城区配电网三级网格化规划及网格划分研究

吴怀波，程金松，陶 军，陈 飞，任志莲，孙 磊，陈 洋，许 涛，操丹丹

（国网黄山供电公司，安徽 黄山 245000）

0 引言

近年来，配电网“网格化”规划理念已在国内渐渐成型并成功推广，国网某公司基于城区国际旅游城市的定位，诊断分析配电网存在问题，探索高效的配电网规划方案，力争打造坚强、美观的城区“一流配电网”。综上，国网某供电公司引入“网格化”规划理念，提出建立城区配电网三级网格化规划体系，确定城区高压变电站供电范围、划分中压供电网格并进一步深入划分开闭所网格和低压网格，制定中压配电网目标网架和过渡方案，推行台区低压侧分相管理。通过上述治理，城区配网供电能力得到显著提升。

1 配电网三级网格化规划体系

早期城区配电网是以变电站为中心，中压出线向四周自然延伸以满足周边负荷增长需求，这种“辐射式”的网架结构逐渐造成变电站供区分界不清、容载比分布不均衡、主变负载率高低差异较大等问题［1］。同时城区现中压配电线路存在线路迂回，交叉供电等问题，影响了城区配电网的供电可靠性和运行管理水平。另外台区存在低压出线分散错乱，线损率较高等问题。为了从根本上解决上述问题，某供电公司引入三级网格化规划理念［2］，明确划分各电压等级供电范围，制定中压配电网目标网架，分相接线方式，降低线损，切实提升城区配电网的供电能力。配电网三级网格化规划体系示意图如图1所示。

图1 配电网三级网格化规划体系示意图

高压层：加强主网规划与配电网规划的衔接，合理划分城区变电站供电范围保证城区35～110 kV容载比满足国网配电网技术导则要求，保证各主变负载率均衡适度。

中压层：依据城区总（详）规、行政区划及功能区划等，合理划分中压配电网网格，制定中压配电网目标网架方案，划分开闭所供电网格，规范开闭所出线方式。

低压层：依据台区低压出线条数划分低压网格，推行台区低压侧分相管理，均衡网格内三相负荷，有效降低线损。

2 “两分法”的建立及网格划分流程

2.1 “两分法”的建立

图2 两分法原理图

所谓网格划分“两分法”，如图2，即采用“自然分界”和“负荷分配”相互结合的方法，逐级划分配电网网格。“自然分界”即根据城区行政、功能区块划分，结合城区路网及自然屏障初步划分网格边界。“负荷分配”即结合城区饱和负荷预测结果，校核经“自然分界”划分的网格的供电能力能否满足网格内远景负荷的需求。如满足，即确定网格范围，否则继续调整，直至满足。

2.2 “负荷词典”的建立

两分法中负荷分配的关键要素是远景负荷的预测结果。远景负荷预测采用了空间负荷密度法，为了提高远景负荷密度指标的准确性，选取城区发展成熟的居民用地、商业用地、公共设施用地和工业用地等不同性质用地对应的大量用户展开负荷实测。负荷实测流程示意图如图3所示。各类负荷密度指标成果如表1所示。

表1 各类性质用地负荷密度指标

图3 各类性质用地负荷密度实测示意图

为了提高网格内远景负荷预测结果叠加计算精度，按照“单一功能最小化”原则，将城区用地划分为独立的用地小区，每个用地小区对应一种性质的用地，对各小区进行编号和负荷预测，将编号、用地性质和负荷预测结果等信息做成汇总表，形成城区远景年各区块的“负荷词典”。

3 三级配电网格划分流程

3.1 高压供电网格划分 明确变电站供电范围

首先，根据城区山地和新安江3条水系等自然屏障将城区分为3个独立的地块。其次，根据行政区域划分为中心城区、现代服务产业园和经济开发区。变电站站址、城区道路路网和变电站已有出线路径，初步划定变电站供电范围。以110 kV徽山站供电网格划分为例，根据徽山站站址，结合行政区划，依据城市道路、山地和江水等边界划分，初步将徽山站的供电范围界定在新安江以北、华山路以东、社屋前路以西的中心城区。徽山站现有2台50 MVA的主变，远景年可上3台，即终期主变容量为150 MVA。依据远景负荷预测结果，远景年变电站平均负载率约为60%，供电能力可以满足已划定供电网格内的负荷增长。根据划分后供电网格（范围）合理切改现状线路，有效改善线路跨江问题。

由表2可知，远景年城区变电站最大负载率较为合理，各变电站负载分配均衡，主变“N-1”通过率可达100%，因此基于两分法得到的高压供电网格划分较为合理。若有突发性负荷，建议对其进行负荷转移，来满足负荷的增长。

3.2 划分中压网格 制定接线方式

根据城区不同的行政功能区块，划分形成若干中压网格，差异化制定各网格内中压线路网架。划分中压网格有利于配网网架的规划和管理，若网格内城市规划调整，仅需调整对应网格内配网接线方式来适应城区规划即可。

表2 远景年城区高压变电站负载率

中压网格划分后，需结合每个中压网格内的远景负荷大小，科学制定各网格内目标网架［3］。一方面从城市景观考虑，不推荐采用架空组网。另一方面城区变电站10 kV出线间隔利用率已超过90%，但线路负载率不高，可通过采用开闭所组网的方式增加出线。综上，城区中压配电网采用了以一级开闭所组网的电缆“双环网”为主，以架空线多分段适度联络为辅的目标网架。如图4所示。

图4 双环网网架示意图

根据各中压网格远景负荷大小和发展定位，确定各中压网格内“双环网”或多分段适度联络的组数，每个二级网格最多不超过三组线路。

3.3 划分开闭所供电网格 模块化开闭所出线

由于城区中压配电网采用了以开闭所组网的电缆“双环网”为主的目标网架，为了明确开闭所的供电范围同时加强对开闭所出线的管理，某公司在中压网格划分的基础上进一步划分开闭所的供电网格，同时模块化开闭所出线方式。

为了模块化开闭所出线，保证用户灵活选择接线方式，某公司采用了开闭所出线空间叠加式供电网格，如图5。即在每个开闭所供电范围内，将开闭所的供电网格分成2～4个公共网格和若干个专用网格。每个公共网格内用一组双回公用线路（双电源）为小容量用户（报装容量不大于1 000 kVA）供电。大容量用户（报装容量不低于1 000 kVA）采用专线供电，形成专用网格。其中公共网格分界线选定为非景观道路或其他自然屏障，公用线路建议采用架空出线（必要时采用电缆出线）。

图5 开闭所出线空间叠加式供电网格划分示意图

3.4 强化负荷分布导向 划分台区供电网格

按照上述开闭所出线模块化思路，大用户基本以二级开闭所或大型配电房的形式接入一级开闭所，从而形成独立的供电网格，对于公用线路直接T接的小容量用户，必须进行网格划分，因此需综合远景负荷分布、低压供电半径等因素，合理分配该区块内配变的个数及容量，从而实现配变“密布点，半径短”的目标。配变数量和容量根据实际可以灵活分配。

3.5 划分台区低压出线网格 降低台区低压线损

为了解决台区低压接线紊乱，台区线损较高的问题，某公司细致划分了台区低压出线供电网格，均衡低压网格内三相负荷接线［4］。

在每个低压供电网格内，将各低压出线主干线上直接T接的负荷与分支线上T接的负荷分别划定组合为多个“用电单元”。如图6所示。

图6 用电单元划分示意图

降低线损的关键步骤是通过均衡用户接线，首先保证每个“用电单元”内的三相负荷动态稳定，从而达到每个低压网格内三相负荷动态稳定。实际操作中将4个低压出线网格内“同一用电性质、同一用电时段、用电负荷基本相近”的用户计量表计进行组合，制定出4张低压出线网格内相位安排表，根据相位安排表进行各用户的接线。

本文结合某公司城区配电网网格化规划实例，介绍了城区配电网高中低压三级网格规划及网格划分具体流程，将网格化划分细化到中压开闭所出线网格及台区低压出线网格，同时模块化开闭所出线模式及台区低压侧三相均衡接线，有效提升了城区配电网规划的水平和中低压配电网供电可靠性，对国内城区配网规划具有一定的参考价值。

［1］ 姚刚，仲立军，张代红.复杂城市配电网网格化供电组网方式优化研究及实践［J］.电网技术，2014（5）：1298-1299.

［2］ 罗井利.龙华新区低压配电网供电能力现状分析及对策研究［D］.广州：华南理工大学，2014：26-30.

［3］ 张值华，李健，林毓，等.网格化城市配电网目标网架动态构建方法［J］.陕西电力，2015，43（2）：26-27.

［4］ 刘瑞生.中低压配电网网格化规划探讨［J］.电工文摘，2015（1）：40-41.