基于网格化的建设配电网标准网架路径规划方法与流程

1.本发明涉及电网技术领域，具体涉及基于网格化的建设配电网标准网架 路径规划方法。


背景技术：

2.随着配网侧的新型电源(储能、可再生能源)、新型负荷(充电桩、直 流)基础建设的不断推动，配电网呈现出“多源性”和负荷多样化特征，对 配电网发展的统筹性和协调性提出了更高要求，配电网网架的基础性作用愈 加凸显，亟需研究如何建设层次清晰、结构完整、适度联络的接线模式，形 成空间上优化布局、时间上合理过渡的标准网架建设发展路径，使得配电网 能够更好的支撑“新型电源”、“新型负荷”的可靠接入，夯实配电网“新 基建”可持续发展的基础。
3.国内在本项目研究方面都比较初步，尚未看到系统性的研究。标准网架 规划范式方面，目前网架规划有一定的接线模式差异，存在需要优化的地方。 标准网架发展路径方面目前各省公司根据区域条件，逐步探索配电网网架的 改造原则，但尚未形成统一的发展路径和建设标准，由于网架建设涉及环节 多，各地处于在实践中摸索的过程。标准网架精准化投资方面目前各省公司 逐渐重视配电网的投资效益问题，但缺乏系统的量化模型和分析工具。相关 研究单位和高校院所从理论上提出了一些方法模型，但与电力公司运营工作 存在较大的差距，缺少实际数据的验证，需要进一步开展实证研究。
4.标准网架建设时序与实施策略方面目前缺少系统的、定量的研究分析和 解决方案。基于网格化规划管理方面目前江苏全省和其他个别省市开展了网 格化规划管理工作，但由于各地实际情况差异较大，需要根据实际开展网格 化规划管理细化工作。信息化支撑方面目前在相关省地公司，已经开发了以 一些配电信息化系统，主要是针对配电网管理某一方面的功能需求，缺少统 一集成，存在数据收集分析手段不足、可视化规划应用不充分、协同工作效 率不高等问题，尚没有针对新形势贯穿配电网规划管理技术工作全流程的信 息化系统。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明提出了基于网格化的建设配电网标准网架路径 规划方法，所述方法包括以下步骤：
6.s1、构建“点线面体”需求感知模型；
7.s2、构建网架建设时序与指标提升模型；
8.s3、基于“点线面”需求感知模型、网架建设时序与指标提升模型形成 标准网架项目实施策略。
9.进一步的，所述步骤s1中，所述“点线面体”需求感知模型通过感知 模型、传导模型形成。
10.研究配电网整体评估方法，构建“点线面体”的多层次配电网规划感知 模型。基于
网格化规划管理思路，以供电单元为基本规划单位，合理确定网 格、单元、中压线路和配变等不同层级的评价指标，通过用户、设备、电网 的层层传递，建立起顶层指标对底层设备的归并传导模型。
11.进一步的，所述步骤s1中，所述“点线面体”需求感知模型需基于网 格，上至中压网架，下至用户变压器，层层感知。
12.配电网系统与用户紧密相连，影响配电网标准网架建设的因素众多，配 电网规划评价指标体系的构建，必须充分考虑配电网现状特点，构建基于“点 线面体”的台区、线路、单元、网格多层级现状电网分析指标体系规划感知 模型。
13.配电网规划指标主要源于各电压等级基础设备，构建规划感知模型需基 于网格，上至中压网架，下至用户变压器，层层感知，在不同层级的各类基 础设备中对影响配电网评价的主要指标进行深入分析挖掘，科学评估现状配 电网发展情况，对用户需求从供电能力、设备利用率、供电可靠性等维度提 供有力支撑。
14.进一步的，所述步骤s2中，所述网架建设时序与指标提升模型包括建 设时序提升模型和网架形态提升模型。
15.进一步的，所述步骤s2中，所述指标提升建模的运行状态指标包括供 电可靠率、综合电压合格率、综合线损率和设备利用率。所述指标能够体现 出配电运行状态。
16.进一步的，所述步骤s2中，所述指标提升模型评价体系包括“负荷供 应效能”、“负荷承载效能”、“网格建设饱和度”三个维度。
17.利用鱼骨图，从这3个方面入手挖掘影响配网投资需求的具体因素，建 立配电网投资需求影响因素体系。
18.进一步的，所述步骤s2中，所述网架建设时序提升模型判研以实际提 报区域年度投资需求和每年平均需求投资t3为对比来评价投资需求合理 性。
19.所述每年平均需求投资t3＝供电区域的目标总投资t1*(1-g)/现状负 荷增长到远景饱和负荷的增长年份y。
20.进一步的，所述步骤s2中，所述当实际提报区域年度投资需求≤t3， 则合理；当实际提报区域年度投资需求＞t3，则需要说明原因。
21.进一步的，所述步骤s2中，所述指标提升模型判研包括网格建设饱和 度体现供电能力达成率与负荷达成率的匹配情况。
22.进步一的，所述步骤s2中，如果供电能力达成率≥负荷达成率，代表 网架建设超前负荷发展，如果供电能力达成率与负荷达成率基本匹配，相差 在10％以内，代表网架建设与负荷发展基本匹配。
23.构建配电网指标提升模型，研究以网格进行统筹的网架建设时序优化方 案。选择不同区域、不同场景的典型案例网格，汇集配电网多维度多层次数 据，利用标准网架投入产出指标提升模型，开展实证化分析，形成基于网格 化的标准网架改造建设策略方案。
24.进一步的，所述步骤s3中，所述标准网架项目实施策略包括区域项目 同步实施、负荷低谷期作业、拓展带电作业业务。
25.进一步的，所述步骤s3中，所述标准网架项目实施策略包括第一级别 实施策略、第二级别实施策略、第三级别实施策略；所述三个级别的实施策 略各包括八个投资模块。
26.进一步的，所述步骤s3中，所述投资模块中，根据网格特征、内外部 环境、高质量
发展短板、投资饱和度研判形成基于网格的投资策略。
27.标准网架建设时序的确定，旨在于在最短时间内最大限度提升配电网指 标。而通常配电网项目实施阶段，往往会造成配电网指标下降，如停电时户 数、供电可靠性。在配电网项目时序确定的前提下，为了更好提升配电网供 电可靠性，制定标准网架改造建设实施策略，在配电网项目实施阶段最大限 度控制配电网指标下降。
28.有益效果：
29.本发明创新性的提出了配电网单元制规划理念，逐步开展供电单元划 分、供电单元内的现状电网分析、负荷预测、电力平衡、网架规划、指标评 价等方面的研究工作，形成了系统的网格化单元制规划方法，为电网高质量 发展奠定了扎实的基础。解决顶层设计与落地应用之间的贯通衔接问题，提 高了标准网架规划建设和管理保障水平。
附图说明
30.图1为本发明基于网格化的建设配电网标准网架路径规划方法的流程示意 图
具体实施方式
31.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描 述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
32.实施例1：
33.本实施例将结合图1所示的基于网格化的建设配电网标准网架路径规 划方法的流程示意图，对本发明具体规划方法进行描述。
34.所述规划方法包括以下步骤：
35.s1、构建“点线面体”需求感知模型；
36.s2、构建网架建设时序与指标提升模型；
37.s3、基于“点线面”需求感知模型、网架建设时序与指标提升模型形成 标准网架项目实施策略。
38.进一步的，所述步骤s1中，所述“点线面体”需求感知模型通过感知 模型、传导模型形成。
39.基于网格化规划管理思路，以供电单元为基本规划单位，合理确定网格、 单元、中压线路和配变等不同层级的评价指标，通过用户、设备、电网的层 层传递，建立起顶层指标对底层设备的归并传导模型。
40.进一步的，所述步骤s1中，所述“点线面体”需求感知模型需基于网 格，上至中压网架，下至用户变压器，层层感知。
41.构建基于“点线面体”的台区、线路、单元、网格多层级现状电网分析 指标体系规划感知模型。
42.配电网规划指标主要源于各电压等级基础设备，构建规划感知模型需基 于网格，上至中压网架，下至用户变压器，层层感知，在不同层级的各类基 础设备中对影响配电网评价的主要指标进行深入分析挖掘，科学评估现状配 电网发展情况，对用户需求从供电能力、设备利用率、供电可靠性等维度提 供有力支撑。
43.进一步的，所述步骤s2中，所述网架建设时序与指标提升模型包括建 设时序提升
模型和网架形态提升模型。
44.进一步的，所述步骤s2中，所述指标提升建模的运行状态指标包括供 电可靠率、综合电压合格率、综合线损率和设备利用率。所述指标能够体现 出配电运行状态。
45.进一步的，所述步骤s2中，所述指标提升模型评价体系包括“负荷供 应效能”、“负荷承载效能”、“网格建设饱和度”三个维度。
46.利用鱼骨图，从这3个方面入手挖掘影响配网投资需求的具体因素，建 立配电网投资需求影响因素体系。
47.进一步的，所述步骤s2中，所述网架建设时序提升模型判研以实际提 报区域年度投资需求和每年平均需求投资t3为对比来评价投资需求合理 性。
48.所述每年平均需求投资t3＝供电区域的目标总投资t1*(1-g)/现状负 荷增长到远景饱和负荷的增长年份y。
49.进一步的，所述步骤s2中，所述当实际提报区域年度投资需求≤t3， 则合理；当实际提报区域年度投资需求＞t3，则需要说明原因。
50.进一步的，所述步骤s2中，所述指标提升模型判研包括网格建设饱和 度体现供电能力达成率与负荷达成率的匹配情况。
51.进步一的，所述步骤s2中，如果供电能力达成率≥负荷达成率，代表 网架建设超前负荷发展，如果供电能力达成率与负荷达成率基本匹配，相差 在10％以内，代表网架建设与负荷发展基本匹配。
52.进一步的，所述步骤s3中，所述标准网架项目实施策略包括区域项目 同步实施、负荷低谷期作业、拓展带电作业业务。
53.进一步的，所述步骤s3中，所述标准网架项目实施策略包括第一级别 实施策略、第二级别实施策略、第三级别实施策略；所述三个级别的实施策 略各包括八个投资模块。
54.进一步的，所述步骤s3中，所述投资模块中，根据网格特征、内外部 环境、高质量发展短板、投资饱和度研判形成基于网格的投资策略。
55.在配电网项目时序确定的前提下，为了更好提升配电网供电可靠性，制 定标准网架改造建设实施策略，在配电网项目实施阶段最大限度控制配电网 指标下降。
56.实施例2：
57.b-1网格建设改造案例
58.1、区域概况分析
59.(1)区域简介：某某市城区配电功能域位于某某市东南部，面积55平 方公里。现状用地性质主要为农田、农村居住、二类居住用地、旅游为主， 属于c类供电区域。结合政府区域规划，某某市城区网格由中心城市、特色 产业园区、生态开敞片区组成。
60.(2)区域现状电网概况
61.1)高压电网现状
62.截止2020年底，区域内有高压变电站5座，为110kva变，110kvb变， 110kvc变，110kvd变、35kve变，变电容量合计452.5mva。区域外高压变 电站4座，分别为220kvh变，220kvf变，220kvg变，变电容量合计600mva。 供区内变电站中，110kva变现有两台变压器，容量为40+31.5mva，共有16 个10kv出线间隔，剩余1个备用间隔；110kvb变现有两台变压器，容量为 63+50mva，共有30个10kv出线间隔，12个备用间隔；110kvc变现有两台 变压器，
容量为63+63mva，共有24个10kv出线间隔，0个备用间隔；110kvd 变现有两台变压器，容量为50+50mva，共有24个10kv出线间隔，剩余8 个备用间隔；供区外变电站中，220kvf变，容量为180mva，共有9个10kv 出线间隔，剩余0个备用间隔；220kvh变，容量为180mva，共有11个10kv 出线间隔，剩余1个备用间隔；220kvg变，容量为180mva，共有27个10kv 出线间隔，剩余15个备用间隔。
63.表2-1：某某市城区供电网格高压配电网变电站情况统计汇总表
[0064][0065]
2)中压电网现状
[0066]
城区网格10kv线路共计53条，其中公用线路53条，公用线路长度合 计424.75km；现有中压公共开关站0座、环网室0座、环网箱0座、用户 总配740座。中压配变1398台，容量1080.269mva，其中：公用配变864 台，容量752.599mva，专用配变534台，容量327.67mva。
[0067]
表2-2：某某市城区供电网格现状10kv配电网规模统计汇总表
[0068][0069]
城区网格内中压配电网拓扑结构主要包括架空多分段适度联络、架空多 分段单联络、非标准接线，共3种接线结构，其中：
[0070]
多分段适度联络共2条线路线；多分段单联络共6条线路线；非标标准 接线共45条线路；单辐射线路8条，分别是10kv1g2线、10kv283线、 10kv283线、10kv282线、10kv290线、10kv176线、10kv140线、10kv 171线。
[0071]
2、现状指标分析
[0072]
配电网运行状态需要体现配电网相关利益主体的关注点，即供电可靠 率、综合电压合格率、综合线损率和设备利用率等指标。以上指标能够体现 出配电运行状态，但无法
直接评价配电网的投资需求，因此需进一步分析影 响上述指标的因素，选取出能够明确反映配电网投资需求的指标。
[0073]
从“负荷供应效能”、“负荷承载效能”、“网格建设饱和度”维度构 建评价体系，以此定量化评价配网投资薄弱环节，找出问题所在，并进行指 标关联分析，对问题进行成因分析。充分考虑现状配电网资源利用情况以及 未来负荷发展需求，以“供电能力达成率”、“负荷水平达成率”进行联动 研判，研判年度投资需求迫切程度。
[0074]
表2-3：某某市城区供电网格评价指标
[0075][0076]
某某市城区供电网格存在负荷供应效能、负荷承载效能问题突出的情 况。在负荷供应效能方面，存在主变不平衡变电站，存在重过载主变，主变 n-1通过率为50％。在负荷承载效能方面，中压线路联络率未达到100％，中 压线路接线标准化率仅为15.09％，线路分段数不合理比例达到60.38％，
ꢀ“
n-1”通过率为66.67％，单条线路装接配电容量不合理比例达到52.83％， 线路轻载比例达到39.62。进行问题关联分析，找准制约高质量发展的症结， 某某市城区供电网格用电负荷较为集中，10千伏线路承载负荷分布不均， 线路建设裕度适度超前，但网架结构未能合理布局。
[0077]
3、现状指标评分
[0078]
利用德尔菲法对某某市城区供电网格现状问题进行量化，以便于形成投 资饱和度衡量尺度，某某市城区供电网格现状问题量化评分为68.99。
[0079]
4、网架建设时序研判
[0080]
首先，摸清供电区域的现状电网情况，包括现状网架情况、现状负荷情 况、供电面积等信息，估算现状电网供电能力p1。
[0081]
其次，根据供电区域规划情况，确定供电区域2025年负荷、 远景年负荷及2021-2025年负荷增长率，计算现状负荷到目标负 荷的增长年份。
[0082]
再次，根据投资校核标准方法(单位面积造价校核法或者单位负荷造价 校核法)，测算供电区域的目标总投资。并通过现状供电能力与目标负荷水 平的比值来判断现状电网“供电能力达成率”，通过现状负荷水平与目标负 荷水平的比例来判断现状电网“负荷达
成率”。
[0083]
表2-4某某市城区网格网架建设时序研判
[0084][0085]
5、新形势的适应性分析
[0086]
1、新形势分析
[0087]
在落实“双碳”目标，加快构建以新能源为主体的新型电力系统的背景 下，重点分析功能域内源网荷储一体化、整县分布式光伏开发、微电网、新 型储能、分布式新能源并网等新技术开展情况，深入分析对配电网投资管理 的影响和需求分析。
[0088]
2、分布式电源消纳能力
[0089]
引用分布式电源接入对电压分布、潮流分布及电能质量的研究中，在分 布式电源接入电力系统不引起稳定问题的基础上，以单条线路为基准计算某 某市城区网格分布式电源消纳能力。
[0090]
(1)基于线路及变电站容量及负载率情况，分布式电源最大接入容量 为变电站所带负荷容量，但根据国网导则及系统调节能力需求，某某市城区 网格10千伏线路接入容量在50％-60％之间。
[0091]
(2)从网损分析可以看出，某某市城区网格在分布式电源接入线路负 荷的50％-60％时，系统网损最小。
[0092]
(3)通过对于分散接入与集中接入的对比分析，其分散接入对于系统 接入容量具有一定的提升作用，且分布式电源容量分布与负荷分布一致时， 对于电力系统越为有利。
[0093]
(4)某某市城区网格分布电源接纳能力为294mw。
[0094]
3、可开放容量能力
[0095]
基于10千伏线路承载能力，考虑线路“n-1”供电能力，计算可开放容 量能力，某某市城区网格可开放容量为65mw。
[0096]
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创 造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均 应包含在本发明创造的保护范围之内。