主网与配电网协调规划的评价指标和规划方法

摘要：主配网的协调关键之处就是110kV变电站，其作为二者之间的纽带在进行选址和划分供电范围之时非常重要，因此必须设计一个科学合理的规划评价指标和规划方法，以提高电网的整体协调性。以下通过对变电站属性进行分析，并且建立了评价模型以及改进了电站选址方法，优化规划结果。

关键词：主配协调 规划评价指标 规划方法

0 引言

对于电站而言进行合理科学的规划，是保障运行安全和经济以及可靠的保障。目前的各种研究还倾向于进行分别性的研究，比如单独研究主网结构、配电网规划等问题，但在针对主配网之间的协调问题重视程度不够，研究也较为缺乏。目前在主配网的协调规划之上存在的问题，主要是网架结构和电压的不同等级之间的容量不相配，最终引起供电能力不足、供电不平衡等问题，而110kV选址问题正好是症结所在。

1 变电站的属性分析

1.1 运行率

作为设备的常用参数，运行率T的定义是：

T=■×100%

在以上公式当中Smax表示的是实际最大负荷，SN表示的是额定的容量。运行率主要反映的是设备运行情况的裕度，具体说来就是针对同一设备，如果运行率越高，相应的表示设备接近满载的程度也越高，运行裕度就越小。

变电站所带的配电变压器总数就是关联维数，可以用r表示：

r=■x■

上述式子当中xj表示的是变电站在第j条出线之上带配的变数，m则表示变电站出线的数量。针对110kV的变电站，r的取值通常在150-400。

关联维数的标幺值就是关联度，其中关联度可以用d表示：

di=■

在上述式子当中di表示的是变电站i的关联度，而ri则表示的是关联维数，rb表示的是基准值，基准值的取值依据地区的具体情况进行选择，在选择取值之时应当注意一个问题，那就是最终的取值应该要略大于该变电站关联维数的最大值。

关联度和关联维数表征了变电站对外部网络的拓扑结构关系，在协调主配问题之上有着重要的导向作用。其中关联度和故障影响范围关系密切，关联度越高当发生故障之时相应的受到影响的范围就越广，为了使得主配的供电能力有所提高，以及增加配电网受电能力的协调性，就必须增加变电站，或者进行供电范围的修改。

1.3 负重系数

负荷权重系数可以用k表示：

k=λT+（-1λ）d

上述式子当中λ表示权重因子。

负重系数可以同时体现变电站的负荷大小和供电范围。其中针对λ的取值要根据区域具体情况，以及不同的优化方式进行考虑。比如城市的商业中心，或者负荷密度较大的工业区，针对这种情况λ就取0.80，反之对于密度较小且负荷分散的地方，可以适当的增加关联度的影响，λ可以取值0.75或者更小。

负重系数当中所包含的运行率是对自身负载情况的描述，而关联度则是表示和外部联系的程度，所以使用这两者对变电站的属性进行表征是合适且全面的。

2 规划评价模型的构建

2.1 协调因子

片区内各变电站之间的负重系数的标准差就是协调因子，在此可以用Cr表示，它是一个全局性的参数，运用数学可以进行如下表述：

Cr=■

在以上式子当中N表示的是变电站总数，ki表示的是i变电站的负重系数。

协调因子主要体现的是主配网之间的协调程度，以及衔接性。从变电站的角度来看，如果协调因子越小相应的各变电站的出力分配就越平衡，各站之间运行的差异情况也就相对更小。减少了由于出力分配不均而导致的部分变电站超负荷运转，从而提高设备寿命和减少故障情况。从片区总体角度来看，协调因子越小，那么整个电网的总体效率就越高，运行协调均衡，提高供电参数水平。

2.2 协调评价模型

该模型主要从110kV变电站的选址模型出发，考虑了诸多影响变电站的因素，比如网损费用、最小建设成本等作为目标函数，又充分考虑了协调因子的影响。建立的数学模型为：

minZ=■fS■■+uS■+α■■■l■+β■■W■■l■+γC■s.t.■W■≤S■S■cosφl■≤R■

3 基于改进加权Steiner最小树的主配网协调规划

第三，确认选址范围。根据110kV及其半径与之相等的平均供电半径为三千米的单位圆作为选址范围。圆中所包含的变电站和负荷在不断变化，将当中平均负重系数最大的圆作为选址优化范围。第四，变电站的选址。通过将加权Steiner最小树进行了改进，最终确认的目标函数是：

minG=■

以上式子当中n0是现存的变电站的数量，a（xi，yi）表示现存的变电站的坐标位置，b（x0，y0）是将要新建的变电站的坐标位置。

第五，变电站容量的确定。可以通过以下式子进行：

■+1-λ■≤k■

以上式子当中P■表示目前的负荷，△p表示预测将会增加的负荷，■S■是现有变电站的总容量，S0是新增加的变电站的容量，■是现存的变电站关联度的平均值。

第六，供电范围的划分。首先将新建的变电站作为中心画生长圆，在不断的将供电范围进行扩大的同时，更新相应的负重系数，保障达到平均值。然后，找出负重系数差异性最大的变电站，将这相邻的变电站进行调整，使得两者之间的负重系数趋近相同。在评价模型当中带入计算所得的协调因子，得出目标函数。最后将最终得出的结果和前一次的结果相互对比，如果两者之间的差值同设定的阙值相比是小于关系，则迭代结束，反之重新计算并且调整。如图1所示，就是供电范围的划分图。

4 结语

综上所述目前对主配网的协调规划还不够重视，研究也相对较少。网架结构和电压的不同等级之间的容量不相配，最终导致供电能力不足等问题，所以在之后的工作当中还需要进一步注意主配网的协调规划。

参考文献：

[2]刘壮志.含微电网的智能配电网规划理论及其应用研究[D].华北电力大学，2013.

[4]李振文.计及分布式发电与环网柜的配电网规划方法研究[D].重庆大学，2012.