模式化电网规划设计方法

摘要：本文根据作者多年工作经验，对电网规划设计的一些方法进行看探讨，并提出相关见解，仅供同行参考。

关键词：电网规划；方法；供电区域

中图分类号： U665.12 文献标识码： A

1 供电模式

目前应用较多的电网建设模式为典型设计模式和通用设计模式。典型设计方案主要包括初步设计阶段的变电站典型设计方案、配电站典型设计方案、线路典型设计方案等。通用设计方案则主要包括变电站、配电站、线路等组成模块的施工设计方案。

近年来提出并得到推广应用的供电模式是规划设计阶段的典型设计模式。本文供电模式为界定了电网结构、供电单元和电网装备等供电系统主要组成要素的电网规划设计方案，深度介于电网规划与初步设计之间，属于典型设计范畴供电模式以电网规划理论、规程规范为支撑，在电压等级匹配、供电半径优化、电网布局优化等基础上，对电网结构、供电单元和电网装备等供电系统主要组成要素进行优化配置。图 1 为供电模式制定方法，图 2 为供电模式要素。

供电模式将典型设计拓展到了电网规划设计领域。目前施工设计阶段和初步设计阶段的典型设计方案服务于供电单元的标准化建设，供电模式则从电网建设的源头入手，服务于全供电系统的标准化建设。

2 区域供电

区域供电中的“区域”是指需要规划或建设的供电区，供电分区及一个或多个用户占用的区块、子区域。在应用供电模式编制某地区电网规划方案时，需要以该地区用电需求为出发点。区域供电充分考虑各区域供电需求的差异化，以供电区域需求为核心制定区域电网规划方案，在各子区域规划的基础上形成全规划区的规划方案。

区域供电思想可概括为：按照区块功能、地理环境、行政区划等条件将供电区划分为不同层次、相互关联而又相互独立的供电区域；根据各供电区域的实际情况，综合考虑负荷、经济、资源、环境、技术等多方面因素，分情况采用合理的电压等级、电网结构、设备型式、生产管理及用电服务技术手段；考虑供电区域特别是相邻、相嵌套区域的供电系统的相互影响及制约因素，采用由下至上的规划设计顺序(即先规划较低电压等级电网再规划较高电压等级电网)制定各供电区域的电网规划方案，最后通过优化组合制定全供电区的电网规划方案。

电网规划设计具有以下特点：

1）电网之间相互影响又相互独立。

2）各供电区域/用户的供电系统之间相互影响又相互独立。

3）各级变电所/配电站的分布由用户/供电区域或下级电网决定。

4）电网接线/结构由上级电网及本级变电所的分布情况决定。以上特点表明在规划某电压等级或区域/用户电网时可相对独立地规划另一电压等级或区域/用户电网，同时也表明完全可以由下往上制定电网规划方案，而电网接线特别是高压电网接线需要考虑上、下级电网布局，即在规划中需要考虑上、下级电网的相互影响。

电网规划设计特点表明从用户/区域出发采取由下至上的顺序进行规划具有理论及技术的可行性，电网规划设计实践也证明了基于区域供电的电网规划设计方法符合电网发展规律，切实可行并且易于实施。

按照区域供电思想，全供电区电网规划方案的制定包含纵向组合和横向优化 2 个过程。纵向规划是从用户到供电区域，然后再到全供电区的过程，或者说从低压到中压，再到高压的过程，为组合过程；横向规划是对供电区域某电压等级规划方案的制定过程，如制定变电站分布、变电站规模及高压电网结构方案等，为优化过程。

图3 为基于区域供电思想进行电网规划设计的流程。区域供电思想可为模式化电网规划提供理论支持。

3 模式化的电网规划设计

3.1 可行性分析

模式化的电网规划设计方法基于区域供电思想，从区域供电需求出发，选择相适应的供电模式制定电网规划方案。该方法采用由下至上的规划设计顺序，制定各供电区域的电网规划方案，进而优化组合确定全供电区的电网规划方案。按照经济水平、负荷性质、区域功能等对供电区域(含供电分区、子区域)进行划分，并可提炼出具有代表性的典型供电区域，实际供电区域可以分解为 1 个或多个典型供电区域。同类型供电区由于负荷特性、供电需求等各方面与某典型供电区域相同或相近，可直接采用该典型供电区域的供电模式。因而，采用区域供电思想进行电网规划时，各区域可采用相应的供电模式同时进行规划。

3.2 供电区域划分与分类

不同供电区域有不同的供电需求，不同的供电需求对供电模式有不同的要求。应用模式化规划方法编制规划方案时，需要对供电区域进行划分和分类，区域划分时应考虑与可采用的供电模式适用条件的一致性，以便进行供电模式选择。具体划分及分类方法如下。

供电区域划分。

供电区域可以按行政区划、区域功能或地理方位等标准进行划分：

①以行政区划为标准进行供电区域划分。

从全国范围看，供电区域可以省、市、县为标准进行划分，在同一个县以行政区划为标准可将供电区域划分为县、乡(镇)、村 3 个层次的供电区域。

②以区域功能为标准进行供电区域划分。

区域功能主要有居住、工业、公共设施(包括行政办公、商业、体育、医疗、教育科研、文化娱乐及其他公共设施)、农业生产、农副业加工、道路广场、公园绿地等。以区块功能为划分标准，可将供电区域划分为居住区、工业区、行政办公区、商业区、商住混合区、医疗用地、教育科研区、文化娱乐区、农业生产区、农副业加工区、道路广场、公园绿地等。

③以地理方位为标准进行供电区域划分。

依据地理位置的独立性、特殊性等条件，可将供电区域划分为县城、城郊、开发区、乡镇中心区、乡村、自然村等。

3.3 供电模式制定

选择若干个具有代表性的供电区域，制定出该类供电区域的规划设计方案，并作为同类型供电区域的供电模式。

供电模式的制定主要考虑 3 个方面：

1）适用条件和范围。该方面主要考虑供电模式适用的经济水平、负荷水平、负荷性质、地理环境等。

2）典型供电区域的电压等级。根据供电区域负荷水平，按需要的最高电压等级对区域进行分类，并制定该区域最高电压等级电网的规划方案，该规划方案即为此类区域的典型供电模式。

3）供电模式的深度。电网规划方案可包括电网布局/结构、接线方式、供电单元以及装备等各方面，也可只包括其中一个或几个方面，可根据实际需要确定，较简单的供电模式可以只包括电网接线方式。为提高供电模式对具体规划方案的指导性，供电模式的深度宜适当向初步设计深度靠拢。

3.4 典型供电模式的选择

根据划分后的各供电区域的相关指标(如经济水平、负荷水平、负荷性质、需要的电压等级等)选择相适应的供电模式。供电模式选择时，需要考虑以下几个方面：

1）电压等级。根据区域负荷水平确定该区域需要的电压等级，并在相应电压等级的供电模式中选取该区域供电模式。如某工业园区需要的最高电压等级为 110kV，如果只需制定 110kV 电压等级电网规划方案，则直接在 110kV 供电模式中选取；如果需要制定 110、10 kV 电压等级的电网规划方案，则需要对供电区域进行划分，并选择合适的 110、10kV 电压等级供电模式。

2）对供电可靠性、环境等方面的要求。原则上供电模式选择时需要参考同类型区域的供电模式，但由于实际情况的复杂性，可以根据供电可靠性、环境等选择与之相适应的供电模式。

3）深度和适用性。

3.5 模式化电网规划设计步骤

模式化电网规划设计步骤具体内容如下。

1）按照常规电网规划设计方法收集、整理资料，然后将规划区按行政区划、区块功能、地理环境等条件将其划分为不同层次、相互关联而又具有独立性的供电区域，并进行负荷预测。

2）选择与各供电区域相对应的供电模式。

3）将选定的供电模式与各供电区域实际情况相结合，制定各电压等级电网的具体规划方案。

4）将各供电区域规划方案进行组合优化，制定规划区的电网规划方案，并对各供电区域的规划方案进行调整，调整方法如下：①先将某中压供电区域包括的各低压供电区域电网规划方案进行组合，并确定配电变压器的分布情况。若只需制定低压电网规划方案，则不需进行以下各步骤。

②根据配电变压器的分布情况，对该中压供电区的中压电网规划方案进行优化，并对各低压供电区域的电网规划方案进行调整。

③重复①、②，制定所有中压供电区域的中、低压电网规划方案。若只需制定中、低压电网规划方案，则不需进行以下各步骤。

④将某高压供电区域的各中压供电区的电网规划方案进行组合，并对上级变电站布点、供电范围及主变容量等进行优化。

⑤重复④，制定所有高压供电区域的变电站规划方案，并对各中压供电区域的中压电网规划方案进行调整。

⑥依据高压变电站规划方案，提出高压电网的上级电网规划建议，并制定高压电网接线方案。

⑦形成包括不同电压等级涉及电网布局、供电单元和电网装备各要素的电网规划方案。

图 4 为模式化电网规划设计流程。

3.6 模式化电网规划设计方法的特点

模式化电网规划设计方法与传统电网规划设计方法既一脉相承，又具有自身特点：

1）模式化电网规划设计方法根据区域、用户实际情况选择合适的供电模式形成电网规划方案，是一种由下至上或电压等级由低到高的电网规划设计方法。

2）模式化电网规划设计方法采用纵向组合、横向优化的方法实现全地区的电网规划方案编制，符合电网建设的规律。

3）对相同、相近的供电区域采用相同的供电模式，符合电网规划的精细化管理、集约化发展的要求，可以促进电网标准化建设。

4）可提高电网规划设计效率和规划质量，并可拓展现有电网规划边界。

4 结论

1）基于区域供电思想的电网规划设计方法，采用由下至上的规划顺序，从供电区域出发制定区域电网规划方案，依据供电区域的供电需求、特性选择同类典型供电区域的供电模式，在各供电分区规划的基础上形成全规划区的规划方案。

2）区域供电思想及模式化电网规划方法具有理论及技术的可行性，符合电网规划规律，且易于实现。

3）作为典型供电区域电网规划方案的供电模式，具有可复制性、移植性，可以应用到相同类型、相似供电区域的电网规划设计中。

4）模式化电网规划方法有助于电网标准化建设，能够满足电网规划的精细化管理、集约管理和“大规划”的要求，同时也是一种集规划、设计于一体并拓展了现有电网规划边界的优化规划方法。

5）模式化电网规划设计方法主要适用于配电网规划设计。

参考文献

[1] 肖峻，罗凤章，王成山，等．电网规划综合评判决策系统的设计与应用[J]．电网技术，2005，29(2)：9-13．

[2] 孔涛，程浩忠，李钢，等．配电网规划研究综述[J]．电网技术，2009，33(19)：92-99．

[3] 肖峻，罗凤章，王成山．一种基于区间分析的电网规划项目决策方法[J]．电网技术，2004，28(7)：62-67．