《电力系统规划》第10章课件.ppt

1、2023-7-10电力系统规划第10章电力系统规划电力系统规划第第10章章电力系统规划第10章10.1 10.1 配电网规划的特点与模型配电网规划的特点与模型1.1.配电网规划特点配电网规划特点(1)(1)接线模式多样，呈辐射状结构运行。接线模式多样，呈辐射状结构运行。(2)(2)电源供应的不确定性。电源供应的不确定性。(3)(3)环境对配电网络的要求，如外形协调、电磁干扰、环境对配电网络的要求，如外形协调、电磁干扰、入地化等。入地化等。(4)(4)政策法规的变化如用电制度的规定，利率的调整政策法规的变化如用电制度的规定，利率的调整及变化，规程、导则的变化，各种运行参数的调及变化，规程、导则的

2、变化，各种运行参数的调整等。整等。电力系统规划第10章2.2.配电网规划模型配电网规划模型可从以下几个角度进行考虑：可从以下几个角度进行考虑：(1)(1)时间角度时间角度静态负荷子系统静态负荷子系统静态负荷整体系统静态负荷整体系统动态负荷子系统动态负荷子系统动态负荷整体系统动态负荷整体系统物理结构角度物理结构角度变电站子系统变电站子系统配电线路子系统配电线路子系统电力系统规划第10章(2)(2)经济性和可靠性角度经济性和可靠性角度确定性模型：只考虑经济指标。确定性模型：只考虑经济指标。可靠性模型：考虑成本和效益。可靠性模型：考虑成本和效益。(3)(3)目标角度目标角度单目标模型单目标模型多目标

3、模型多目标模型(4)(4)灵活性角度灵活性角度确定性确定性不确定性不确定性电力系统规划第10章3.3.配电网规划流程配电网规划流程 配电网络规划的内容主要包括以下几方面：配电网络规划的内容主要包括以下几方面：(1)(1)负荷预测负荷预测 外推法和仿真法外推法和仿真法(2)(2)确定网络的系统模型确定网络的系统模型 采用架空线还是电缆、导线截面大小、网采用架空线还是电缆、导线截面大小、网络接线方式等络接线方式等(3)(3)效益评估效益评估 经济效益评估经济效益评估电力系统规划第10章 配电网规划的流程如下：配电网规划的流程如下：(1)(1)原始资料的收集准备原始资料的收集准备 用户用电需要、用户

4、电压要求、用户供电可用户用电需要、用户电压要求、用户供电可靠性要求、用电负荷分布、变电站站址要求、地靠性要求、用电负荷分布、变电站站址要求、地区环境要求、现有配电网的改造计划、输电网规区环境要求、现有配电网的改造计划、输电网规划。划。(2)(2)确定可能的配电规划方案确定可能的配电规划方案 包括配电电压和配电方案包括配电电压和配电方案(3)(3)经济性评价经济性评价(4)(4)确定最佳配电规划方案确定最佳配电规划方案电力系统规划第10章10.2 10.2 变电站站址确定变电站站址确定 变电站站址选择工作可分为规划选址和工变电站站址选择工作可分为规划选址和工程选址两个阶段。程选址两个阶段。选址时

5、需要明确变电站在系统中的作选址时需要明确变电站在系统中的作用，是系统枢纽变电站、地区重要变电站用，是系统枢纽变电站、地区重要变电站或一般变电站中的中间变电站、终端变电或一般变电站中的中间变电站、终端变电站、开关站、企业变电站还是一次变电站。站、开关站、企业变电站还是一次变电站。电力系统规划第10章变电站的站址选择基本原则变电站的站址选择基本原则 接近负荷中心；接近负荷中心；使地区电源布局合理。使地区电源布局合理。高低压各侧进出线方便。高低压各侧进出线方便。站址地形、地貌及土地面积应满足近期建设和发站址地形、地貌及土地面积应满足近期建设和发展要求；展要求；确定站址时，应考虑其与邻近设施的相互影响

6、；确定站址时，应考虑其与邻近设施的相互影响；交通运输方便；交通运输方便；其他：所选站址应具有可靠水源，排水方便，并其他：所选站址应具有可靠水源，排水方便，并且应满足施工条件方便等。且应满足施工条件方便等。电力系统规划第10章10.2.1 10.2.1 变电站数量及容量的确定变电站数量及容量的确定 n n 变电站数量变电站数量P P 为水平年的负荷需求为水平年的负荷需求k k 为容载比为容载比S S 为现有变电站容量总和为现有变电站容量总和S SN N 为标准变电站容量为标准变电站容量电力系统规划第10章 对于配电变压器的选择，可用各地块中期负荷预测对于配电变压器的选择，可用各地块中期负荷预测的

7、结果，考虑变压器的利用率和功率因数。在考虑的结果，考虑变压器的利用率和功率因数。在考虑原有配变的基础上，可确定各地块中对应布置的变原有配变的基础上，可确定各地块中对应布置的变压器的容量。压器的容量。对于居民生活区内的对于居民生活区内的10kV10kV配电变压器，其容量一般配电变压器，其容量一般统一为统一为250250、400400、500500、630630、800kVA800kVA。对于对于35kV35kV电力变压器，容量一般使用电力变压器，容量一般使用1616、2020、3l.5MVA3l.5MVA。变压器台数至少选定为两台，以满足变压器台数至少选定为两台，以满足“N-1”N-1”原原则则

8、”。电力系统规划第10章10.2.2 10.2.2 变电站选址优化变电站选址优化一一.建立目标函数建立目标函数1.1.单源连续选址单源连续选址 单源连续选址是在某一变电站供电范围一定单源连续选址是在某一变电站供电范围一定的情况下如何确定变电站站址的方法。的情况下如何确定变电站站址的方法。在建立模型时，基于不同的目标所建立的模型在建立模型时，基于不同的目标所建立的模型不同。不同。设待求变电站的站址坐标为设待求变电站的站址坐标为(u,vu,v)，城网中，城网中10kV10kV各负荷点的坐标为各负荷点的坐标为(xi,yixi,yi)。电力系统规划第10章(1)(1)等负荷原则等负荷原则 n n为该变

9、电站所供负荷点的个数。为该变电站所供负荷点的个数。这种模型适用于负荷相差不大，年耗电量基本相这种模型适用于负荷相差不大，年耗电量基本相同的场合。例如住宅区，对于区域规划中负荷不同的场合。例如住宅区，对于区域规划中负荷不确定的场合，采用这种模型较为简单、直观。确定的场合，采用这种模型较为简单、直观。电力系统规划第10章(2)(2)初投资最小原则初投资最小原则 该模型是将有色金属消耗最少作为主要因素，忽该模型是将有色金属消耗最少作为主要因素，忽略了敷设电线电缆的土建投资等费用，该方法尤略了敷设电线电缆的土建投资等费用，该方法尤其适用于铜芯电缆消耗量大的场合。其适用于铜芯电缆消耗量大的场合。电力系统

10、规划第10章(3)(3)负荷矩最小原则负荷矩最小原则 该模型是基于单位电力负荷路径最短设计的，它该模型是基于单位电力负荷路径最短设计的，它接近于初投资最小原则，并考虑到降低线损，该接近于初投资最小原则，并考虑到降低线损，该模型在确定负荷中心上应用较为普遍。模型在确定负荷中心上应用较为普遍。电力系统规划第10章(4)(4)网络运行费最小原则网络运行费最小原则 n n为该变电站所供负荷点的个数。为该变电站所供负荷点的个数。P Pi i：各负荷点功率：各负荷点功率(kw)(kw)。i i：单位距离、单位负荷的费用系数：单位距离、单位负荷的费用系数 。这种模型主要适用于各负荷点年最大计算这种模型主要适

11、用于各负荷点年最大计算负荷运行小时数相差很大的情况。负荷运行小时数相差很大的情况。电力系统规划第10章2.2.多源连续选址多源连续选址 多源连续选址是在一个规划区中同时确定几个变多源连续选址是在一个规划区中同时确定几个变电站的站址。电站的站址。它的模型与单源连续选址相对应。它的模型与单源连续选址相对应。设所研究的问题有设所研究的问题有m m个变电站，向个变电站，向h h个负荷点供电，个负荷点供电，则基于等负荷、初投资最小、负荷矩最小原则以则基于等负荷、初投资最小、负荷矩最小原则以及网络运行费最小原则的多源连续选址目标函数及网络运行费最小原则的多源连续选址目标函数分别为分别为:电力系统规划第10

12、章电力系统规划第10章二、优化计算二、优化计算1.1.单源连续选址优化计算单源连续选址优化计算（无约束优化问题）（无约束优化问题）确定了基于负荷矩最小原则的单源和多源连确定了基于负荷矩最小原则的单源和多源连续选址数学模型之后，就可以确定模型的算法并续选址数学模型之后，就可以确定模型的算法并进行编程，以求得城市配电网中一定负荷水平下进行编程，以求得城市配电网中一定负荷水平下的最佳变电站站址。的最佳变电站站址。设设电力系统规划第10章 欲求最佳变电站站址，即可对欲求最佳变电站站址，即可对u u、v v求偏导数，求偏导数，并使之为并使之为0 0，则有：，则有：电力系统规划第10章2.2.多源连续选址

13、优化计算多源连续选址优化计算（有约束优化问题）（有约束优化问题）（1 1）求变电站个数及供电半径）求变电站个数及供电半径面积为面积为A A的供电区域上的变电站个数的供电区域上的变电站个数单位面积上变电站个数单位面积上变电站个数设一个变电站的平均供电半径为设一个变电站的平均供电半径为r r时时可求得平均供电半径为可求得平均供电半径为电力系统规划第10章（2 2）对）对m m个供电区域进行个供电区域进行单源单源连续选址，确定出连续选址，确定出m m个待选变电站的初始站址；个待选变电站的初始站址；（3 3）将已有的变电站替换新选的变电站（与之最）将已有的变电站替换新选的变电站（与之最接近的）；接近的

14、）；（4 4）计算每个负荷点到各个站的负荷矩；）计算每个负荷点到各个站的负荷矩；（5 5）选出负荷点）选出负荷点i i到电源点到电源点j j的最小负荷矩：的最小负荷矩：该电源点对应的变电站就是负荷点该电源点对应的变电站就是负荷点i i在理论在理论上的最佳电源点。上的最佳电源点。电力系统规划第10章（6 6）将）将h h个负荷点按最佳电源点形成的集合重新分个负荷点按最佳电源点形成的集合重新分组，若负荷点组，若负荷点i i的归属没有变化，则按分组结果为的归属没有变化，则按分组结果为各个电源点设置相应的变电站；各个电源点设置相应的变电站；若分组时负荷点若分组时负荷点i i的归属发生了变化，则返的归属

15、发生了变化，则返回到步骤（回到步骤（2 2）重新计算站址，直到）重新计算站址，直到负荷点符合最负荷点符合最佳电源点条件佳电源点条件即：该负荷点到其所属的变电站负即：该负荷点到其所属的变电站负荷矩最小才能结束选址工作。荷矩最小才能结束选址工作。电力系统规划第10章10.3 10.3 配电网的接线模式配电网的接线模式选择网络接线模式时一般需要考虑如下因素：选择网络接线模式时一般需要考虑如下因素：安全可靠性。安全可靠性。经济性。经济性。灵活性。灵活性。延续性。延续性。可发展性。可发展性。运行管理方便及操作简单。运行管理方便及操作简单。其他。其他。电力系统规划第10章高压配电网接线模式高压配电网接线模

16、式 单侧电源单侧电源3T3T接线：接线：主要优点是简单、投资省，主要优点是简单、投资省，有较高的可靠性。设备利用率比较高，变电站有较高的可靠性。设备利用率比较高，变电站可用容量为可用容量为6767。变压器高压侧为线路变压器。变压器高压侧为线路变压器组接线，架空线和电缆线均适用。组接线，架空线和电缆线均适用。电力系统规划第10章 具有中介点的放射状接线具有中介点的放射状接线 该接线使离电源点比较远的变电站可以通过中介该接线使离电源点比较远的变电站可以通过中介点获得电源，减少了电源的出线仓位。点获得电源，减少了电源的出线仓位。电力系统规划第10章三回路全放射状接线三回路全放射状接线 因为采用了三回

17、电源对某一个变电站供电，考虑因为采用了三回电源对某一个变电站供电，考虑到现在的电力设备本身可靠性较高，因此该接线到现在的电力设备本身可靠性较高，因此该接线模式的可靠性可以满足城市供电。模式的可靠性可以满足城市供电。电力系统规划第10章 单环形接线单环形接线 该接线的供电可靠性满足该接线的供电可靠性满足n-1n-1原则，设备利用率为原则，设备利用率为5050。电力系统规划第10章 4 46 6网络接线网络接线电力系统规划第10章 双侧电源单断路器手拉手接线双侧电源单断路器手拉手接线电力系统规划第10章2.2.中压配电网接线模式中压配电网接线模式 单电源辐射状接线单电源辐射状接线电力系统规划第10

18、章不同母线电源连接开关站接线不同母线电源连接开关站接线电力系统规划第10章 双电源手拉手环网接线双电源手拉手环网接线电力系统规划第10章 双电源手拉手双环网接线双电源手拉手双环网接线电力系统规划第10章“3-1”“3-1”主备接线主备接线电力系统规划第10章10.4 10.4 配电网规划的主要内容配电网规划的主要内容 所需资料及历史数据的收集所需资料及历史数据的收集 功能块的划分功能块的划分 负荷预测负荷预测 分割供电区域分割供电区域 配置主干线路配置主干线路 电缆通道规划电缆通道规划 费用估算费用估算电力系统规划第10章 规划的电气计算豆可靠性计算规划的电气计算豆可靠性计算 无功补偿规划无功

19、补偿规划 继电保护、通信及自动化规划继电保护、通信及自动化规划 经济分析经济分析 配电可靠性估计配电可靠性估计 分年度安排分年度安排 优化方案比较优化方案比较 电力系统规划第10章10.5 10.5 配电网规划的具体步骤配电网规划的具体步骤1.1.分析配网现状分析配网现状（1 1）取得原始数据及规划数据，包括电网结构、）取得原始数据及规划数据，包括电网结构、负荷情况、原电网负荷情况、原电网N-1N-1下的供电可靠性，故障下转下的供电可靠性，故障下转供负荷的能力，导线截面积，正常运行时线路电供负荷的能力，导线截面积，正常运行时线路电压水平，绝缘水平等。压水平，绝缘水平等。（2 2）划分好功能块、

20、地块并进行编号。）划分好功能块、地块并进行编号。电力系统规划第10章2.2.准确进行负荷估算准确进行负荷估算 要求必须采用多种科学的计算方法，根据地区历要求必须采用多种科学的计算方法，根据地区历史负荷，经济发展情况进行预测。史负荷，经济发展情况进行预测。还应考虑负荷同时率和变电站同时率。还应考虑负荷同时率和变电站同时率。3.3.分析电力平衡，制定规划具体方案分析电力平衡，制定规划具体方案 应结合主网规划按目标年分阶段分区进行电力平应结合主网规划按目标年分阶段分区进行电力平衡，应与地区经济建设发展同步并适当超前。衡，应与地区经济建设发展同步并适当超前。根据预测的负荷水平，分布情况及电力平衡预测根

21、据预测的负荷水平，分布情况及电力平衡预测结果，提出变电站站址及线路路径方案。多次选结果，提出变电站站址及线路路径方案。多次选优逼近，最终确定可行站址及网架结构。优逼近，最终确定可行站址及网架结构。电力系统规划第10章4.4.科学计算分析，验证规划方案科学计算分析，验证规划方案 在规划布线上，用最小路径，最少线路，给定在规划布线上，用最小路径，最少线路，给定负荷率，负荷率，N-1N-1原则。原则。线路配置或许可条件，通过科学计算软件进行计算，线路配置或许可条件，通过科学计算软件进行计算，完成规划布线。完成规划布线。进行线路短路电流，无功容量配置，线路电压等计进行线路短路电流，无功容量配置，线路电

22、压等计算。算。必要时进行稳定校核必要时进行稳定校核电力系统规划第10章5.5.统筹推进配电网自动化改造统筹推进配电网自动化改造 进行无功及电压控制规划与继电保护及配电自动进行无功及电压控制规划与继电保护及配电自动化规划，逐步提高配网自动化建设水平。化规划，逐步提高配网自动化建设水平。6.6.进行投资估算及重要指标的对比进行投资估算及重要指标的对比 注重投资效益理念，实现投资效益最大化。注重投资效益理念，实现投资效益最大化。需要运用经济学方法，对规划的投资，社会效益需要运用经济学方法，对规划的投资，社会效益进行评价分析。进行评价分析。选取优化可行方案选取优化可行方案电力系统规划第10章电力系统规划第10章电力系统规划第10章电力系统规划第10章电力系统规划第10章2023-7-10电力系统规划第10章