状况，朝着标准化网络接线模式的方向发展。

标准化的好处在于网架结构清晰、运行方式明确。但是所有的网络接线是否都应采取完全一样的几种接线仍是值得探讨的问题。本文认为，由于网络转供能力和变电站供电能力应该在未来配电网中统一考虑，因此，网络接线结构与变电站的主变配置、主接线结构存在一定的配合关系。初步研究表明，通过下一级配电网络互联变电站的主变容量和台数不完全对称时，达到区域配电网最大供电能力的网络接线模式也不是对称的。而由于负荷分布的不均匀和变电站建设发展过程的历史原因，一个区域的变电站主变配置在台数和容量上往往存在不对称，而且线路通道的地理限制也增加了形成完全标准接线模式的难度。综上所述，本文认为一个地区的配电网不一定完全采取几种标准接线模式建设，可以采取标准接线模式的变化模式或不完全的接线模式。接线模式原则上应该是标准化和适度特异性的结合。另外，随着分布式电源和微电网的接入，一些单辐射线路也不一定必须改造为联络接线模式。

3)配电网线路导体选择和改造的标准化问题配电线路的导体选择是规划建设改造中的一个重要问题，目前的规划方法对于导体选择采取了标准化的方式，如主干线路一律采取某种导线型号，分支线路又采取某种导线型号。这种做法适合新建电网，如果用到已有电网中，就会引起大量的导线改造升级。在很多的电网改造中，只要原有导线不符合标准要求就作为瓶颈线路，即使未过负荷和未到运行年限也进行统一更换，这不但增加了成本和浪费已有的资源，而且增加了大量停电施工的时间。在联络很多的配电网中，尤其是电缆网中这种问题更为严重，此时辐射网的主干分支概念逐渐模糊，凡是不同馈线间的联络，即使以前是分支线路，都可以认为是主干网架的构成部分，因此，需要改造的线路范围更大。

本文认为，由于负荷分布不均匀、变电站容量配置及配电网架结构的不完全对称，对网络中联络通路的容量要求也并不是完全相等的。应该从正常运行方式以及N-1运行方式下能正常发挥电网供电能力的角度，量化计算每个联络通路的负荷转移容量需求，做到对电网瓶颈线路的精确定位，从而实现只对真正的瓶颈线路进行导体改造，避免较大范围的停电改造施工。

目前对于瓶颈联络线的定位，常用方法还是人为决策，即规划人员凭借其知识和经验来定位这些瓶颈线路，这种方法受人为因素的影响较大，也很难考虑N-1后的转供要求，其结果并不是最优和精确的，并且其工作量也非常大。配电网瓶颈线路的自动定位和改造决策方法是一个值得研究的问题。

3.3配电自动化投资效益问题在智能电网背景下，配电自动化在中国正获得新一次大规模发展的机会。智能电网背景下电网被看做是能量网和信息网的结合，能量网是一次系统，信息网是广义的二次系统。配电自动化或者高级配电自动化都属于广义二次系统的范畴。通过二次系统的建设发展，让一次系统实现信息化、智能化是智能电网提供的新型发展理念。只有具有先进二次系统的一次系统才能够较充分地发挥效率。基于上述理念，本文认为大量的配电自动化投资的经济效益首先不在于可靠性，而是在于一次系统效率的提高，即在精确计算并确保安全的前提下提高一次设备的负载率。一次系统不仅本身投资巨大，其占有的站点和地上、地下通道在城市地区都属于珍贵资源。配电自动化是实现网络快速负荷转移能力这一智能配电网新边界条件的基础设施。本文认为，配电自动化的大范围实施将解决中低压配电网信息化中的数据采集、通信、存储、基本操作等基础性问题，然后再开发新一代的安全高效配电调度系统，就能实现配电系统的高负载率安全运行。配电自动化大量投资的主要经济效益将是通过一次系统的高效运行从而减少电网建设投资来获得的。

3.4配电网安全高效运行问题在配电自动化普及的条件下，未来配电系统调度运行的发展方向是安全、高效运行。所谓高效就是前面讨论智能电网实现配用电信息化，使得互联的配电网具备快速负荷转移能力，为变电站提供支撑;而城市区域电网资源的稀缺让大规模的电网建设很难持续，更需要在保证安全条件下充分发掘现有电网一次系统的供电能力，提高资产效率。

供电能力是配电网在满足安全约束下的最大负荷供应能力，这为挖掘电网运行的潜力提供了量化计算工具。实现高效运行的另一个前提是精确计算配电系统满足N-1运行的安全边界，在调度运行中实时计算运行点与安全边界距离。目前的配电调度系统尚不具备实时计算运行安全边界的功能。新一代配电调度系统的发展方向是建立起类似输电系统的DyLiacco安全框架，实现实时的安全监视、报警、预防控制、紧急控制以及优化功能。相对输电系统，目前实际配电调度运行还较为初级，很多情况下都还停留在人工决策的阶段。智能电网下的配电调度运行将发生大的变革。

利用配电网络进行负荷转带的一个不利因素是在变电站主变N-1运行时通过配电网络转带负荷可能会大大增加操作的次数，但实际操作运行中该问题并不一定很严重。这是因为在规划中采用的是最大负荷，实际电网在很多时候负荷水平并不高，可以仅通过站内转带就完成负荷转移;只有在N-1故障发生在负荷水平较高的情况下，才会出现变电站内转带容量不足需要网络转带的情况。因此，实际运行时操作次数的增加并不一定很多。

4基于供电能力优化的规划新方式

4.1基于供电能力的规划方式及与传统方式的比较

按照规划导则规定的现状分析、负荷预测、变电站及网络规划等为主要步骤进行的传统规划方式，在中国十几年来的大规模城乡电网规划建设中发挥了重要作用，但目前也正面临着挑战。

首先，传统规划流程中总是需要作出负荷预测，然后在负荷预测结果基础上来形成并校验规划电网方案。其规划结果受负荷预测准确性的影响很大，而负荷发展涉及因素非常多，存在不确定性，准确预测又是非常困难的。其次，在大规模复杂配电网规划中，通常都将规划分解为变电站选址定容和网架布线2个子问题。在变电站选址定容阶段，通常采用容载比法来确定需要的变电容量，然后确定变电站主变配置时，在计及N-1安全原则时仅考虑变电站内主变的相互支持，而忽略配电网中负荷互供的影响带来安全性的提升。因此，传统规划方案往往较为保守，经常需要新增变电容量来满足新增负荷，将电网容载比控制在导则推荐范围内，结果导致设备利用率偏低。此外，随着城市的发展，规划用地通道资源日趋紧张，新的变电站和馈线走廊建设越来越困难，传统规划方法也很难适应这种情况。总之，传统规划方式的着眼点在于中长期规划中的目标网架规划，适用于新建区域和快速发展的电网。而对于已发展成型的城市建成区配电网，其重点是如何针对现状进行优化和近期规划，需要探索新的、更好的规划方式和方法。

供电能力的概念与传统规划方法最大的不同在于能够在负荷未知的条件下，计算满足N-1安全约束的配电网最大供电负荷，非常利于基于已知电网的分析和优化。在配电自动化条件下，配电网将具备快速的网络负荷转供能力。通过合理优化，已有电网完全具有在更高负载水平运行的巨大潜力。因此，在进行建成区配电网改造和规划时，不能忽略网络互联和配电自动化带来的供电能力的提升。基于此，应该优先考虑利用已有网络消纳新增负荷，具体方法是校验最大供电能力与负荷的匹配程度，既包括总体上的匹配，又包括各个变电站主变供电能力与负荷的匹配程度，若不能满足前者则需要优化网络挖掘供电能力，若不能满足后者则需调整负荷在变电站主变间的分布。调整负荷在变电站主变间分配的手段包括：优先通过配电网络重构来调整，其次通过改变新增负荷接入电网的位置来调整，最后通过改变馈线连接的母线来调整。此外，还可以通过新出馈线和线路切改来重新分配负荷。网络重构中改变开关状态将带来负荷在不同变电站主变间的重新分布，应优先考虑，其次是装设新的分段开关或改变分段开关的位置。

关键词： 供电 智能配电 运行 新思