本发明属于电力系统配电网领域，特别是涉及到一种适用于发展区的配电网规划方法及系统。
背景技术：
配电环节作为电力系统到用户的最后一环，与用户的关系最为紧密，对系统的整体性能效率和用户供电质量的影响也最为直接。因此，要真正做到“以客户为中心”、提高服务水平，必须有可靠的配电网作支撑。但长期以来，我国配电网投入不足，导致配电网基础薄弱，可靠性水平较低、线损率较高。
为有效提升配电网的整体水平，必须从技术层面入手，在详细分析不同地区、不同类型用户对电力供应要求的基础上，研究制定配电网技术发展路线和目标，但现行改造、建设模式在对“差异化”规划目标、“标准化”建设型式、“精细化”管理的支撑上尚存在有一定的不足及提升空间。
特别是在自然发展区的配电网规划，所述自然发展区的发展前景不明确，尚无政府规划，且该区域电力负荷也没有快速增长的迹象，针对这种情况亟需配电网规划的方法。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提出一种发展区配电网规划方法及系统，针对自然发展区域，以网架补强为主，满足现有负荷需求，切实提高配电网规划的适用性，进一步加强配电网改造、建设的“精细化”、“差异化”及“标准化”的水平。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种发展区配电网规划方法，包括：
(1)、现状分析
通过对行政村配电网数据的整理及分析，找出行政村配电网存在的薄弱环节；
(2)、负荷预测方法
配变负荷计算原则：s′＝(p户k1+p动k2)/cosφk3
p户＝用电负荷指标×(现有用电居民户数+5年冗余户数)
p动＝动力用户负荷(考虑5年冗余负荷)
式中：
s′—变压器容量确定参考值或者负荷计算值，kva；
p户—居民最大用电负荷(即计算负荷)，kw，其中用电负荷指标为县城区及乡(镇)d类供电区居民按6kw/户选取、农村e类供电区居民按4kw/户选取；
p动—根据实际勘察确定；
cosφ—功率因数执行标准：变电站10kv侧不低于0.95，变压器容量为100kva以上的电力用户不低于0.9，农村公用变压器不低于0.85；
k1—户表负荷同时率宜取0.15～0.25(具体取值根据现场实际勘查确定)；
k2—动力用户负荷同时率根据现场实际勘查确定；
k3—所带配电变压器经济负载率宜取0.7，计算负荷值时取1.0；
(3)、行政村配电网改造、建设方案
以行政村存在问题为导向，从规划统筹的理念出发，将包括基建、技改、营销、自动化、通信的相关专业项目进行整合，形成统一的行政村配电网改造、建设方案；
(4)、投资估算
依据投资估算控制单价情况，对项目库中各单项工程进行工程投资估算。
进一步的，步骤(1)所述现状分析的方法为：
101)中压配电网存在问题：从10kv中压线路的线径、路径、架设线路的电杆为研究对象，分析存在问题；
102)台区存在问题：结合负荷发展、变压器的负载率对台区的电力供需进行分析，得出配电变压器是否可以满足负荷发展需求；对0.4kv、220v线路进行分析，包括线径、负载率、对地安全距离、运行年限以及架设线路的电杆；
103)低压集抄覆盖情况：分析低压集抄覆盖率。
进一步的，步骤(3)还包括低电压治理方法，具体包括：
(301)变电站中压母线电压治理；
(302)中压配网线路电压治理；
(303)配电台区电压治理。
进一步的，步骤(3)还包括采用35kv配电化变电站和35kv直配台区结合分布式电源解决供电电压偏低的方法；
所述35kv配电化变电站是指利用35kv主变进行降压，在不改造10kv线路的情况下，缩短10kv供电半径，提升10kv配变台区高压侧输入电压，进而解决用户低电压问题；
所述35kv直配台区是指由35/0.4kv配电变压器直接向低压客户供电的配电台区。
进一步的，步骤(3)还包括绝缘导线防雷击的解决方案，具体包括：
(1)装设金属氧化物避雷器；
(2)装设带穿刺线夹的放电间隙；
(3)绝缘导线的支持点局部剥皮处理；
(4)使用带避雷器的支柱绝缘子；
(5)局部多雷击区采用装设避雷针和避雷线。
本发明还提供了一种发展区配电网规划系统，包括：
现状分析模块，用于通过对行政村配电网数据的整理及分析，找出行政村配电网存在的薄弱环节；
负荷预测模块，采用下面负荷预测方法：配变负荷计算原则：s′＝(p户k1+p动k2)/cosφk3；p户＝用电负荷指标×(现有用电居民户数+5年冗余户数)；p动＝动力用户负荷(考虑5年冗余负荷)；式中：s′—变压器容量确定参考值或者负荷计算值，kva；p户—居民最大用电负荷(即计算负荷)，kw，其中用电负荷指标为县城区及乡(镇)d类供电区居民按6kw/户选取、农村e类供电区居民按4kw/户选取；p动—根据实际勘察确定；cosφ—功率因数执行标准：变电站10kv侧不低于0.95，变压器容量为100kva以上的电力用户不低于0.9，农村公用变压器不低于0.85；k1—户表负荷同时率宜取0.15～0.25(具体取值根据现场实际勘查确定)；k2—动力用户负荷同时率根据现场实际勘查确定；k3—所带配电变压器经济负载率宜取0.7，计算负荷值时取1.0；
方案模块，用于以行政村存在问题为导向，从规划统筹的理念出发，将包括基建、技改、营销、自动化、通信的相关专业项目进行整合，形成统一的行政村配电网改造、建设方案；
投资估算模块，依据投资估算控制单价情况，对项目库中各单项工程进行工程投资估算。
进一步的，现状分析模块包括：
中压配电网存在问题单元：用于从10kv中压线路的线径、路径、架设线路的电杆为研究对象，分析存在问题；
台区存在问题单元：用于结合负荷发展、变压器的负载率对台区的电力供需进行分析，得出配电变压器是否可以满足负荷发展需求；对0.4kv、220v线路进行分析，包括线径、负载率、对地安全距离、运行年限以及架设线路的电杆；
低压集抄覆盖情况单元：用于分析低压集抄覆盖率。
进一步的，方案模块还包括：
变电站中压母线电压治理单元；中压配网线路电压治理单元；配电台区电压治理单元。
进一步的，方案模块还包括：
35kv配电化变电站单元，用于利用35kv主变进行降压，在不改造10kv线路的情况下，缩短10kv供电半径，提升10kv配变台区高压侧输入电压，进而解决用户低电压问题；
35kv直配台区单元，由35/0.4kv配电变压器直接向低压客户供电。
进一步的，方案模块还包括绝缘导线防雷击方案单元。
相对于现有技术，本发明所述一种发展区配电网规划方法及系统的有益效果为：
本发明以行政村为单位，形成配电网一村一方案规划，从变电站、10kv线路、配变、低压线路等全局的角度，整体考虑问题解决方案，不同于以往的单点解决问题，能有效的避免大拆大建、重复建设等问题，在解决问题的基础上，提升了电网的经济效益。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以云南的自然发展区的配电网规划作为实施例，自然发展区以行政村为单位，形成配电网一村一方案规划，从变电站、10kv线路、配变、低压线路等全局的角度，整体考虑问题解决方案，不同于以往的单点解决问题，能有效的避免大拆大建、重复建设等问题，在解决问题的基础上，提升了电网的经济效益，形成配电网一村一方案规划。
一、发展区一村一方案规划方法
(一)一村一方案规划概念
一村一方案规划方法是从变电站、10kv线路、配变、低压线路等全局的角度，整体考虑问题解决方案，不同于以往的单点解决问题，能有效的避免大拆大建、重复建设等问题，在解决问题的基础上，提升了电网的经济效益。
集中对村级配电网进行统一规划、施工与管理，进一步提升供电安全性与电能质量。提高农村地区的电力基础设施水平，积极服务新型城镇化、农业现代化，有力支持农村旅游等产业发展。
行政村模式改造建设，实施“一村一方案”策略。针对每个村配电网供电问题制定改造、建设方案，从根源上进行整治。彻底改变以往解决单点问题的模式，从“面”上解决发展区配电网存在问题，整体提升经济效益。
(二)一村一方案规划原则
1、农村配电网规划应统筹电网基建和技改、一次和二次项目，各单位要以一村一方案的要求做好整合。新建项目应采用新技术标准或规范，现有的设备或项目在满足安全质量和供电能力的情况下，能用的继续用，避免大拆大建。
2、对于部分指标的要求，应全网统筹，按照实事求是的原则体现区域化差异。各地区存量低压线路绝缘化改造，应结合线路的使用年限和供电影响等因素综合考虑改造安排。
(三)一村一方案规划方法步骤
一村一方案规划方法主要以行政村为单位，重点研究台区内设备存在问题、解决方案。
1、现状分析
通过对行政村配电网数据的整理及分析，找出行政村配电网存在的薄弱环节。
1)中压配电网存在问题：从10kv中压线路的线径、路径、架设线路的电杆为研究对象，分析存在问题。
2)台区存在问题：结合负荷发展、变压器的负载率对台区的电力供需进行分析，得出配电变压器是否可以满足负荷发展需求。对0.4kv、220v线路进行分析，包括线径、负载率、对地安全距离、运行年限以及架设线路的电杆等。
3)低压集抄覆盖情况：满足《中国南方电网有限责任公司部门文件》计【2016】16号低压集抄覆盖率达到100％。
2、负荷预测方法
配变负荷计算原则：s′＝(p户k1+p动k2)/cosφk3
p户＝用电负荷指标×(现有用电居民户数+5年冗余户数)
p动＝动力用户负荷(可考虑5年冗余负荷)
式中：
s′—变压器容量确定参考值或者负荷计算值，kva；
p户—居民最大用电负荷(即计算负荷)，kw，其中用电负荷指标为县城区及乡(镇)d类供电区居民按6kw/户选取、农村e类供电区居民按4kw/户选取；
p动—根据实际勘察确定；
cosφ—功率因数执行标准：变电站10kv侧不低于0.95，变压器容量为100kva以上的电力用户不低于0.9，农村公用变压器不低于0.85；
k1—户表负荷同时率宜取0.15～0.25(具体取值根据现场实际勘查确定)；
k2—动力用户负荷同时率根据现场实际勘查确定；
k3—所带配电变压器经济负载率宜取0.7，计算负荷值时取1.0。
3、行政村配电网改造、建设方案
以行政村存在问题为导向，从规划统筹的理念出发，将基建、技改、营销、自动化、通信等相关专业项目进行整合，形成统一的行政村配电网改造、建设方案。
4、投资估算
依据南方电网公司下发的投资估算控制单价情况，对项目库中各单项工程进行工程投资估算。
二、发展区配电网发展典型问题研究
(一)低电压治理盲目
问题描述：
低电压对于农村电网来说是一个重大问题，但是目前治理低电压的模式基本为改造配变、改造小截面导线、新增配变、盲目增加无功补偿装置等，这些盲目的手段不但不能有效治理低电压，反而滋生出别的问题，比如投资浪费、新建设备长期轻载、无功倒送导致母线电压高等。
解决措施：
不同类型的治理电压问题，按照电压问题的发生的原因、现象特征、治理措施、位置分布等进行区分，实现对电压问题的有效治理。
1、治理典型措施分类
根据配电网电压问题发生的位置不同，主要分为以下三类：
i类：变电站中压母线电压治理
ii类：中压配网线路电压治理
iii类：配电台区电压治理
2、总体原则
加强监测，优化运维，统筹规划，因地制宜，多措并举，防治结合。
(1)坚持规划统筹的原则。广泛吸纳各地区解决电压问题的经验和方案，形成解决电压问题的技术方案库，逐步实现在规划期内全面解决中低压配电网的电压偏低或电压偏高问题(以下统称为电压问题)。
(2)坚持因地制宜原则。对于小水电丰富区域电压偏高和电压偏低同时存在的情况，应提出针对性的双向控制措施；对于农村季节性低电压或节假日低电压的问题，结合配电网改造升级、智能无功电压控制逐步解决。
(3)坚持协调配合原则。在整改过程中坚持高中低压配网协调配合，配网基建与改造相配合，电压控制与无功补偿相配合，调压与节能相结合的原则，系统性地解决农村配电网的电压问题。
(4)坚持综合效益优先原则。结合配电网电压水平、节能降耗、配网自动化等方面的需求，提出适应配电网区域无功电压协同控制与无功电压就地控制要求的措施，实现综合效益最优。
(5)坚持技术标准统一规范原则。提高配电网设备通用性、互换性、环保性和环境协调性，优先采用技术成熟、少(免)维护、低损耗、小型化、具备可扩展功能的设备，推进无功电压控制设备技术标准规范化；在环境条件恶劣地区适当提高标准，增强抵御自然灾害的能力。
(6)坚持资产全生命周期原则，推动电压问题治理过程中退役设备再利用工作。
3、治理典型措施
根据不同类型的治理电压问题，按照电压问题的发生的原因、现象特征、治理措施、位置分布等进行区分，实现对电压问题的有效治理。
(二)35kv配变化、35kv配电化技术研究
问题描述：
近年来，我国社会经济持续稳定发展，城镇居民消费水平不断提高，特别是受国家“家电下乡”等系列惠民政策的激励，农村用电需求一直保持较快增长趋势。云南省e类供电区覆盖区域较大，地广人稀，负荷小而分散，且作为供电电源的10kv线路供电半径过长，村庄居民供电电压偏低，已不能很好地满足农村居民正常生产生活用电需求。
部分地区因农网建设资金匮乏，35kv电源布点不足，10kv配套工程建设开展缓慢，或10kv线路迂回供电，造成供电半径长，线路损耗大，线路末端电压低，从而导致10kv配变电源侧电压偏低，进而导致配变用户侧末端电压偏低，影响居民生产生活。
解决措施：
基于上述问题，建议采用35kv配电化变电站和35kv直配台区(结合分布式电源)解决。
1、35kv配电化变电站
35kv配电化变电站是指利用35kv主变进行降压，在不改造10kv线路的情况下，缩短10kv供电半径，提升10kv配变台区高压侧输入电压，进而解决用户低电压问题。
更明确的说35kv配电化变电站是简易配电设施，35kv简易配电设施中的变电设备是由标准变电站简化部分开关设备、保护设施、二次设备、10kv开关柜等设备的简化型变电设备，与新建标准35kv变电站相比，配电化变电站具有工程投资少、工期短、占地面积小、易拆迁、见效快的优点，建设成本仅为常规35kv变电站投资的五分之一。
35kv简易配电设施的应用选点主要遵循以下要求：
(1)所选点地广人稀，负荷小而分散；
(2)所选点供电区域负荷以生活照明、小型农村加工和小微型工商业为主，没有大工业负荷；
(3)所选点应为偏远农村、(林)牧区、山区或半山区，距离电源点较远的无电地区，或者现有负荷在已有35kv电网沿线分布，其10kv线路半径过长或迂回供电的区域；
(4)所选点受地区环境限制，不会出现大动力工业负荷，根据区域规划和预测，在未来5-10年内负荷增长较为缓慢；
(5)负荷集中、紧急、要求迫切，供电可靠性要求不高，且多为资源性，季节性负荷。
35kv简易配电设施在我国的河南省、浙江省、黑龙江省、广西省、广东省等已有多处应用。主要用来提高偏远农村、山区的供电能力、缓解电压质量低，或用来给需求紧急的临时性负荷、资源性、季节性负荷供电，或作为标准变电站、更高电压等级变电站的一种过渡措施。
对于偏远农村地区、偏远山区或其它低负荷密度地区存在低电压问题的区域，若满足以下条件之一，可首选建设35kv简易配电设施：
(1)区域附近有35kv线路经过，可直接从35kv线路上t接线路至新建的35kv简易配电设施，节省线路投资；
(2)该区域10kv线路老旧需改造，可直接新建单杆式35kv线路，供新建的35kv简易配电设施使用；
(3)该区域远期有35kv标准变电站布点计划，可先新建线路临时供新建的35kv简易配电设施使用，待标准变电站建成后拆迁简易配电设施；
(4)该区域远期有高电压等级变电站布点计划，可先新建线路并降压运行，临时供新建的35kv简易配电设施使用，待高电压等级变电站建成后拆迁简易配电设施。
2、35kv直配台区(结合分布式电源)
35kv直配台区是指由35/0.4kv配电变压器直接向低压客户供电的配电台区。目前国内黑龙江省黑河市、河北省承德市、宁夏回族自治区、江苏省、青海省、安徽省均有应用。建议采用如下两种方式。
方式一：以35kv配电化线路为中压输电线路，以35/0.4kv直配台区为配电中心的供电方式，在负荷较为集中区域采用35/0.4kv直配台区供电，在有清洁能源可以利用的情况下，可以采用分布式电源作为补充。
该方式适合于在距离电源点较远狭长区域内，分布有多个团簇型负荷的情形，通常这些负荷相对较为集中(在低压的供电半径内)。
方式二：采用35kv配电化线路、35/0.4kv直配供电方式和35/10kv变电站三相供电模式相混合，应用单三相混合配电技术，在有清洁能源可以利用的情况下，应用分布式发电技术。
该方式适合于部分负荷在35kv线路沿线供电区域，由35kv线路经分段开关t接的或直接供电。具体应用如下，实例为2013年黑龙江省黑河市某偏远地区35kv配电化线路、35/0.4kv直配供电方式和35/10kv变电站三相供电模式相混合的供电方式。
(三)绝缘导线应用存在误区
问题描述：
近几年，随着城市电网和县城电网(包括农村电网)的大规模改造与农村电气化的建设，10kv配电线路的绝缘化水平有了很快提高，其中一个重要原因就是采用了大量的绝缘导线。然而，近年来在10kv配电线路的故障中，绝缘导线遭受雷击断线故障不断增多。分析原因，主要是在推广使用绝缘导线时带有盲目性和认识上的误区。
解决措施：
本文将对绝缘导线在10kv配网中的适用条件和场所作一些分析，将绝缘导线使用过程中存在的问题进行分析并提出解决措施，形成典型模式。
1、绝缘导线的适用场所
(1)城市配电网可较大规模使用
城市配电网往往离变电站较近，为了防止近区短路产生线路混线，解决架空线路与建筑物安全距离以及城市(镇)道路绿化管理的矛盾，建议可以在城市配网中大规模推广使用(政府城市管理部门要求改成电缆线路的例外)。同时城郊结合部和较大的农村集镇，根据当地雷击线路事故统计，雷击概率较低的地区也可采用。
(2)局部穿越树林、竹林时可采用
在农村及部分山区，线路难以避免地要穿越树林、竹林时，可局部选用绝缘导线，但不宜在农村较空旷处、多雷区全线使用架空绝缘导线。线路路径选择时，也不宜选择容易遭受雷击的山脊或较高地势的山地。
(3)同杆多回路架空线路
在线路通道比较紧张地区采用同杆多回路架空线路时，建议较低位置的线路采用绝缘导线，而较高位置的线路采用裸导线，以降低雷击事故的发生。
2、运行中绝缘导线存在问题
(1)绝缘导线容易遭受雷害
据不完全统计，绝缘导线线路在雷雨季节事故跳闸的概率明显高于裸导线架空线路，并且雷击区往往产生断线事故，断线位置大部分在导线支持物附近和档距中部的最低点。初步分析是由于绝缘导线有较好的绝缘层(经抽检试验，绝缘层耐压能力在10～20kv之间)，雷击导线时，直击雷落雷点往往在杆塔附近(位置相对较高)，感应雷沿着导线传送，波头经过支持物时不能象裸导线那样逐根在支持物(瓷绝缘子)表面释放雷电波，从而快速泄漏，而往往在线路支持物附近导线薄弱部位，击穿绝缘层而放电。由于集中放电，电流较大，往往造成过热烧断(分析几次雷击绝缘导线均发现有烧损痕迹)。而导线弧垂底部的断线，往往是由于绝缘导线在安装施工时工艺不过关，导致渗水，流至最低点，日积月累，在电流作用下产生导线局部发热，而在雷电波通过时，在两档中部的弧垂点导线烧融产生断线。
(2)绝缘导线的线路检修时接地问题
由于绝缘导线良好的绝缘层，给线路检修时正常的验电接地增加了难度。目前多采用隔几棵电杆装设接地环的方法，予以补救。但往往由于接地环多了，安装工艺要求较高，往往容易在接地环附近造成渗水，以致在导线弧垂点积水。
(3)绝缘导线的带电作业增加了难度
在架空绝缘线路上采用地电位作业时，往往比在裸导线上操作要困难得多。尤其是带电用操作杆套上剥线器进行剥除绝缘层时，操作较难，特别是冬季气温低，绝缘层发硬，剥皮特别费劲，增加不少难度。
3、绝缘导线的防雷措施
要采取切实有效的防雷措施，以降低雷击事故，减少雷害发生。根据目前配网运行经验，架空绝缘线路可采用以下几项防雷措施。
(1)装设金属氧化物避雷器
在雷击发生较多的配电线路上，可间隔2～3基杆塔装设一组金属氧化物避雷器。在雷击密集的局部地区，也可每基杆塔装设一组金属氧化物避雷器；在雷击较少的地区，可隔5～6基杆塔，也可在一个耐张段的两侧分别装设金属氧化物避雷器。
(2)装设带穿刺线夹的放电间隙
在每基杆塔上装设带穿刺线夹的防雷放电间隙，成本较金属氧化物避雷器低，效果也比较满意，并且对防止绝缘导线渗水较为有利。
(3)绝缘导线的支持点局部剥皮处理
为了解决绝缘导线遭受雷击时，雷电波释放通道的问题，采用在绝缘导线的支持点局部剥皮处理的办法，让在支柱瓷绝缘子处导线的芯线直接接触瓷绝缘子表面，对防止绝缘导线雷击断线事故的发生，也能收到一定的效果。
(4)使用带避雷器的支柱绝缘子
目前国外一些地方已有采用带避雷器的支柱绝缘子，但成本较高。国内一些厂家正在研制，待产品成熟，可在多雷区推广使用。
(5)局部多雷击区可采用装设避雷针和避雷线
在变电站出口段或地形较高的多雷区域，出线回路较多时，也可装设若干支独立避雷针，或利用杆塔加装避雷针。在同杆多回路架空线路上，也可考虑在杆塔顶部加设架空接地线以防止直接雷。
以上描述了本发明的基本原理、主要特征和实施方案等信息，但是本发明不受上述实施过程的限制，在不脱离发明精神和范围的前提下，本发明还可以有各种变化和改进。因此，除非这种变化和改进脱离了本发明的范围，它们应该被看作包含在本发明中。