10kV配网台区改造工程的评估方法研究.pdf

85现 代 工 程 科 技Modern Engineering Technology第 2 卷第 7 期2023 年 4 月Vol.2 No.7Apr.202310kV 配网台区改造工程的评估方法研究郑键雄（广东电网有限责任公司中山供电局，广东中山 528400）摘 要：为了优化电网结构，解决 10kV 配网存在的主要问题，基于国内常用配网指标体系，提取适用于本研究的指标体系，经多方考证，结合某地 10kV 配网改造项目特色，将“模糊隶属函数的 5 个典型点”作为本次改造工程项目的评估依据，建立评估指标体系，结合项目实况最终确定评分标准，运用“评分法”确定评估对象指标权重，完成对 10kV 配网改造工程的综合评价。不仅构建了规范完善的配网评估指标，还可将配网综合评价结果作为依据，用于此电网改造工程项目管理，为配网相关建设部门技术人员提供理论与技术支撑，充分提高电网综合利用效率，保证电网可持续合理有序发展。关键词：10kV 配网；电网改造；评估方法中图分类号：TM75 文献标志码：AEvaluation Method for 10kV Distribution Network Substation Area Renovation ProjectZheng Jianxiong(Zhongshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co.,Ltd.,Zhongshan,Guangdong 528400)Abstract:In order to optimize the power grid structure and solve the main problems existing in the 10kV distribution network,based on the commonly used distribution network indicator system in China,an indicator system suitable for this study was extracted.After multiple verifications,combined with the characteristics of a 10kV distribution network renovation project in a certain area,the“5 typical points of the fuzzy membership function”were used as the evaluation basis for this renovation project.An evaluation indicator system was established,and the final scoring criteria were determined based on the actual project situation,Use the“scoring method”to determine the weight of the evaluation object indicators and complete a comprehensive evaluation of the 10kV distribution network renovation project.Not only has a standardized and comprehensive evaluation index for the distribution network been constructed,the comprehensive evaluation results of the distribution network can also be used as a basis for the management of this power grid renovation project,providing theoretical and technical support for technical personnel in the relevant construction departments of the distribution network,fully improving the comprehensive utilization efficiency of the power grid,and ensuring the sustainable,reasonable,and orderly development of the power grid.Keywords:10kV distribution network;power grid renovation;evaluation method作者简介：郑键雄（1978），男，广东电网有限责任公司中山供电局中级工程师，研究方向为电气及其自动化。10kV配网作为电网中不可或缺的组成部分，有着显著的结构复杂、多设备、覆盖范围较大等接线特点，为了确保10kV配电网的建设可行性，保障后期运行的可靠性以及投资经济性，目前的10kV配网建设项目逐渐引起各级电力部门的广泛重视1。近年来，随着各地生活水平逐步提高，电力需求的增长幅度也尤为明显，未来具有更为广阔的发展空间，给配网规划管理工作带来较大挑战。提升配网管理水平，发挥电网供电的最大潜力，科学指导配网管理，大力优化10kV配网投资建设过程，规范电网建设及改造流程，优化电网架构，建设现代化、灵活经济的城市电网十分必要2。立足于此背景，本文结合地方10kV配网台区改造工程案例，针对配网结构复杂、规模庞大、量化管理难度较大等特点，构建完整独立的配网评估方法，利用科学理论分析方法，帮助配网管理人员明确10kV配网运行实际情况，为今后电网规划打下基础，保证配网台区改造工程项目的社会效益与经济效益，为电网建设发展提供建设性指导建议。1 项目概况以某地10kV配网台区改造工程项目为例，工程评估面积共计约122km，本次评估项目所在区域内共计403条10kV配电线路，配网由架空及电缆混合构成，均86现 代 工 程 科 技2023 年 4 月第 2 卷第 7 期源于当地供电分公司GIS系统，评估区域内10kV配网总长共计845km，电缆线路192回，总配变容量2250MVA3。本项目10kV配网线路中有403回评估区域驾配电，其中71回电缆转线，评估区域另外包含68回线路并34仓的情况。项目区域内涉及开关站共计51座，供配变共计3449台，总容量达到2242MVA。表1为供配变统计数据情况。此区域内配网均为单辐射、单联络、多联络接线电网 结构。表1 10kV供配变统计数据统计项目性质用户变共计杆变配变配变台数（台）115013719233450数量比例（%）354126100配变容量（MVA）39810008472242容量比例（%）1644391002 配电网评估基本方法2.1 配电网评估模型配电网评估模型需要以配电网拓扑关系为依据，注意将配电网分解为多个单元结构。DNA模型是配网分析的重要手段4（图1）。根据“DNA”模式将配网分解为若干部分，每部分通过属于的分解方式，由此成功将原本复杂配网划分为多个彼此关联的清晰部分。图1 DNA 系统结构层次分析法是最早于20世纪70年代初期就被提出的实用、灵活且便捷的多准则决策法，能够迅速完成对一些模糊复杂问题的决断，最终的决策结果不仅是客观的决断分析，还可以对非定量事件进行定量分析，因此该方法自提出便被广泛用于各研究领域。考虑到本次10kV配网改造工程项目所涉及的指标繁多复杂，与以往研究领域的专家学者的成熟经验相结合，最终选定用于配网改造项目评估的具体指标，构建层次分析法（AHP）评价指标体系，确定各指标的具体权重之后，反复咨询修订直至最终达到满意结果5。基于配网DNA模式结构，对不同元件的建设、运行、安全等方面进行重新排列，完成全面分析。2.2 配网评估实施流程本次研究对象为10kV配网线路，研究评估电网供电能力主要是为了掌握当地的10kV配网现状情况，科学分析配网各指标并找出其中的问题，提出优化改造 方案。首先，在前期准备工作阶段，需要遵循完整性、可操作性、透明性原则建立指标体系，结合10kV配网特点，构建分层分类的评估体系。着重分析10kV配网的分布结构与可靠性，对涉及的相关设备的使用寿命、设备磨损程度、设备老旧情况及设备运行标准进行筛减与弱化分析，最终制定10kV配网评估指标体系（表2）。表2 10kV配网评估指标体系评价指标评价内容供电能力分析变电站10kV 线路10kV 配网负荷转移能力设备利用分析变电站 10kV 仓位利用分析配电站 10kV 仓位利用分析杆、配变数量及容量分析杆、配变负载率供电半径分析架空网供电半径电缆网供电半径变电站平均供电半径供电指标分析电压水平线损率其他分析电缆化率及绝缘化率10kV 变压器其次，确定评估依据，需要着重考虑配电网的负荷变化趋势、电网覆盖用户的用电特征，以及电网建设的成熟程度等。之所以要考虑用户的用电特征，是因为用户的重要性、用电性质各不相同，这意味着10kV配电网应满足用户不同的用电需要。例如在某电网区域内用户的用电负荷在短时间内激增，这样会影响电网设备的利用率、负载率指标评分，所以设定评价指标阈值之前，可以适当降低此阈值标准，从而客观真实地反映电网供电水平。指标评判依据一般具有点值、区间这两种表现形8787应用科技郑键雄：10kV 配网台区改造工程的评估方法研究式，只要指标数值未超出该点值即代表与要求相符。以当地配网技术原则规定为依据，建立地区配网评估指标体系，主要针对最底层指标设置相应的评分标准，由于不同的底层指标对应的目的与含义也不同，因此进行指标定性描述时，需要运用量化手段，将定性数据转化为规范化定量数据，之后才可以进行综合比较。分析评分法中的各指标权重，结合当地供电配网实际状况，对电网运行情况进行评估分析，确定权重。最后，收集原始资料，找出原始资料中存在的各类问题，并对所收集的各类资料内容、数据来源进行预处理，这也是配网评估工作中的核心任务。网架资料、负荷资料、典型负荷说明等资料数据均源于供电分公司GIS系统，利用系统整理图形及数据资料，包括10kV配网的基本情况，基本配网结构，K型站与线路接线模式和装接变压器等，与网架资料结果相结合，初步提取数据指标，包括主变配置容量及负荷，主变负载的分布、均衡、容载比等。进行10kV出线仓位与变电站“N-1”校验，利用最大线路负载率分析线路分段容量和联络点设置不合理的线路，找出架空线和K型站的电源，分析变电站的配电均衡性能。综合评判配网运行安全可靠性，科学判定阈值计算指标，将其作为评判依据，定量计算评分标准，以具体的指标权重完成综合评分。定性分析则是对配网各设备运行性能的评估，以设备技术标准范式计算各项定性值，最终获得评判结果，掌握与标准要求不符的设备数量。电网的综合评分公式如下：=njjjWSS1 （1）式（1）中：S代表评价体系中的任何非底层指标所得评分结果；n代表S指标的具体个数；Sj与Wj分别代表下层指标及指标权重，加权求和计算指标评分。以本次所需评分标准及指标权重为标准，假设整个体系总分为100分，在变电站无转供能为50%的情况下，整个配网综合评价总得分为1.8。3 配电网评估分析3.1 高压配电变电站供电能力高压变电站接触评价区域有高压配电变电站22座，10kV线与周边变电站之间有紧密接触，10kV配电网多触点连接方式基本形成。评估区各变电站主变负载率分布状况如表3所示。表3 评估区各变电站主变负载率分布状况负载率/%02020505067678080100 100最大负荷主变情况/台4687211占变电站主变比例/%9131715452典型负荷条件变电站情况/座354550占变电站比例/%142318232303.2“N-1”校验及容载比以当地技术原则规定为依据，要求2台主变变电站平均负载均在50%以内，3台主变变电站主变负载均值在67%以内，根据主变负载情况，评估区22座变电站中，与“N-1”条件均相符的共计8座。容载比能够直观反映评估区容量及负荷匹配状况，有助于把握评估区整体供电能力，表4为本次容载比计算结果。表4 容载比统计计算结果电压等级/kV变电站容量/MVA总容量供区内 10kV 电网容量11040032035872872共计12721212区内 10kV 负荷/MW604.6容载比1.973.3 10kV配网供电能力本次电网改造工程项目评估区域集中采用多分段多联络的架空网接线模式，呈“H”型的界限电缆结构内，10kV配网作为不同线路的联络衔接，由两回线路统一负责配电，配电站10kV母线联络，对配网评估区域的接线模式进行分析，发现此次评估架空线路联络于其他线路，从接线模式上可以看出架空网比较可靠。评估区10kV电缆线路内，除了10kV用户专线没有联络，其余线路均架构形成环网，统计发现多数10kV线路都在统一变电站内形成联络，但是与其他变电站出线的联络并不多，证实10kV配电网结构比较坚固。对于架空线路设计线路分段，主要是为了提高线路供网可靠性，越高的分段数越有利于最大化控制故障停电的影响范围，在分段数、联络数及具体联络位置彼此之间良好配合的情况下，可以在联络接线中合理分配线路负荷，增加10kV电网互相转供能力。统计区域10kV线路分段情况，架空线路分段平均装接配变容量以10000kVA为控制标准，架空线路平均装接容量基本在3.5MVA，本次评估架空线路分段平均装接容量中，合理88现 代 工 程 科 技2023 年 4 月第 2 卷第 7 期的占比24%，22回线路分段平均装接容量超出10MVA，对架空总路线的占比高达10%。通过分析10kV电网线路截面，尽管大多数线路供电能力并不存在大问题，但是为了实现配电网线路负荷分压及转供的目标，还需要充分考虑变电站出线电缆与主干截面的配合程度，确保功率正常流向对应同一条主干道路的合理分布路径。分析本项目10kV覆盖区域内的前期线路统计情况可以发现，在本区域中的架空线路主要采用的电缆是YJV22-3300mm，架空型号JKYJ-10/120mm，出线电缆YJV22-3300mm匹配于架空主干型号JKYJ-120mm，电缆线路基本匹配于整回线路截面。因此，评估范围内的10kV线路出口电缆匹配于主干截面，在非故障情况下并不会导致电卡脖子情况。评估10kV线路负载率同样可以反映配网运行的实际状况，依据“N-1”准则控制线路过载标准，分析回馈线可得各10kV线路负载率的分布状况，发现配电线路的负载率普遍较高，其中电缆线路的负载率普遍较低。3.4 10kV配网负荷转移能力10kV配网负荷转移能力与对负载转移容量10kV的配网产生直接影响的电源安全问题相关联。在进行N-1变电站校验时，可以将变电站N-1主变容量与变电站可转移负荷能力相加，校验变电站负荷，若最终结果大于或等于0，证明变电站符合校验标准。根据此标准完成本次配网区域的负荷转移能力评估，评估发现，除5座变电站外，基本能满足变电站全停校验的要求。4 结语综上所述，结合配网工作实际，对10kV配网台区改造工程展开评估研究，明确评估需要构建AHP综合评价模型，建立指标体系，确定评估依据与评分标准，并选取指标权重，收集处理资料内容，根据所收集的情况，最终认定本次配网改造工程均与标准要求相符。不仅全面了解电网整体水平，还验证了配网综合评价的作用，为电网管理、运行及建设部门提供有力的决策手段，充分提升了电网实力及资金利用率，保障电网的可持续合理 发展。参考文献1 张晖,佘蕊,张宁池,等.基于5G通信的智能配电网改造经济性综合评 估方式J.科学技术与工程,2021(25):10746-10754.2 沈培锋,王徐延,张昊亮,等.考虑规模化快充负荷的低压互联配电台 区风险评估J.中国电力,2021,54(5):56-64.3 谷毅,韩柳,向思徽,等.智能配电终端改造项目综合效益评估方法研 究J.价格理论与实践,2022(4):163-167,207.4 秦丹丹,郑高峰,刘丽,等.低压配电网台区健康状态综合评价与分析 方法J.信息技术,2021(10):149-155.5 郭亮,王晓卫,康乾坤,等.基于粒子群优化与K-means聚类的配网5G 改造经济性评价方法J.电网与清洁能源,2022,38(6):31-36,43.