一種配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃的網(wǎng)格劃分方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃的網(wǎng)格劃分方法，屬于配電網(wǎng)技術領域。
【背景技術】
[0002] 配電網(wǎng)直接面向客戶，不僅承擔著履行社會責任的使命，而且關系到企業(yè)的經(jīng)濟 效益。我國配電網(wǎng)基礎薄弱，歷史上中低壓配電網(wǎng)基本是跟隨用戶需求建設起來的，受投資 方影響較大，其網(wǎng)架結構和供電可靠性一直缺乏規(guī)范管理和具體分析。目前，各地區(qū)結合自 身電網(wǎng)發(fā)展的實際情況，根據(jù)各地的經(jīng)濟發(fā)展水平、電網(wǎng)規(guī)劃思路、電源布局、負荷特點、運 行習慣等綜合因素，有意識地形成了適合自身電網(wǎng)發(fā)展需要的網(wǎng)架結構，但缺少明確的目 標和系統(tǒng)地研究，容易出現(xiàn)重復改造，造成投資浪費。
[0003] 我國目前廣泛采用的配電網(wǎng)規(guī)劃方法，是基于預想事故或"N-k"安全準則的規(guī)劃 方法，即以個案為基礎研究整個系統(tǒng)，k指系統(tǒng)在失去k臺設備后仍能保持正常運行，隱含 或間接地假定系統(tǒng)滿足導則要求，以此完成可靠性設計工作。這種規(guī)劃方法通過為系統(tǒng)預 留充分的備用容量來保證可靠性，但也是造成我國平均供電可靠性較差的基本原因之一， 在未來應該被當前國際上先進的配電網(wǎng)規(guī)劃方法，即基于可靠性的現(xiàn)代規(guī)劃方法所取代。
[0004] 傳統(tǒng)的基于預想事故的規(guī)劃方法中，在某個原件退出系統(tǒng)的條件下，可使用分析 工具（潮流、穩(wěn)定）來判斷是其過負荷或者低電壓或其他不可接受的故障原因。雖然該方 法工作量可能非常大，但只需要簡單的反復計算即可完成，并且可以直接使用標準化、序列 化的計算模塊，并將"可靠性"問題分成許多小的研究部分，每一部分都針對系統(tǒng)的某一個 元件。因此基于預想事故的規(guī)劃方法非常適用于制定運行規(guī)劃，但該方法有兩個非常明顯 的缺點。第一，如果規(guī)劃人員主要關注降低費用或預算有限方面的問題，那么這種規(guī)劃方法 不是特別有效。第二，盡管這種基于事故的規(guī)劃方法列舉并解決了每種可能的單臺或兩臺 設備停運的情況，但是在設備負載率（峰荷/容量），用于高壓配電線路與變壓器）高于常 規(guī)水平的情況下，就不能確保系統(tǒng)本層級的可靠性水平，因為該方法未能考慮層級之間的 負荷轉移情況。
[0005] 隨著電力企業(yè)對供電可靠性量測和管理能力的不斷提高，以及社會對供電可靠性 需求和價值認識的日益提高，電力行業(yè)及全社會越來越關注和重視供電可靠性。為了滿足 電力企業(yè)和社會對供電可靠性精益化管理的要求，我國當前仍采用的基于預想事故的傳統(tǒng) 規(guī)劃方法應該被基于可靠性的規(guī)劃方法所取代，即在配電網(wǎng)規(guī)劃階段就有必要設定明確的 供電可靠性目標。
[0006] 基于可靠性的規(guī)劃是一種更現(xiàn)代的規(guī)劃手段，實踐證明，它可實現(xiàn)可靠性投資成 本效益最大化。在系統(tǒng)負載率高、事故裕度小的條件下，通過精心、合理的規(guī)劃設計，可實現(xiàn) 網(wǎng)架結構和網(wǎng)絡互聯(lián)的靈活性，同樣達到高可靠性水平。
[0007] 基于可靠性的配電網(wǎng)規(guī)劃方法，其準則和目標源于明確的可靠性數(shù)值。按照這種 方法，利用可靠性分析和規(guī)劃工具，可直接為了實現(xiàn)可靠性目標來設計配電網(wǎng)結構。將預測 的負荷和客戶數(shù)輸入到潮流程序和可靠性分析程序中，輸出結果會指出薄弱環(huán)節(jié)，即在規(guī) 劃系統(tǒng)中不滿足電壓降、負載或潮流及可靠性準則的區(qū)域，然后，集中解決薄弱環(huán)節(jié)，確定 提高可靠性的最佳網(wǎng)架結構（費用最低），使其達到可靠性目標。這體現(xiàn)了可靠性與支出之 間的平衡問題是基于可靠性的配電網(wǎng)規(guī)劃的基礎。
[0008] 規(guī)劃一個饋線系統(tǒng)時，推薦的一般過程是：首先制訂一個不考慮容量的線路布線 方式，該方式具有滿足不同轉供需求的分區(qū)和備用路徑，然后再確定線路和開關的容量，以 便進行潮流計算，以此校核所選擇的網(wǎng)架結構和容量能夠充分滿足事故運行準則，然后進 行線路分段設計，這通常要反復進行：要考慮對開關的位置、保護的位置進行微調(diào)，也要考 慮切換速度。為了適應后續(xù)步驟中出現(xiàn)的約束條件，有時不可避免地需要對前面的工作進 行調(diào)整，但這樣有可能降低整體工作量。
[0009] 目標網(wǎng)架結構生成之后，需要驗證該目標網(wǎng)架結構是否達到可靠性目標，因此需 要進行可靠性評估工作。配電網(wǎng)中由于設備元件眾多，網(wǎng)絡結構復雜，運行方式多種多樣， 給供電可靠性評估工作帶來了很大困難，難以滿足工程實際應用要求。目前計算電力系統(tǒng) 供電可靠性指標的方法主要有模擬法和解析法這兩大類。其中，模擬法靈活且不受系統(tǒng)規(guī) 模的限制，但耗時多且精度不高，這種方法主要用于發(fā)、輸電組合系統(tǒng)及變電站的可靠性評 估中。解析法可進一步分為狀態(tài)空間法和網(wǎng)絡法。以馬爾可夫模型來描述的狀態(tài)空間法能 較好的處理各種復雜的情況，但當系統(tǒng)規(guī)模很大、結構很復雜時，該方法將變得十分繁雜； 網(wǎng)絡法是配電網(wǎng)可靠性分析中最為流行的方法，諸如故障模式影響分析法（FMEA)、故障遍 歷法等。其中，故障模式影響分析法是最傳統(tǒng)的配電網(wǎng)供電可靠性評估方法，這種方法原理 簡單、清晰，模型準確，但是，它的計算量隨元件數(shù)目的增加成指數(shù)增長，面對大規(guī)模復雜配 電網(wǎng)絡，該方法也將面臨難以克服的"計算災"，因此需要進行改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃的網(wǎng)格 劃分方法。該方法從區(qū)域配電網(wǎng)的實際出發(fā)，克服了傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃中過于依賴專業(yè)人員 專家經(jīng)驗的缺點，將配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃過程進一步細化，有效指導各電力企業(yè)配電網(wǎng)規(guī)劃 工作，可按其有序開展配電網(wǎng)的建設與改造工作。
[0011] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案：
[0012] 一種配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃的網(wǎng)格劃分方法，包括以下步驟：
[0013] 步驟1.明確供電可靠性目標：根據(jù)供電可靠率和綜合電壓合格率將供電區(qū)域劃 分為若干個區(qū)域；
[0014] 步驟2.設定邊界條件，所述邊界條件根據(jù)基本條件、工作基礎和技術標準三部分 設定；
[0015] 步驟3.進行"三級網(wǎng)格"劃分，劃分為配電網(wǎng)格、功能網(wǎng)格和用電網(wǎng)格三級，并統(tǒng) 計其中每個網(wǎng)格的基本屬性；
[0016] 步驟4.根據(jù)市政規(guī)劃、經(jīng)濟社會發(fā)展規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃對"三級網(wǎng)格"目標年和 規(guī)劃期的用電規(guī)模進行預測，并形成每個網(wǎng)格的特征屬性；
[0017] 步驟5.按照基本屬性結合特征屬性對"三級網(wǎng)格"中的每個網(wǎng)格進行編碼，每個 網(wǎng)格均有唯一的編碼；
[0018] 步驟6.判斷"三級網(wǎng)格"的劃分是否合理，合理則進入步驟7,不合理則返回步驟 3 ；
[0019] 步驟7.按照配電網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃的流程進行目標網(wǎng)架規(guī)劃和現(xiàn)狀向目標過渡的詳 細新建改造規(guī)劃；
[0020] 步驟8.采用配電網(wǎng)可靠性評估方法對規(guī)劃方案的可靠性進行評估；
[0021] 步驟9.判斷是否達到可靠性目標，達到則結束，未達到則返回步驟3。
[0022] 所述步驟2中，基本條件是由地理范圍、時間范圍和電壓等級范圍組成，工作基礎 是由上位規(guī)劃、市政控制性詳細規(guī)劃及相關規(guī)劃組成，技術標準是由國家、行業(yè)、企業(yè)三類 組成。
[0023] 所述步驟3中，配電網(wǎng)格具有宏觀屬性，反映35kV以及上變電站的供電容量、帶負 荷能力、轉供能力；功能網(wǎng)格具有中觀屬性，反映10/20kV雙電壓配電網(wǎng)結構、帶負荷能力、 轉供能力；用電網(wǎng)格具有微觀屬性，反映〇. 38/0. 22kV雙電壓用戶對供電能力和可靠性的 要求。
[0024] 所述步驟3中，配電網(wǎng)格至少包含1座35kV及以上變電站，地理上連續(xù)，并滿足 "配電網(wǎng)格內(nèi)高壓電網(wǎng)'N-r故障后，仍可自給自足，滿足供電安全水平要求"的條件；功能 網(wǎng)格具有至少一種用地性質(zhì)，并且各用地性質(zhì)相互作用形成具有某一特點的功能區(qū)，具有 1~3組獨立的中壓網(wǎng)接線，且用戶供電可靠性要求相近；用電網(wǎng)格是以功能網(wǎng)格內(nèi)的一組 中壓網(wǎng)標準接線為準則，并按照其供電范圍進行劃分，其中的每個網(wǎng)格不交叉、不重復。
[0025] 所述'N-1'故障是指在正常運行方式下的電力系統(tǒng)中任一元件（如線路、發(fā)電機、 變壓器等）無故障或因故障斷開。
[0026] 所述步驟3中，基本屬性包括所屬地市、縣區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、用地面積以及用地功能。
[0027] 所述步驟4中，特征屬性是由供電區(qū)域類別、目標年負荷密度、區(qū)域發(fā)展類型、目 標網(wǎng)架接線組成。
[0028] 所述步驟6中，判斷劃分是否合理的校核項目包括：自然地理條件、網(wǎng)格負荷水 平、電網(wǎng)運維管理范圍、電網(wǎng)分層分區(qū)以及目標年變電站布置。
[0029] 所述步驟8中可靠性評估方法為解析法，所述解析法為最小路法、等值法或最小 割集法。
[0030] 本發(fā)明提出"三級網(wǎng)格"定義，明確各級網(wǎng)格定義范圍和基本屬性，保證同級網(wǎng)格 內(nèi)的各個網(wǎng)格之間不交叉、不重復，每級網(wǎng)格均覆蓋全地區(qū)；提出"三級網(wǎng)格"劃分原則，明 確劃分所依據(jù)的邊界條件；提出"三級網(wǎng)格"劃分方案，統(tǒng)計每個網(wǎng)格的基本屬性；根據(jù)市 政規(guī)劃、經(jīng)濟社會發(fā)展規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃對"三級網(wǎng)格"目標年和規(guī)劃期的用電規(guī)模進行 預測，并形成每個網(wǎng)格的特征屬性；提出"三級網(wǎng)格"編碼原則，按照基本屬性結合特征屬性 對"三級網(wǎng)格"進行編碼，每個網(wǎng)格均有唯一的編碼，如果劃分不合理或者需要調(diào)整變更，則 重復"三級網(wǎng)格"劃分；確定網(wǎng)格的規(guī)劃目標，將供電可靠性與每個網(wǎng)格的發(fā)展定位、發(fā)展階 段、用戶性質(zhì)、負荷密度關聯(lián)起來，將供電可靠性分解為配電網(wǎng)規(guī)劃所需要的技術指標并分 階段量化；提出配電網(wǎng)規(guī)劃所依據(jù)的技術原則；對配電網(wǎng)現(xiàn)狀按照相關導則要求和規(guī)劃目 標進行評估分析，將存在的問題逐級分解落實到每個網(wǎng)格，作為規(guī)劃需要優(yōu)先考慮解決的 內(nèi)容；與上級電網(wǎng)規(guī)劃主動銜接，以上級電網(wǎng)近期規(guī)劃成果作為配電網(wǎng)規(guī)劃的基礎，以"三 級網(wǎng)格"為單位進行配電網(wǎng)規(guī)劃；對規(guī)劃成果進行成效分析，驗證規(guī)劃目標和相關技術指標 達標，否則重復進行規(guī)劃直至滿足要求；提出"三級網(wǎng)格"規(guī)劃項目庫的編碼方法，將規(guī)劃成 果編碼后形成規(guī)劃項目庫；
[0031] 本發(fā)明的有益效果：
[0032] 本發(fā)明的網(wǎng)格劃分方法通過對區(qū)域配電網(wǎng)現(xiàn)狀的分析，結合調(diào)研國內(nèi)外配電網(wǎng)網(wǎng) 格化規(guī)劃的理念和方法，深入分析對比網(wǎng)格化規(guī)劃的方法，提出了"三級網(wǎng)格"的劃分方法； 首先明確供電可靠性目標，設定研究對象的邊界條件