一种配电网网格化规划的网格划分方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种配电网网格化规划的网格划分方法，属于配电网技术领域。
【背景技术】
[0002] 配电网直接面向客户，不仅承担着履行社会责任的使命，而且关系到企业的经济 效益。我国配电网基础薄弱，历史上中低压配电网基本是跟随用户需求建设起来的，受投资 方影响较大，其网架结构和供电可靠性一直缺乏规范管理和具体分析。目前，各地区结合自 身电网发展的实际情况，根据各地的经济发展水平、电网规划思路、电源布局、负荷特点、运 行习惯等综合因素，有意识地形成了适合自身电网发展需要的网架结构，但缺少明确的目 标和系统地研究，容易出现重复改造，造成投资浪费。
[0003] 我国目前广泛采用的配电网规划方法，是基于预想事故或"N-k"安全准则的规划 方法，即以个案为基础研究整个系统，k指系统在失去k台设备后仍能保持正常运行，隐含 或间接地假定系统满足导则要求，以此完成可靠性设计工作。这种规划方法通过为系统预 留充分的备用容量来保证可靠性，但也是造成我国平均供电可靠性较差的基本原因之一， 在未来应该被当前国际上先进的配电网规划方法，即基于可靠性的现代规划方法所取代。
[0004] 传统的基于预想事故的规划方法中，在某个原件退出系统的条件下，可使用分析 工具（潮流、稳定）来判断是其过负荷或者低电压或其他不可接受的故障原因。虽然该方 法工作量可能非常大，但只需要简单的反复计算即可完成，并且可以直接使用标准化、序列 化的计算模块，并将"可靠性"问题分成许多小的研究部分，每一部分都针对系统的某一个 元件。因此基于预想事故的规划方法非常适用于制定运行规划，但该方法有两个非常明显 的缺点。第一，如果规划人员主要关注降低费用或预算有限方面的问题，那么这种规划方法 不是特别有效。第二，尽管这种基于事故的规划方法列举并解决了每种可能的单台或两台 设备停运的情况，但是在设备负载率（峰荷/容量），用于高压配电线路与变压器）高于常 规水平的情况下，就不能确保系统本层级的可靠性水平，因为该方法未能考虑层级之间的 负荷转移情况。
[0005] 随着电力企业对供电可靠性量测和管理能力的不断提高，以及社会对供电可靠性 需求和价值认识的日益提高，电力行业及全社会越来越关注和重视供电可靠性。为了满足 电力企业和社会对供电可靠性精益化管理的要求，我国当前仍采用的基于预想事故的传统 规划方法应该被基于可靠性的规划方法所取代，即在配电网规划阶段就有必要设定明确的 供电可靠性目标。
[0006] 基于可靠性的规划是一种更现代的规划手段，实践证明，它可实现可靠性投资成 本效益最大化。在系统负载率高、事故裕度小的条件下，通过精心、合理的规划设计，可实现 网架结构和网络互联的灵活性，同样达到高可靠性水平。
[0007] 基于可靠性的配电网规划方法，其准则和目标源于明确的可靠性数值。按照这种 方法，利用可靠性分析和规划工具，可直接为了实现可靠性目标来设计配电网结构。将预测 的负荷和客户数输入到潮流程序和可靠性分析程序中，输出结果会指出薄弱环节，即在规 划系统中不满足电压降、负载或潮流及可靠性准则的区域，然后，集中解决薄弱环节，确定 提高可靠性的最佳网架结构（费用最低），使其达到可靠性目标。这体现了可靠性与支出之 间的平衡问题是基于可靠性的配电网规划的基础。
[0008] 规划一个馈线系统时，推荐的一般过程是：首先制订一个不考虑容量的线路布线 方式，该方式具有满足不同转供需求的分区和备用路径，然后再确定线路和开关的容量，以 便进行潮流计算，以此校核所选择的网架结构和容量能够充分满足事故运行准则，然后进 行线路分段设计，这通常要反复进行：要考虑对开关的位置、保护的位置进行微调，也要考 虑切换速度。为了适应后续步骤中出现的约束条件，有时不可避免地需要对前面的工作进 行调整，但这样有可能降低整体工作量。
[0009] 目标网架结构生成之后，需要验证该目标网架结构是否达到可靠性目标，因此需 要进行可靠性评估工作。配电网中由于设备元件众多，网络结构复杂，运行方式多种多样， 给供电可靠性评估工作带来了很大困难，难以满足工程实际应用要求。目前计算电力系统 供电可靠性指标的方法主要有模拟法和解析法这两大类。其中，模拟法灵活且不受系统规 模的限制，但耗时多且精度不高，这种方法主要用于发、输电组合系统及变电站的可靠性评 估中。解析法可进一步分为状态空间法和网络法。以马尔可夫模型来描述的状态空间法能 较好的处理各种复杂的情况，但当系统规模很大、结构很复杂时，该方法将变得十分繁杂； 网络法是配电网可靠性分析中最为流行的方法，诸如故障模式影响分析法（FMEA)、故障遍 历法等。其中，故障模式影响分析法是最传统的配电网供电可靠性评估方法，这种方法原理 简单、清晰，模型准确，但是，它的计算量随元件数目的增加成指数增长，面对大规模复杂配 电网络，该方法也将面临难以克服的"计算灾"，因此需要进行改进。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种配电网网格化规划的网格 划分方法。该方法从区域配电网的实际出发，克服了传统配电网规划中过于依赖专业人员 专家经验的缺点，将配电网网格化规划过程进一步细化，有效指导各电力企业配电网规划 工作，可按其有序开展配电网的建设与改造工作。
[0011] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0012] 一种配电网网格化规划的网格划分方法，包括以下步骤：
[0013] 步骤1.明确供电可靠性目标：根据供电可靠率和综合电压合格率将供电区域划 分为若干个区域；
[0014] 步骤2.设定边界条件，所述边界条件根据基本条件、工作基础和技术标准三部分 设定；
[0015] 步骤3.进行"三级网格"划分，划分为配电网格、功能网格和用电网格三级，并统 计其中每个网格的基本属性；
[0016] 步骤4.根据市政规划、经济社会发展规划、产业发展规划对"三级网格"目标年和 规划期的用电规模进行预测，并形成每个网格的特征属性；
[0017] 步骤5.按照基本属性结合特征属性对"三级网格"中的每个网格进行编码，每个 网格均有唯一的编码；
[0018] 步骤6.判断"三级网格"的划分是否合理，合理则进入步骤7,不合理则返回步骤 3 ；
[0019] 步骤7.按照配电网网格化规划的流程进行目标网架规划和现状向目标过渡的详 细新建改造规划；
[0020] 步骤8.采用配电网可靠性评估方法对规划方案的可靠性进行评估；
[0021] 步骤9.判断是否达到可靠性目标，达到则结束，未达到则返回步骤3。
[0022] 所述步骤2中，基本条件是由地理范围、时间范围和电压等级范围组成，工作基础 是由上位规划、市政控制性详细规划及相关规划组成，技术标准是由国家、行业、企业三类 组成。
[0023] 所述步骤3中，配电网格具有宏观属性，反映35kV以及上变电站的供电容量、带负 荷能力、转供能力；功能网格具有中观属性，反映10/20kV双电压配电网结构、带负荷能力、 转供能力；用电网格具有微观属性，反映〇. 38/0. 22kV双电压用户对供电能力和可靠性的 要求。
[0024] 所述步骤3中，配电网格至少包含1座35kV及以上变电站，地理上连续，并满足 "配电网格内高压电网'N-r故障后，仍可自给自足，满足供电安全水平要求"的条件；功能 网格具有至少一种用地性质，并且各用地性质相互作用形成具有某一特点的功能区，具有 1~3组独立的中压网接线，且用户供电可靠性要求相近；用电网格是以功能网格内的一组 中压网标准接线为准则，并按照其供电范围进行划分，其中的每个网格不交叉、不重复。
[0025] 所述'N-1'故障是指在正常运行方式下的电力系统中任一元件（如线路、发电机、 变压器等）无故障或因故障断开。
[0026] 所述步骤3中，基本属性包括所属地市、县区、乡镇、用地面积以及用地功能。
[0027] 所述步骤4中，特征属性是由供电区域类别、目标年负荷密度、区域发展类型、目 标网架接线组成。
[0028] 所述步骤6中，判断划分是否合理的校核项目包括：自然地理条件、网格负荷水 平、电网运维管理范围、电网分层分区以及目标年变电站布置。
[0029] 所述步骤8中可靠性评估方法为解析法，所述解析法为最小路法、等值法或最小 割集法。
[0030] 本发明提出"三级网格"定义，明确各级网格定义范围和基本属性，保证同级网格 内的各个网格之间不交叉、不重复，每级网格均覆盖全地区；提出"三级网格"划分原则，明 确划分所依据的边界条件；提出"三级网格"划分方案，统计每个网格的基本属性；根据市 政规划、经济社会发展规划、产业发展规划对"三级网格"目标年和规划期的用电规模进行 预测，并形成每个网格的特征属性；提出"三级网格"编码原则，按照基本属性结合特征属性 对"三级网格"进行编码，每个网格均有唯一的编码，如果划分不合理或者需要调整变更，则 重复"三级网格"划分；确定网格的规划目标，将供电可靠性与每个网格的发展定位、发展阶 段、用户性质、负荷密度关联起来，将供电可靠性分解为配电网规划所需要的技术指标并分 阶段量化；提出配电网规划所依据的技术原则；对配电网现状按照相关导则要求和规划目 标进行评估分析，将存在的问题逐级分解落实到每个网格，作为规划需要优先考虑解决的 内容；与上级电网规划主动衔接，以上级电网近期规划成果作为配电网规划的基础，以"三 级网格"为单位进行配电网规划；对规划成果进行成效分析，验证规划目标和相关技术指标 达标，否则重复进行规划直至满足要求；提出"三级网格"规划项目库的编码方法，将规划成 果编码后形成规划项目库；
[0031] 本发明的有益效果：
[0032] 本发明的网格划分方法通过对区域配电网现状的分析，结合调研国内外配电网网 格化规划的理念和方法，深入分析对比网格化规划的方法，提出了"三级网格"的划分方法； 首先明确供电可靠性目标，设定研究对象的边界条件