配电网工程论文范文

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无功补偿技术在电力系统中能有效提高电网的功率因数，其能有效减少供电变压器及其线路的电能损耗，从而改善供电环境及提高供电效率。在小型的电力系统中，该技术能起到调整三相不平衡电流的作用；而在大型供电系统中，该技术则能起到调整电网电压与提高电网运行可靠性的作用。在电力系统中，其供电功率能分为有功与无功两种，无功功率不能远距离传输，因此对于下属用电及配电变压器的无功功率应就地补偿。无功功率是在系统中设置无功补偿装置而进行的，其设备能和电路中的用电设备相互抵消无功功率，从而提高功率因数。无功补偿技术可将感性与容性功率负荷装置连接在相同的电路中，使能量能在两种负荷之间进行交换，且其所需要的无功功率也能从容性负荷输出的无功功率中获取等量的补偿。

2无功功率对电力工程配电网的影响

电磁线圈电气设备在运行中必须要附加电气元件，以将其产生的无功功率降低。如电动机的转子磁场，必须在电源下获取无功功率才能建立。在电网系统中，无功功率对电力工程配电网的影响主要包括以下几个方面：（1）无功功率对输变电系统供电能力的影响；（2）无功功率对发电设备有功功率输出能力的影响，如用户需要一定的有功功率时，当电网的无功功率增加时，则会导致电网的损耗也相应增加。（3）无功功率对配电网电压损失的影响；（4）无功功率对发电机有功功率的影响，导致其运转功率因数降低，从而影响电网的运行环境，导致用户电力设备难以发挥出应有的作用。为此，在电力工程配电网运行时，应对供电电网及用户电气设备进行无功功率补偿，以提升设备运行的功率因数及系统的供电质量。

3电力工程配电网的无功功率补偿的应用

3.1明确无功功率补偿的容量

在电网系统中，要想明确无功功率补偿的容量，必须要运用以下几种方式：（1）根据配电网运行电压值确定，其目标是对电压的调节，计算公式为Qc=所需电压值×所需的电压值/配电网线路阻抗值；（2）根据线损降低率确定，能有效证明配电网线损降低率和补偿容量间的关系；（3）根据配电因数确定，功率因数应满足电力用户的实际需求；（4）根据变压器容量确定，并选择合理的补偿方式。

3.2选择合适的无功功率补偿方式

在电力工程配电网应用中，必须要选择合理的无功功率补偿方式，才能有效降低电网系统运行的无功功率，从而降低电网中的电能损耗。现阶段，我国电力工程配电网中常用的无功功率补偿主要包括变电站补偿、低压补偿、杆上补偿、终端补偿、配电线路补偿及随机补偿等。

3.2.1变电站补偿。

通过变电站集中的无功功率补偿，该补偿方式主要应用于10kV变电站的母线中，且主要集中安装在等量的电容器中，不仅能有效降低供电线路中的无功损耗，且有利于降低变电站输电线路的无功电力损耗。但电力用户所需的无功率补偿还应在变电站线路中输送。因此，在10kV变电站线路中依然有无功功率电流，故认为该补偿方式无法代替配电网无功补偿所发挥的作用，而且也无法很好地解决配电网运行中无功降损的矛盾问题。

3.2.2低压补偿。

低压补偿作为我国当前常用的补偿方式之一，主要是在配电变压器的低压侧进行补偿。该低压补偿设备主要根据用户的负荷水平变化情况、投入的电容器进行跟踪补偿，其目的是为了提高变压用户的功率因数，以实现无功功率平衡的目的。其不仅具有降低电网、变压器损耗的作用，还能有效提高用户电压的水平。低压补偿设备通常是根据无功功率或功率因数实现对电容器自动投切的目的。低压补偿虽能保证用户电能的质量，但无功功率的投切量且有可能会与实际的需求量相差较大，容易导致出现无功功率补偿不足或过多的现象，从而影响电力系统的正常、可靠运行。

3.2.3杆上补偿。

在配电网中绝大多数的公用变压器无低压补偿，从而限制无功功率的补偿度。因此，对于配电网无功功率的缺口还必须通过变电站和发电厂来填补。而无功功率通过线缆传输，从而增加配电网的损耗。因此，应把10kV户外并联的电容器安装在架空线路杆上进行无功补偿，以提高配电网的功率因数，从而实现降损升压的目的。但安装在杆上的电容器与变电站之间的距离比较远，因此难以装配保护措施，对其的控制成本也比较高，且保养维护的难度较大，工作量较多，且安装环境受限因素较多。当线路处于轻载状态下，应避免配电线路出现过补偿及过电压。因此，必须要合理控制杆上补偿的安装点，无需进行分组投切，且要控制好其容量。

3.2.4终端补偿。

随着低压用户用电需求量的不断增多，也就意味着对无功功率的需求也相应增大。因此需要对终端进行补偿，以降低电网的损耗与维持网络电压的水平。但终端补偿方式的补偿点比较分散，其管理难度比较大。而且负荷的不同波动使大部分电容器在轻载状态下容易形成闲置，导致设备的利用率不断降低。

3.2.5配电线路补偿。

通过配电线路进行的无功功率补偿，该补偿方式主要应用于配电线路中，主要安装在配电网线路主干的2/3位置上。每个集中点都要安装一个能够承受10kV电压的电容器，虽然这种补偿方式能在一定程度上降低配电线路的无功损耗，但也存在一定的弊端，如电气设备长期处于露天环境下，容易受到人为、雷击等因素的损害，当配电线路出现故障后，难以实现对线路的及时、有效抢修。

3.2.6随机补偿。

随机补偿就是基于随机的原则进行无功功率的补偿，该补偿方式一般将无功功率补偿的电容器安装在供电企业的电动机两侧，通过补偿电动机无功功率，从而实现降低功率损耗的目的。

3.3选择合理的无功补偿装置

在电力工程配电网中，若想选择一种合理、可行的无功功率补偿装置，必须要充分考虑配电网中对不同的电压需求及其补偿装置技术特性等因素后才能决定选择哪一种无功功率补偿装置。现阶段，我国电力工程配电网最常用的无功功率补偿装置主要包括高压装置、中压装置、低压装置三种。

3.3.1高压装置。

高压装置主要应用在高压配电网络中，主要是以高压并联电容器的补偿装置。该装置通常安装在10kV变电站中的主变压器侧，主要是为了降低主变压器无功功率的损耗，改善配电网中的功率因数，且改善变电站出站端的电压，从而实现提高变电站输出电能质量的目的。

3.3.2中压装置。

干式自愈型并联电容器是我国当前中压补偿装置中最常用的装置，通过干式自愈型并联电容器实现对中压网络进行补偿。该设备的电容元件主要由金属薄膜卷制作而成，并在卷绕后进行顶端的喷漆，并通过导线焊接将其引出；而元件的外部主要通过树脂封灌而成，能实现绝缘空气的目的。

3.3.3低压装置。

相对于高压装置与中压装置，低压装置在我国无功功率补偿中的应用更为广泛。低压装置通常安装在电力工程配电网变压器中的低压侧或者安装在单台低压电动机侧。该装置不仅能在和电动机启动或停止时进行无功功率补偿，还能对高层建筑、宾馆、车间等配电房进行无功功率补偿。

4结语

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在早期供电设施中，电压供给不足常导致系统不能正常运行。由于线路安装常处于农林茂盛地区或者远离闹市区，因此雷雨天气对其影响较大。另外，大气过电压和工频电压对电网的运行具有直接影响，导致设备运行故障。目前，弧光接地过电压较为常见，用户增加时，电网中的电流增大，会导致其出现弧光接地过电压，且很难控制。尤其是对于传统的10kV网络，设备运行时间较长，绝缘性能较差系统稳定性不高。从而影响设备的绝性能和安全运行。

2电网电力工程的技术问题的解决方案

1）控制电网故障造成的停电，优化电网转供电能力

传统的电网检修过程需停电检修，给客户造成不便。目前多数电力企业使用环网柜联络开关。环网柜核心为负荷开关和熔断器，其结构简单，多为便携式且经济适用。根据绝缘方式的不同，通常将其分为SF6绝缘和空气绝缘两种，多用于终端供电和环网供电的短路电流的开断和电流的分合。使用联络开关，有效的缩小了故障检修的停电范围，且可控制停电区间，从而实现区域检修。提高了传统单电源的稳定性与灵活性。

2）认真解决污闪问题

闪络问题在10kV配电网络中表现明显，为了确保其安全性，就要控制由于闪络导致的过电压和相间短路问题。实验数据显示，对于穿墙套管、支持绝缘子、连杆瓶等10kV设备应进行加装绝缘热缩管等防护设施，以防止污闪问题，促进电网的安全性和稳定性。

3）加强线路防雷措施

雷击造成的闪络问题最为明显，因此针对特殊地区、特殊环境下的雷击问题应增加防雷措施，安装必要的避雷设施能够有效的防止雷击造成的导线损坏，提高电网的安全系数。目前，很多企业选择使用针式瓷瓶进行防雷，但其对大导线线路并不适用。

3提高配网工程施工安全管理的技术问题措施

1）完善前期规划设计

在10kV配电网络设计过程中，要根据当地线路负荷是实际情况以及环境现状进行设计，使其额定电流能够满足当地居民同时用电时的最大电流，同时要避免浪费。根据线路设计的影响因素对其进行规划，有助于电网设备的稳定运行。

2）制定合理的施工方案

要求电力施工人员认真检查电路施工图纸、线路以及现场环境等，并以此来制定施工方案。配电网电力工程的安装过程和维修过程都要降低停电现象，时刻以满足客户需求为核心进行施工。

3）采用先进的技术进行定期维护

配电网运行过程中，线路检修十分必要。包括对施工线路的维护和保养，对线路规格的控制和选择等。企业应提高安装的先进水平，选择先进的设备和技术，以确保施工顺利。从而提高施工的质量和安全系数，能够确保对施工过程中的故障进行自动处理。

4）妥善处理施工环境

由于配电网施工要避开闹市区，因此其所处地域的环境通常较差。这对配电网施工具有极大的影响，因此妥善处理施工环境十分必要。其中包括以下几个方面：

①防备人为破坏：配电网的杆塔的位置应选择在远离主干道位置，并且在杆塔区域设置必要的防护措施，如安置警示牌或涂上反光漆等措施，防止机车等对杆塔造成伤害。

②防雷措施：10kV配电网络多数架设在较为空旷地带，因此雷击对线路的安全运行影响较大，因此要求电力企业做好配电网施工的防雷处理。如采用安装好避雷器或支柱式的绝缘子等，完成电网的地线铺设。总之，要做好电网的防雷工作，以免雷电天气造成线路短路，影响设备的正常运行，给客户带来不便。对于经过城区和经过树木茂密地带的线路，先进行适当的处理再进行线路架设，以免发生雷击事故，确保电网安全，毕竟电网安全问题是配电网技术的核心。

③维护和保养线路施工设备。对于电力施工来说，污染严重的工业区和农业区都会对其安全系数造成影响。因此，电力企业必须事先做好防腐措施，对线路经过的绝缘导线进行防腐处理、使用防污能力好的绝缘子。当然，还要对设备进行定期的日常维护和保养。

4总结

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国家电网在不断发展过程中对配网工程建设非常重视，不断推进了各种管理工作的开展，以此来提高配网工程的效益。针对相关的项目进行全方位的总结和改进，对相关的工程项目管理经验进行借鉴，能够更好的提升我国的配网工程项目管理水平，同时，也能更好的满足人们的用电需求。我国配网工程管理在发展过程中虽然取得了一定的成绩，但是，其在发展过程中也存在着很多的不足之处，文章对其进行了总结。首先，在配网工程项目管理方面，政企没有分离是主要的问题，这和我国经济发展过程中出现的计划经济体制有很大的关系，尽管在我国实行市场经济体制以后，我国经济发展发生了很大的变化，但是，在很多的方面都存在着计划经济影响经济发展的情况，电力建设管理体制方面受这方面影响比较大。其次，配网工程项目管理方面出现了科学性和专业性比较缺乏的问题。配网工程项目管理中，通常因为施工规模较大，存在着人员比较多，比较复杂的问题。施工建设人员较多，就比较容易出现专业技术不够健全的问题，项目策划以及管理方面也出现了缺乏系统性的问题，很多的工程项目在管理方面专业性缺失，导致管理水平无法进行提升。再次，配网工程管理也存在着管理模式比较单一的问题，在管理方式上比较简单，这样无法将项目和业主特点进行充分的展示，同时，工程建设方面也存在着没有科学的合同依据的问题，导致管理质量出现了不高的问题。最后，配网工程在招投标方面也存在着不合理以及不规范的问题，设计、施工、监理等方面都存在着不规范的问题，业主在招标过程中出现了走过场的问题，没有竞争使得招标的意义无法进行很好的体现。

2供电企业配网工程管理的方式方法

2.1对线路运行电压以及配电容量进行科学的调整

在配网工程中，线路要保证经济性以及合理性，因此，要根据实际情况进行科学的规划以及适当的地调整，具体体现在以下方面。要根据线路的电压负荷情况对线路进行调整，在变电站分接出来的时候就要对电压进行调整，将其控制在一个合理的范围内。在低谷负荷时，要使电压在下限进行运行，同时，在负荷较大时，会产生很大的耗能，将电压控制在上限范围内运行。在进行配网容量选择和安装位置设计时也要做到合理化，这样能够将配电网变压器控制在合理范围内，同时，也能提高配电的负荷率。

2.2加强对谐波的控制

为了促进电能品质的提升，要对电气设备运行的稳定性以及科学性进行保障，对电网无功补偿以及谐波问题要进行有效的控制和管理。在谐波过大的情况下，会导致电压和电流受到一定的影响，因此，为了避免出现这种情况，可以选择具有谐波治理功能的无功补偿装置。

2.3加强线路设计的多样性

配网要想更好的实现分区有效性，要对线损问题进行降低，这样可以实现无功电源和补偿的最大化。近年来，配网规模在不断的增大，涉及的地区也在扩大，因此，新增布点越来越多，在这种情况下，线路在设计方面要更加的灵活，同时，可以对各种通道方式进行利用，实现线路的架设。

2.4明确业主方管理的内容

电力体制改革的不断深化，使得配网工程项目管理体制也必须要随之进行改变。而随着新的管理体制的出现，对于配网工程项目管理的科学化和规范化也有着巨大的推动作用。作为项目主管部门，必须要能够从投资规模、投资方向以及投资结构等方面对工程项目进行宏观的管理。包括建设单位、承包单位、监理单位等参与工程项目的各个范围之间形成一系列完善的组织体系，从而促进配网工程项目管理的有效性。在该组织体系的影响下，业主方对于整个配网工程实施全过程管理，以此来保证配网工程项目管理的有效性。

2.5加强配网工程的过程管理

近年来，我国经济得到了快速发展，配网建设方面相关的咨询工作也在不断的发展，在发展过程中出现了越来越规范的现象。但是，要想达到计划目标，还需要一个漫长的过程，在短期内不会出现重大的转变。项目管理过程中要对观念进行更新，同时，要对实际情况进行适应，咨询部门和监理单位要在配网工程项目管理中发挥作用，提高项目管理水平，同时，运用科学的管理方法和工具，对配网建设的目标进行实现，在保证项目顺利实施的过程中获得更多的投资效益和社会效益。

2.6加强配网的防雷措施

配网工程的安全管理涉及很多的方面，包括安全员设备、安全承包合同签订以及工程现场的安全工作都要进行重视，其中安全管理工作中，防雷措施非常重要，对于比较容易受到雷击的配网工程而言，要做好相应的防雷措施，进行合理配置。在安全工作方面，要安装不同的防雷措施，减少项目的成本投入，在雷电高发地区，要对相关统计数据进行核实，这样能够根据雷电发生的不同频率采取不同的防雷措施，在选择避雷器方面也能有一定的依据。对运行设备要进行检查，在时间上要进行必要的控制，不能将不合格的接地网在线路中进行使用，对出现的问题进行及时的处理。

3结束语

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1.1网络结构有待于进一步完善。电网线路运行情况及线路故障的发生程度主要由电网运行方式决定。我国当前电力配网结构还存在一些不足，给电力系统的检修及维护带来了极大的障碍。其中主要表现为，网络结构运行方式过于僵化，线路出现故障需要维修时，无法灵活的转变，只能通过全面停电的方式进行维修，严重影响了用户的用电需求，增加了故障维修的难度。

1.2电源点分布不合理。由于前期规划不合理，导致电力配网电源点分布出现及其不合理的现象。电源点整体布局不均衡，供电半径过大，增加了线损，造成资源浪费的同时，还增加了线路故障发生的几率，严重影响了电力系统运行的安全性及稳定性。另一方面，电力配网规划中，材料规划同样存在不合理现象，使用未达标的材料不仅增加了建设成本，还给配网运行带来了极大的安全隐患，甚至可能导致较大的电力负荷差异，引起巨大的经济损失。现有电力配网的弊端，影响电力系统的正常运行的同时，给用电企业的发展造成了极大障碍，制约了我国经济的发展，因此，电力配网改造工程已成为当前电力系统面临的重要问题。

2电力配网改造工程管理

2.1电力配网改造原则。①因地制宜原则。电力配网改造工程是一项艰巨、复杂、高成本的工程，在对配网进行改造前，应充分了解当地经济发展水平及用电需求，根据实际情况确定电力配网改造工程实施方案。对于经济发展较为缓慢的地区，如县市级城市或偏远地区，可根据当地用户条件及用电需求，进行合理的配网改造，改造工程周期可适当拉长，以降低该地区用户的资金投入；而对于经济发展较为快速的地区，应加大配网改造力度，满足当地居民及企业的用电需求。②逐步完善原则。配网改造工程是一个长期的过程，在改造过程中，可能会产生一系列问题，因而有必要在改造过程中，根据已有问题指导后期的改造规划。如电力改造过程中需要设备改造、电网规划设计、城市建设等多方面的工作，所以在改造过程中，应不断完善改造方式，按照实际情况对改造计划进行适当调整，以确保改造工程顺利进行。

2.2电力配网改造工程项目管理。电力配网改造过程中，涉及多领域，多种类的工作，为确保改造工程的安全及质量，应加强工程项目管理。①项目组织管理。配电网改造工程涉及领域较广，需要对各个施工单位及工程责任单位进行有效管理。工程责任单位应对合作单位进行详实考察，通过施工单位的资质、施工技术等多方面的对比选择最佳合作单位。同时，在施工过程中，相关企业还应做好施工过程中各个环节的协调工作，如施工准备、职工组织、施工技术、企业投资等。通过有效协调，确保改造工程组织企业的目标得以实现。②施工技术管理。施工质量决定了配网改造工程的成败，为确保施工质量应加强施工技术管理及其现场管理。一方面，企业应做好施工队伍的设计、监理、施工等方面的培训工作，确保施工队伍的专业技能满足工程的要求。技术管理主要工作内容为施工图纸设计及工程资料的管理，这是施工的主要依据，是改造工程成败的前提。另一方面，施工现场管理能有效的保障工程项目的质量与安全。通过对施工现场进行全过程的跟踪与检查，及时发现施工过程中的质量问题及施工方法漏洞，做到发现问题及时解决，不留安全隐患。③安全管理。配电网改造工程危险系数较高，施工单位及工程组织单位应做好安全管理工作。在改造过程中，应坚持安全第一，预防为主的施工原则，将安全施工作为施工第一要素。为确保施工安全，应在施工前做好各项安全预防措施，在施工过程中，严格按照施工要求进行施工，避免由于疏忽大意造成重大的安全事故；做好安全应急机制，确保出现安全事故时，能在第一时间采取有效措施，最大限度的避免施工人员伤亡及经济损失。④成本管理。配网改造工程需要耗费大量的物力、人力、财力。如何提高工程效率，节约成本，增加企业经济效益也是建设单位及组织单位面临的重要问题。施工单位应积极配合建设单位的管理工作，在保障工程安全及质量的前提下，提高工作效率，缩短工期，可为施工方及投资方带来经济效益。因此，在编制施工预算时，应根据国家相关法律规定，对配网改造工程进行科学、合理的预算，并确保在施工期间严格执行工程预算的各项标准；控制好签证工作，签证前，应对施工人员的工作情况进行严格核实，避免多签工时和工量的情况发生；施工过程中，应按照施工合同进行配网改造，尤其是工程决算及造价管理过程中，严格遵守合同规定，可有效节约投资。⑤加强质量监督管理。配网改造工程施工质量需要依靠健全的管理体系，监督管理作为质量管理体系中的重要环节，对于施工质量具有重要影响。施工过程中，要充分发挥监督部门的职能，确保工程的各项施工均符合相关的法律规定及技术规定，确保配网改造工程的质量。监管部门应派专业人员对施工现场进行巡查，全过程监测施工现场，对于不符合相关规定的操作，要及时通知施工方进行整改，并做好相应的工作记录，以备竣工后查阅。另外，做好分项工程的质量签证等验收工作，对于一些隐蔽工程，应做好详细备注，确保工程质量出现问题时有人负责。

3总结

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谈及城网改造规划首先需要了解一下城市配电网其主要的工作内容是什么，在人们的日常生活当中时时刻刻的离不开电，而城市配电网其主要是指除了提供电源的输电线路、变电所以外，还包括配电网。[1]其中输电线路和变电所是为配电网所提供电源的，配电网有多个组成部分，其分别为：高压配电网、中亚配电网以及低压配电网。而城网实际上就是城市配电网的简称，对城网进行改造规划就是对城市配电网进行改造规划。城网改造规划的内容主要包括两个方面，其分别为：对原有配电网的改造和扩建后新建的配电网。在城网改造规划的具体内容当中还包括规划的年限、编制、经济分析以及改造安排。

2配电网在进行改造规划编制时应注意的问题

2.1注意与城市建设相结合

对于城市配电网来说，其不仅仅是电力系统当中重要的组成部分，更是城市建设当中重要的组成部分，尤其是电力行业还是我国的基础性行业，其更是如此。[2]因此配电网在进行改革规划编制时，一定要注意与城市建设相结合，这样才能做到双向发展。

2.2注意符合城市配电的特点

城市配电共有六大特点，其分别为：①电网的负荷相对较为集中且符合密度额十分的高；②用户的用电质量要求都比较高；③由于配电网的设计标准比较高，因此在安全和经济的合理平衡之下，供电需要有较高的安全可靠性；④即使配电网的接线较为复杂，依旧需要保证其调度的稳定性；[3]⑤由于配电网在自动化这方面的要求比较高，因此对电网的管理水平要求也就比较高；⑥配电网当中有关的配电设施的要求比较高。

2.3注意对资金进行合理规划使用

目前，由于我国国家资金有限，给予配电网改造规划的资金是有限的，这也就要求规划人员在对其进行规划的时候需要合理有效的利用资金。那么相关工作人员在规划的时候应该如何做呢？首先我们需要清楚的是，对配电网的改造并不是由一个人来进行规划的，因此相关的工作人员每个人首先都可以将自己的规划内容制作一个方案，然后对所有提交的供电方案进行参考选取，选出最佳方案。[4]而方案的选取标准则是以资金的投入和有效性为中心，合理有效的使用资金能够为供电部门和全社会带来最大的综合经济效益。

3对配电网在电力工程建设当中的展望

3.1合理布局电网结构

对于配电网的经济运行以及管理来说，对电压的等级进行简化之后，对其是有利的。目前，我国城市配电网当中所使用的电压有35kV、100kV、220kV、380kV等。那么目前我国城市配电网的发展趋势是将110kV的电压引进市区，将市区当中的35kV逐渐的淘汰。其实对于任何事物来说，完美、完善是其一直追求的目前。同样的，对于电网结构来说，一个合理完善的城市电网结构的布局是非常重要的。合理布局城市电网的结构，能够有效的满足城市居民现阶段对电力资源的需求，还能够满足、适应发展的裕度。[5]这相比我国以前城市配电网的布局，合理布局电网结构能够使电网变得更加的灵活。

3.2引进国外先进技术进行改造

随着科技的进步，我国越来越多的设备趋于智能化。对于城市配电网来说，技术的结合也是十分重要的。目前技术已经成为配电网改造规划的核心内容。目前，国外一些发达国家的配电网配置就结合了科学技术，例如：箱式变压器、架空绝缘导线等等的应用，对于我国城市配电网来说都是值得借鉴的。只有不断的吸取别人的长处来充实自己，自己才能变得更强大。

4结束语

综上所述，城市配电网是保障城市居民日常用电的，因此对城市配电网进行规划改造是必然的。本文主要对城市配电网改造规划的内容以及配电网在规划的过程中应注意的问题进行了分析，最后再根据本人自身的想法提出了两点相关的建议，希望对我国城市配电网的改造规划能起到一定的借鉴作用。

作者:梁嘉升 单位:国网山东省电力公司蒙阴县供电公司

参考文献:

[1]马建.宿迁洋河镇区域配电网规划研究[D].华北电力大学，2015.

[2]李志锋.中小城市配电网规划实施策略及其应用[D].华南理工大学，2015.

[3]史阳，辛文增.论城市配网规划与建设的发展趋势[A].北京中外软信息技术研究院.第五届世纪之星创新教育论坛论文集[C].北京中外软信息技术研究院，2016：1.

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关键词：电网规划；地理信息系统（GIS）；遗传算法；现代启发式方法

0 引言

电网规划是电力系统规划的重要环节[1]，电网规划方案的优劣直接影响到电网的建设费用以及运行费用。传统的规划很难对地理实体进行数据采集，规划模型往往也忽略地表因素（障碍物等）的影响，所以精度较低，规划结果往往不具备实用性和可操作性，此外传统的规划很难实现可视化，缺乏直观性。结合GIS 平台，对电网规划问题进行优化，既可以方便的把地貌因素运用到电网规划中，又使规划结果直观可视，从而大大提高了结果的科学性和实用性。

1 基于GIS平台电网规划的特点

在电网规划中引入GIS系统有如下特点：

（1）电网规划要求大量详细的地理信息，如变电站位置、变压器位置等。借用GIS平台可以使规划区域的整个电网直观地显示在屏幕上，规划人员能够方便地确定待选变电站和待选线路路径。

（2）把GIS引入电网规划中，用户可以考虑许多实际的约束条件，如地理位置、街道等的互连关系、街区布局等等，而且由于空间数据模型的引入，这些约束条件对用户是透明的，可以直接从地图上获得，建模工作将得到简化。

（3）结合GIS的电网提供了从文-图和从图-文的双向查询，不但能通过系统开发的查询工具对任意点取图上目标进行所见即所得的查询，而且可以对电网图层空间的每一层设置其显示范围、是否可视等属性[2]～[4]。

2、基于GIS平台的电网规划方法

电网规划分为经典方法和现代启发式方法，传统的经典方法能够得到解析解，在理论上能使得规划结果相对最优，但对问题的规模、约束条件的数量、问题的组合度比较敏感，容易陷入“维数灾”而难以在合理时间内求得结果。近几年出现的基于生物学、人工智能的现代启发式算法具有直观、灵活、计算速度快、不受限于问题规模等特点，不仅遵循配网规划常用规则，而且便于规划人员应用过去的经验，在配网规划中能很快得到近似最优解。由于现代启发式方法优势明显，所以传统的经典方法已经很少使用。

2.1 Tabu 搜索算法

Tabu 搜索方法是一种亚启发式随机搜索算法，它从一个初始可行解X0（为n维向量）出发，选择一系列的特定搜索方向（移动）作为试探，从当前解的邻域N（X）中随机产生一系列试验解X1，X2，… XK选择其中最好的解X*作为当前解，即令Xcurrent=X*，重复迭代，直到满足一定的终止准则。

文献[5]运用Tabu 搜索算法，在GIS平台上对网架模型进行优化。目标函数是年费用最小，年费用为线路的新建投资年费用、维护年费用和运行、折旧年费用，约束条件包含配网辐射限制、负荷需求限制和线路潮流限制三个方面。该文以备选网络的生成树作为Tabu搜索的初始解，使得辐射性的约束自然满足，Tabu 搜索算法中采用“交换移动”进一步判断辐射性，Tabu表是先进先出的管理模式。Tabu 搜索结果可以在GIS界面中形象的观察到。

2.2 遗传算法（GA）

遗传算法是目前比较成熟的一种启发式算法，遗传算法类似于自然进化，通过作用与染色体上的基因寻找好的染色体来求解问题[6]。

文献[7]结合GA 和GIS 提出了一种新的电网规划模型，该模型目标函数中包含线路各种设备投资、维护、运行费用和用户停电损失费用。约束条件为输送功率、电流允许范围、最小电压降以及网络的辐射性。通过根节点融合法来保证网络的辐射性，并考虑到了中间节点和分支点，形成真正可行的网络接线方案，从而使该方法可以考虑各种复杂的网络结构，更适用于电网GIS规划。GA 算子过程采用Elitism 算法：每次构造子代种群时，都从父代种群中选择一定的最优个体直接作为子代个体，在随机选择时，适应度高的以一定比例选中，经试验证明变异率为0.02时遗传算法的性能较好。该文最后对一个算例进行投资总额分析，分析表明考虑可靠性价值可以节省资本，减少配网的投资金额。但该文仅解决了单条馈线优化规划，没有考虑线路之间的接线模式的影响。

2.3电源追踪算法

所谓电源追踪就是在选中杆塔或者杆塔上设备时， 搜索给该设备供电的变电站。

文献[8]将网络拓扑技术与电网GIS的开发相结合， 为电力企业的设备管理及辅助决策提供了图形化的管理工具， 提高了电力企业的工作效率。它提出电源追踪算法，该算法即使在网络拓扑关联属性字段的数据不全时， 也能快速、准确的定位电源点， 提高了电网电源追踪模块的实用性， 更好地满足了实际工程的应用需要。具体算法原理和过程如下：当拓扑信息数据不全时， 算法转为执行基于启发式搜索的拓扑分析追踪。它不需要借助拓扑关联属性字段的值， 而是通过地理信息系统软件提供的拓扑分析函数就可建立起整个电网络， 并通过这个网络进行搜索， 从而选择出设备到其供电电源的最优路径。

3 结论

1、每种算法都有自己的优点，但任何一种算法都有自己的不足。各种算法虽然在理论上能较好的满足规划要求，但还很难便捷的应用到实际中。

2、尽管基于GIS的电网规划方法的研究已取得很多成果，但至今还没有比较完善的电网规划软件能够方便地应用到实际规划工作中。因此，研究开发相对完善实用的电网规划软件和基于GIS的电网规划软件将是电网规划研究工作者们今后工作中的首要任务。

参考文献

[1]赵帅虎，吴健，陈丁剑.基于GIS 配电网自动化分布式协同建模技术的研究[J]. 微型电脑应用.Vol.27，No.1，2011.1：6

[2]王金凤.基于GIS的配电网优化规划研究.硕士学位论文[D].郑州大学，2002.4

[3] 张志波.基于GIS技术的县级配电网架优化规划软件[D].硕士学位论文.河北农业大学，2008.6

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[6]刘娜.基于遗传算法的农村配电网检修计划方法的研究[D].沈阳农业大学，2005.10

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[7]赵强，杨柳.基于启发式搜索的配电网GIS拓扑分析[J]. 计算机应用与软件.Vol.25，No.9，2008.9：181-183

[8]陈珊. WebGIS中最短路径算法及其应用的研究[D]. 上海： 华东师范大学， 2005.

篇7

题目：南沙配电网合环运行应用软件开发

学  院               

专  业     

学生姓名                

学生学号          

指导教师                

提交日期    2014 年 6月 10 日 

摘  要

合环运行可以解决配电网在倒负荷或设备检修时出现的停电问题，但是在这个过程中系统可能会产生较大的合环电流而导致保护动作,进而给电力系统的安全稳定运行带来相应的影响。针对这一特征，开发配电网合环运行软件对于配电网操作人员具有很大的指导作用，可以提高配电网合环运行的成功率，减少因为配电网合环电流过大而带来的危险。

本文通过建立配电网合环运行的等值模型，通过前推回代法及区间原理对模型的潮流进行了详细的计算。通过精确的方法计算出配电网合环线路两侧的电压差，运用欧姆定理跟叠加原理计算出合环电流。通过分析合环电流产生的原因，对于系统中越限的线路还提供了合环电流的调节措施，主要是通过电容器补偿去改变合环电流，使得合环电流可以在规定范围内合环。

本文以VB6.0及Access2007数据库为平台，立足于为用户提供实用、精确的工具，开发了配电网合环运行软件。通过快捷、可靠的潮流计算，从而给运行人员的合环决策提供参考依据，提高了配电网合环运行的可靠性。

关键词：配电网合环；区间算法；前推回代法；稳态电流

Abstract

In the closed loop operation can solve distribution network load that occur when a power outage or equipment maintenance/repair problem, but in the process of this system may produce larger caused by closed loop current protection action, thereby affect the safe and stable operation of power system. According to the characteristics, development distribution network closed loop operation software for distribution network operator has a great guiding role, can improve the success rate of the distribution network closed loop operation to reduce because of the danger of too much electricity distribution network closed loop.

In this paper, through the establishment of distribution network equivalent model of closed loop operation, by the power generation method and interval principle trend has carried on the detailed calculation for the model. Through the accurate method to calculate the distribution network voltage difference on both sides of the closed loop circuit, using ohm theorem and superposition theorem to calculate the closed loop current. By analyzing the reasons of the closed loop current, in the limit of the circuit for system also provides a closed loop current adjustment measures, mainly through the capacitor current compensation to change closed loop, can make the closed loop current closed loop within the specified scope.

Based on VB6.0 by use and Access2007 database platform, based on providing users with practical, precision tools, develop a software for distribution network closed loop operation. Fast and reliable by power flow calculation, thus to provide reference for decision-making of the closed loop operation personnel, improve the reliability of the distribution network closed loop operation.

Key words: power closed loop; Interval algorithm; Power generation method; The steady state current

目录

摘  要I

AbstractII

第一章 绪论1

1.1选题背景1

1.2国内外研究现状2

1.3本文的研究意义及主要内容3

1.3.1本文研究意义3

1.3.2本文研究的主要内容4

1.4本文安排4

第二章 配电网合环软件的理论基础5

2.1基于区间算法的前推回代5

2.2合环点选择原理7

2.3短路电流计算原理8

2.4电气设备校验10

2.4.1校验的主要设备11

2.4.2电气设备校验项目11

2.4.2.1电抗器校验11

2.4.2.2导线校验11

2.4.2.3断路器校验12

2.4.2.4负荷开关校验12

2.5本章小结12

第三章 配电网合环软件的设计13

3.1系统设计思路13

3.2软件结构设计方案15

3.3系统的数据库管理16

3.3.1数据库特点16

3.3.2系统数据库结构17

3.4系统使用流程图17

3.5本章小结19

第四章 算例分析20

4.1系统数据管理20

4.1.1合环线路参数20

4.1.2变压器型号21

4.1.3线路型号22

4.2区间电流计算23

4.3短路电流计算26

4.4本章小结27

第五章 结论28

参考文献29

致谢30

第一章 绪论

1.1选题背景

电力系统主要由发电、输电、变电、配电及用电五重要环节组成。其中配电环节直接影响着用户的电能质量，与人们的生产与生活息息相关[1-2]。随着经济社会的不断发展与进步，我国的用电量不断增加。与此同时，配电网的结构也越来越复杂。所以，为了满足人们对供电质量及供电可靠性的要求，供电企业需要不断加强配电网的建设、提高配电网的管理水平。

我国的配电网主要采用闭环设计、开环运行的模式[3]。为了实现配网优化运行，提高供电质量和可靠性，减少用户停电时间，提升客户满意程度，配电网合环运行是实现该目标的一种有效方式。然而在进行合环运行后，配电网原来的拓扑结构将发生改变，网络潮流也会重新分布，可能会引起难以控制的网络循环功率，导致配电网中的保护误动作、线路存在过负荷、电气设备损坏损害的现象，危及人身安全与社会生产生活的事故发生。也就是说，配电网合环运行在减少用户的停电时间、提高系统供电可靠性的同时，又隐存着一定的危险性。从电力系统的安全出发，运行人员在进行配电网合环操作时，要控制配电网合环两端的电压差。尽量使得合环两端的电压差不能过大，否则会形成较大的合环电流，导致线路上的保护动作而带来停电事故，从而扩大停电范围。

正处于开发阶段的南沙区拥有广州市大量的工业区，与此同时，用电负荷也不断增加，他们对供电可靠性的要求也越来越高。所以在经济不断发展的同时，我们需要不断的提高配电网供电的可靠性，以满足用户不断增长的需求。为此，配电网合环运行是解决这个问题的最佳途径。

目前在我国很多城市中虽然有成功合环操作的例子，但是却缺乏有力的理论与使用的软件来指导。而是全靠运行人员的经验来进行合环操作决策，这样就很容易出现因为合环电流过大而导致配电网合环失败，从而给电力系统的安全稳定运行带来危险。所以，如何最大程度的提高配电网合环操作的成功率就显得越来越重要。本文立足于为配电网的合环运行提供相应的参考依据，为用户提供舒适、实用的仿真软件。

1.2国内外研究现状

由于国外配电网的接线方式与继电保护装置与我国的配电网之间存在着较大的不同，且国外配电网合环的保护系统已经相当成熟，并可以通过隔离开关解决所有问题。所以外国对双端供电网络进行配电网合环的研究极少。例如：负责纽约城区与其他地区供电的美国电力公司---爱迪公司。90%以上地区采用环网系统，两端电源由不同的线路供应，所以采用隔离器与真空重合闸。如果馈线或用户发生故障时就可以动作将故障自动隔离，而开环点的断路器就会自动动作，从而恢复正常供电，减少停电时间[4-6]。

目前国内的配电网合环技术还不成熟，我国对合环运行的报道比较少。杨志栋等主要对合环暂态和稳态过程进行了相关研究, 最终总结出了比较形象的合环仿真模型和计算方法，合理的计算配电网合环过程中的稳态电流和瞬时最大冲击电流。与此同时，他们还研究了影响配电网合环的主要因素，并得出限制合环电流的有效措施, 得出了对配电网合环运行具有指导意义的结论[7]。阮永丽从建立等值电路入手，通过分析10kV 配电网合环瞬间的冲击短路电流、合环后稳态电流对保护的影响；以及合环中、解环运行时，线路长度、阻抗参数变化对保护的影响[8]。张少杰等对电网合环计算中的合环网络模型建立、负荷模型建立以及潮流计算、合环稳态电流计算和合环冲击电流计算的基础理论进行了分析和研究，为合环操作辅助决策系统设计和开发给予理论支持和指导。在 VC++系统平台上设计并开发了电网合环计算分析系统，着重对系统总体设计思想、数据库设计及其功能和系统各模块的功能进行了详细介绍[9]。

蔡莹等提出了基于极端方式和典型方式的电磁合环操作安全性分析模型，评估了合环转电的安全风险，并提出了应对措施，最后总结出10kV电磁合环操作的基本原则。对于提高合环转电成功率，降低电网操作风险具有积极的意义[10]。哲林等对复杂配电网络的合环稳态电流与合环冲击电流的计算进行了详细分析，改进了快速解耦法以适应于输配一体化的合环电流求解。同时，应用了灵敏度分析的基本理论，最终得出了调整配电网合环电流的主要措施：调整变压器变比、调整电容器补偿量、网络重构等等。并用数学的方式定量地阐述了不同调节措施的调节效果。运用数学方法对合环电流的综合调控进行了建模，提出了基于遗传算法的合环电流综合调控策略,最后提出了综合调节的效果更佳的结论。李家睿等结合系统实际情况，对典型的各类合环情况进行了合环试验和校验，全面总结配电网合解环热翻负荷的适用范围和条件，提供调度员热翻负荷时负荷转移的操作条件，提升热翻负荷率和成功率，减少用户的停电时间，提高供电的可靠性，保证系统的供电质量[11]。

为了提高配电网合的供电可靠性，保证配电网合环操作的顺利进行，在进行软件编程时需要解决以下问题：

（1）建立合理的配电网合环模型

由于配电网的结构非常复杂，且随着经济的发展而不断发生变化。与此同时，调度中心难以获得外部系统中完整的信息，所以就无法进行准确的潮流计算。基于这种情况，就必须建立合适的配电网的等值模型，为配电网的潮流计算提供方便，提高配电网合环软件的精度。

（2）配电网负荷的处理

配电网中的负荷结构比较复杂，节点众多，且负荷一般是分散、变化的，所以很难获得实时准确的负荷参数，所以需要将馈线上的负荷进行一定的处理。

（3）配电网的潮流计算

由于配电网在进行合环操作时，配电网的潮流会发生较大的变化，在合环开关的两侧也会形成电压差，由此便会产生合环电流。如果该合环电流过大，就会导致两侧线路过载，从而造成大面积的停电事故，影响配电网的正常运行。所以采用正确的潮流计算方法就显得非常重要。

1.3本文的研究意义及主要内容

1.3.1本文研究意义

随着国民经济的发展，配电网的管理水平也需要不断的提高。在这种情况下，拥有准确、实用的配电网合环软件就显得十分重要。广州市南沙地区的电力负荷密度大,电网结构复杂,用户对电网供电可靠性的要求也越来越高。对于还处于开发阶段的南沙区，还有很多问题需要进行规划解决，避免出现不必要的损失。针对这一特点,我们开发了南沙配电网合环运行分析应用软件。它立足于实际配电网合环操作的需要,对南沙地区的部分线路和负荷进行了适当的简化,对可能的合环路径进行分析。针对现实中可能存在的一些问题，运用区间算法、前推回代等方法，从潮流的角度给运行人员以合环依据,快速、准确地找出配电网最佳的合环路径,达到安全与经济的最终目标。可见,系统的开发有重要的实际意义。

通常情况下,运行人员没有实用的软件指导，只能凭经验决定线路是否可以进行合环操作,这种方法不仅较为保守，而且还不可靠。如果由于错误合环就可能引起更大的线路故障，从而扩大停电范围，降低电力系统供电的可靠性和安全性。因此,开发一套拥有精确潮流计算方法的合环决策软件,为运行人员的合环操作提供依据。不仅可以自动判断合环电流是否越限,还可以显示出电力系统的损耗，为用户合环点的选择提供参考依据[12]。与此同时，还可以为降低合环电流提供调整措施,从而减少停电损失。所以说，南沙配电网合环运行应用软件具有很好的开发价值。

1.3.2本文研究的主要内容

本论文的主要工作有：

（1）选择合适配电网潮流的计算方法，本文主要采用了收敛性较好的前推回代法。考虑负荷等其他因素的影响，本文还采用了区间算法，为用户提供了精确、使用的仿真系统软件。

（2）通过建立配电网合环的简化模型，为配电网合环电流的计算提供方便。

（3）立足于为用户提供精确、实用的软件，进行配电网合环软件的设计。

（4）根据现有的南沙局的数据资料整理出南沙局现有设备的型号跟参数，并构建出相应的数据库，方便接下来的设计及以后用户的使用。

（5）运用南沙局的实际数据进行计算并分析，观察计算的结果是否合理准确，并不断提高程序的实用性与便捷性。

（6）不断修改程序的主界面，为用户提供舒适及方便使用的界面。

1.4本文安排

本文按照从背景到现状、从简单到复杂、从理论到实验的方式层层深入，论文共包括中英文摘要、目录、主体部分、参考文献和致谢五个部分。其中的正文主体包含5章和结束语，其具体结构安排如下：

第一章为绪论部分，主要介绍配电网合环运行的基本情况，包括研究背景、研究现状以及本文的主要工作内容。本章分为4个小节；第二章配电网合环软件的基本理论介绍，主要的理论包括：区间算法、叠加原理、前推回代法、正序等效原则等等。本章分为8个小节；第三章为配电网合环软件设计思路及各个模块的介绍，首先介绍了配电网合环软件的 主要功能及其特点，接着对配电网合环软件各个模块的功能进行一一说明。本章分为5个小节；第四章为实例分析，主要运用了南沙供电局提供的数据选择其中一条线路进行了合环电流计算，并得出了相应的结论。本章主要分为4个小节；第五章为结论，主要对全文进行总结，得出了配电网合环运行的一些结论。论文最后附上感谢语，向整个毕业设计过程中给予我指导和帮助的朱建全老师致谢，向所有的电力工作者及学者致谢！

第二章 配电网合环软件的理论基础

本章主要对配电网合环软件所应用到的理论知识进行简单的描述，让读者对配电网合环软件中的潮流计算有一定的认识。首先是介绍软件的潮流计算的主要方法：基于区间算法的前推回代法，然后依次对其他原理进行一一说明。

2.1基于区间算法的前推回代

合环电流计算是一种复数运算，其参数区间在运算过程中表现为一种复数区间的形式。在这种情况下，实数域的区间计算法则并不适用，必须采用新的计算法则。

定义2：对于实数域 中的任意区间 、 ， 称为复区间。

对于复区间 和 ，其四则运算法则为：

              (1)

              (2)

(3)

                        (4)

                 (5)

基于上述原则，在配电网的潮流计算过程中，我们主要应用四则运算进行，包括一下几个主要步骤：

步骤1：输入合环电流计算的相关参数，包括合环节两侧变压器高压侧的电压区间，两侧支线和合环馈线的功率区间，以及两侧变压器的阻抗参数和线路阻抗参数。

步骤2：由合环点两侧线路的功率区间，并结合各节点的额定电压，计算合环点两侧线路和变压器的功率损耗区间。

                         (6)

                              (7)

上式中  、 分别为 侧线路的第 个元件的有功功率损耗区间和无功功率损耗区间； 、 分别为流经 侧线路的第 个元件的有功功率区间和无功功率区间； 、 分别为 侧线路的第 个元件的电阻和电抗； 为 侧线路的第 个元件的额定电压。

步骤3：由合环点两侧线路的功率区间，结合线路和变压器的功率损耗区间，计算合环点两侧各元件的功率区间。

                       (8)

                        (9)

步骤4：由合环点两侧变压器高压侧的电压区间和功率区间，计算各节点的电压下降区间（含幅值下降区间和相角下降区间）。 

                              (10)

                               (11)

式中  、 分别为 侧线路的第 个元件的电压降落的实部分量区间和虚部分量区间； 为 侧线路的第 个元件的电压区间。

步骤5：由合环点两侧变压器高压侧的电压区间，结合各节点的电压下降区间，计算各节点的电压区间。

(12)

式中  为 侧线路的第 个元件的电压相角区间。

步骤6：重复步骤2至步骤5（其中，步骤2采用电压区间），直至各个节点的电压区间和功率区间小于某一设定值。

步骤7：计算合环点两侧的电压差区间 。

                              (13)

式中  、 分别为合环点左右两侧的电压(合环点的电压)。

步骤8：计算合环电流区间 。

                                                 (14)

步骤9：计算合环前合环点两侧馈线的电流区间。

                                  (15)

式中  为合环点 侧待合环馈线的电流区间； 、 分别为合环点 侧待合环馈线的有功功率区间和无功功率区间。

步骤10：计算合环后合环点两侧的电流区间。

                                   (16)

式中  为合环点 侧的电流区间。当 与 同向时，式(16)取正；反之取负。

在进行潮流计算时可采用收敛性比较强的前推回代法。该方法包括前推与回代两个过程，前推主要是由线路末端向始端推算时，全网电压均假定为其额定电压，仅计算各元件中的功率损耗而不考虑电压降落；等到求得配电网的始端功率后，再运用给定的始端电压和求得的始端功率由始端向末端逐段推算电压降落。反复进行前推与回代计算，直至误差小于某一给定值。

本设计主要通过叠加原理求得合环后流过线路的电流，并与线路的载流量进行比较，以辨别该线路是否可以合环运行。

2.2合环点选择原理

合环点选择是配电网合环运行的一个关键问题。合环点的选择直接影响到配电网线路的结构及其参数，对电力系统的潮流计算具有很大的影响，也是影响合环电流的主要因素之一。对于同一线路，可能在某一点下进行配电网合环，该线路的合环电流会越限，而在其他合环点下则不会。与此同时，不同合环点下系统产生的损耗可能也不同。所以，选择一个最佳的合环点，既可以提高配电网供电的可靠性，又可以降低电力系统的损耗，提高供电企业的经济效益。

在进行配电网合环点的选择时，我们主要考虑安全与经济两个重要因素。从安全方面考虑，我们主要通过计算该点下的合环电流是否会超过线路的载流量，是否会对配电网的安全稳定运行带来一定的冲击。在进行合环电流计算时，考虑到运行方式等因素的影响，我们主要应用了区间算法，对不同合环点下产生的合环电流进行区间比较。从经济性方面考虑，设备投资问题不是合环点选择的所需要考虑的主要问题，我们主要是考虑在这一合环点下系统所产生的损耗，主要包括线路损耗与变压器损耗等。我们这里主要也引进了区间算法，方便用户进行对比。

基于每个合环点的选择都与安全性和经济性有关，而且每个合环点的安全性与经济性往往存在着较大的区别。所以通过对配电网中每个合环点的安全性与经济性进行综合的比较，就能最终确定配电网的最佳合环点。

由于配电网合环软件是基于区间算法下进行的，所以得到的合环电流与系统损耗都是区间。为了方便用户对不同区间进行比较，本文引进了信度的概念，方便用户对合环电流结果与系统损耗结果进行比较。其主要内容如下。

定义4：对于区间数 ，则其中点为 。

对于两个区间数 、 ，区间 与区间 的大小关系可通过可信度 来度量：

(17)

根据上述的规则，便可从信度的角度对合环电流区间和网损区间进行比较，若 ，则区间数 小于间数 是可信的； 反之则认为区间数 小于间数 并不可信。通过这种方式，便可实现对不同合环点下的安全性和经济性的有效评估。

基于电力系统安全第一的原则，我们主要以安全为首要考虑因素。在系统的安全稳定运行不受影响的前提下，我们从经济性方面考虑选择最佳合环点。如果系统的安全性都存在问题，也是从经济性对合环点进行选择。根据上述原则，本文提出了一种基于安全性与经济性的配电网合环点选择的评估方法，其流程图如下所示：

图2-1配电网合环点的安全性与经济性双层评估流程

通过对不同合环点的安全性与经济性进行比较，系统最终就可以自动选择出配电网模型下的最佳合环点。在这个计算过程中，主要以安全性为主要原则，又考虑到了经济问题，为配电网的合环运行提供了最佳的选择依据。

2.3短路电流计算原理

短路电流超标是限制配电网合环运行的一个重要问题。配电网在合环运行下，由于提供短路电流的支路数增加，短路电流也会随之增大，从而导致配电网环路内与环路外的设备都面临更大的短路电流冲击问题。一旦系统中的设备不能承受这些冲击，必然会给电力系统的稳定运行带来很大的影响。

所以为了给用户的选型及校验提供参考依据，本设计中添加了短路电流计算模块。在进行配电网合环运行的短路电流计算时，我们主要是应用了正序等效原则。根据所建立的模型我们可以模拟在任何点处发生不同短路故障类型时的各种情况。本设计首先根据需要画出在各点短路时的等效电路图，由于模型已经建立，所以各短路点的等效电路图都可以画出来，这样就可以分别计算出其正序阻抗 、负序阻抗 与零序阻抗 。根据正序等效原则可以写成：即短路的正序电流为：

                                    (27)

式中  代表短路的类型， 为类型 的短路电流的正序分量， 为短路故障前短路点的电压，  为正序电抗，  为附加阻抗，其值可通过表2-1进行计算。

表2-1简单短路时的 

短路类型 

三相短路 

两相短路接地 

两相短路 

单相短路 

正序等效原则：在简单不对称短路的情况下，短路点的正序分量，与在短路点的每一相中加入附加电抗 而发生三相短路的情况相等。主要包括：单相短路、两相短路、两相接地短路以及三相接地短路。

由上述情况可知短路电流的绝对值与他的正序分量的绝对值成正比，即

                             (28)

式中  为类型 的短路电流的比例系数，其值可通过表2-2的公式进行计算。

表2-2短路电流比例系数

短路类型 

三相短路 

1

两相短路接地 

两相短路 

单相短路 

3

对于短路电流超标的线路，应该采取相应的措施去限制短路电流，以确保配电网可以安全稳定的合环运行。目前配电网限制短路电流的主要措施有：串联电抗器、变压器中性点结小电抗等等。目前串联电抗器的技术相对比较成熟，在10-35KV的配电网中已经得到了广泛的应用。其限制短路电流的效果也比较好，但是在这个过程中会产生一定的损耗。系统中主要通过加装限流电抗器来解决短路电流超标的问题。

2.4电气设备校验

在配电网进行合环操作的过程中，系统会产生较大的冲击电流，该电流可能会给电力系统的稳定和系统设备的安全带来一定的冲击，导致配电网中的保护误动作，从而危害系统的稳定，严重时可能会危害人民的生产与生活。主要可能会带来以下方面的影响：

（1）配电网合环时会产生较大的冲击电流，该电流可能超过系统保护的整定值，导致线路上的保护误动作，扩大停电范围；

（2）合环时，配电网的潮流重新分配，可能会形成电磁环网，影响设备的安全。

（3）合环后产生的合环电流可能使线路某一侧的电流值突然增大而超过线路的最大电流，从而给该线路带来不稳定因素；

（4）合环后有可能造成某些线路重载的情况。

所以，为了保证电网与设备的安全稳定运行，我们必须进行电气校验。

2.4.1校验的主要设备

配电网合环后，由于配电网系统中的潮流发生了变化，所以对于环内的某些设备可能会存在过载问题，而对于环外的设备，由于其功率基本不变，所以不存在过载问题。对于短路问题，由于环内设备受到的短路冲击基本与未合环时一样，所以不用考虑。而对于环外的设备，其受到的冲击可能更加严重。

基于上述情况，我们在对合环线路的电气设备进行校验时，主要考虑以下情况：检测合环线路中的设备是否存在过负荷问题；检测系统中的节点电压损耗是否过大；检测合环线路外的设备能否接受更大的短路冲击；变电站母线的出线设备能否承受短路冲击。其主要设备有：断路器、负荷开关、导线、限流电抗器等。

2.4.2电气设备校验项目

2.4.2.1电抗器校验

（1）电压损失校验

也就是说电抗器正常运行是电压损失不能超过额定值的5%，且电压损失值主要由于电流的无功分量产生。 为电抗器的额定值， 按发电机或变压器额定电流的70%进行选取。

（2）短路时的母线残压校验 

是指系统要求电抗器将短路电流限制到的值

（3）热稳定与动稳定

其中 指电抗器允许的最大发热量； 指三相短路冲击电流的有效值； 指电抗器动稳定电流值。

2.4.2.2导线校验

（1）过负荷校验：

其中 指流过导线的最大负荷电流, 导线最大允许值。

（2）电压损失校验：

导线电压损失值： 

（3）热稳定校验：

导线截面积：      

其中： 指最小热稳定临界面积； 指稳态短路电流有效值；t指短路时间；C为系数，与导线的材料与温度有关。

2.4.2.3断路器校验

（1）过负荷校验：

其中 指最大负荷电流； 指长期运行所允许的电流值；

（2）开断能力校验：

其中 指次暂态短路电流； 指断路器的极限开断电流；

（3）热稳定与动稳定校验：

其中Q指实际发热量； 指断路器允许的最大发热量； 指三相短路冲击电流的有效值； 指断路器动稳定电流值。

2.4.2.4负荷开关校验

（1）过负荷校验：

其中 指流过导线的最大负荷电流； 

（2）动稳定与热稳定校验

其中Q指实际发热量； 指断路器允许的最大发热量； 指三相短路冲击电流的有效值； 指负荷开关动稳定电流值。

2.5本章小结

本章首先建立了配电网合环的等值模型，为配电网的潮流计算奠定了基础。接下来对系统中应用到的各种理论进行了一一说明，包括：考虑配电网特点的区间算法的基本原理、电力系统潮流计算的前推回代法、以及与合环电流计算有关的叠加原理，接着还简要介绍了与短路电流计算相关的正序等效原则，最后考虑到电流对系统及设备安全造成的影响，本章还简单说明了有关电气设备校验的相关问题。本章是系统的理论基础。

第三章 配电网合环软件的设计

配电网合环软件主要以第三章的理论作为基础，运用Visual Basic 6.0作为工具开发出来的应用软件。本系统通过设计出良好的人机界面，主要立足于为用户提供方便、实用的软件为基础，从而进行配电网的合环计算。本章主要对系统的设计思路、系统模块进行一一说明。

3.1系统设计思路

随着经济社会的发展，人们对供电可靠性的要求越来越高。为此，电力系统的管理水平需要不断提高，使我国的电力系统不断走向简捷化、自动化、智能化。电力系统中的配电环节与用户息息相关，为了保证对用户的高效、可靠供电，提高配电自动化水平也显得越来越重要。在经济全球化的社会里，作为供电企业，我们在考虑安全性的前提下，需要不断提高电力企业的经济效益，也就是通过不断改进配电网的管理水平，不断降低配电网的损耗，提高电力系统的经济性。

我国多数配电网采用闭环接线、开环运行。但在线路检修与倒负荷时，为了保证对用户的正常供电，我们通常会采取合环操作。但是在合环的过程中，电力系统会产生较大的合环电流与冲击电流，如果这些电流超过电力设备所允许的最大电流，就有可能对电力系统的安全稳定运行带来危险。所以在进行配电网合环操作时，运行人员出于安全考虑，常常采取保守的办法，就是在保证正常供电的情况下，尽量减少合环操作的次数，以提高电力系统的可靠性。

为了满足配电网合环的需要，给用户提供安全可靠的配电网合环系统，我们制定了以下目标：

（1）开发一个实用的配电网合环软件，既能为用户的合环操作提供参考依据，又能给用户提供友好、简洁的人机界面，以满足用户的需求；

（2）通过建立简化配电网模型，运用可靠的区间算法对配电网的电压、电流进行可靠的潮流计算。本文主要选择了收敛性比较好的前推回代法。还考虑了配电网设备的损耗，为配电网的合环运行提供了可靠的依据；

（3）既能够计算出配电网合环运行时的合环电流，还可以辨别系统的合环电流是否超过设备的最大电流。与此同时，又可以对不可合环线路提供相应的调节措施，提供配电网合环成功的概率；

（4）对于一个合环线路上拥有很多待合环的线路，系统可以为用户提供安全、经济合环点的参考依据。

（5）该软件还可以与数据库等办公软件对接，为用户方便、快捷的使用环境；用户既可以很方便的将数据输入、修改，又可以很方便的将结果进行保存。

（6）配电网合环运行软件还具有实时更新功能，可以根据配电网的发展情况更新软件里面的变压器及线路参数；

（7）该软件还可以保存仿真结果，方便用户查看及对比不同仿真结果，选出最合适的方案；

（8）软件可以计算出模型中不同节点、不同短路类型的短路电流情况，为用户的设备选型提供相应的措施。

为了实现以上目标，系统总体具有以下特点：

（1）模块化

将系统根据功能分解成几个模块，他们之间既相互独立，又有关联。如果没有将系统模块化，系统就难以管理与使用。所以将系统模块就便于用户使用，提高系统的便捷性。不同模块之间相互独立是指模块之间的功能相互独立，没有过多的相互影响，这样可以减少错误的扩张，提高准确性。各个模块在原理之间又有相互联系。

（2）简洁化

为了让系统各个模块看起来更加简洁，降低系统的冗余性，软件将一些模块隐藏起来，便于用户使用。这些隐藏起来的模块是不可查看的，但是可以方便系统的潮流计算。为了让用户更加直观的看清数据，系统的标幺化模块、潮流计算模块是内藏的，用户在系统中观察到的数据都是有铭值。

（3）实用化

为了让运行人员可以更加方便、简单、快捷的使用软件，软件在设计时尽量简单明了，便于用户直接使用。其次考虑到电力系统的实际情况，为用户提供更多方便。例如软件在输入时添加了变压器选型及线路选型环节，这样就可以显示出所选型号的全部参数，为用户的输入带来方便，从而减少多余的输入。用户也可以将结果用Excel格式导出，便于用户对结果进行应用。

（4）多样化

为了使软件使用起来更加灵活方便，软件控件的颜色会随着鼠标的移动而改变，这样用户可以很快捷的输入参数信息。与此同时，在短路电流的计算模块中，如果短路电流超过了设备的额定电流值，系统输出的颜色会自动改变，方便用户辨别。

（5）更新功能

随着配电网的不断建设与发展，配电网合环运行是必然趋势。在这个过程中设备必然是不断更新进步，所建造的线路也是不断变化的，所以系统也是可以不断更新的。用户随时可以根据需要在系统中添加或删除已建线路，也可以根据现实情况不断更新变压器及线路的数据库。用户既可以在系统文件里的数据库修改，也可以直接在系统中直接更新数据。

3.2软件结构设计方案

根据前面的目标及软件特点，系统应该由以下几个模块构成：（1）系统数据管理模块；（2）合环电流计算模块；（3）合环点选择模块（4）短路电流计算模块。系统的分块如图3-1所示

图3-1配电网合环系统模块结构图

如上图所示，系统主要分为三个模块，对于新用户来说系统，只需要在系统数据管理模块中输入想要合环线路参数的信息，就可以在合环电流计算模块中进行相应的计算，短路电流计算模块可以计算出各点在不同短路情况下的短路电流，并提供相对应的电抗器选择方案。

下面将对各个模块进行简单的说明：

（1）系统数据管理模块

用户在这个模块中主要进行合环线路参数的输入。对于系统中已经存在的线路参数信息，用户也可以根据需要不断地进行修改或删除。在这个模块中，主要包括：合环线路参数模块、变压器型号模块与线路型号模块。用户在这里既可以不断更新变压器与线路型号的数据库，也可以更新合环线路的参数信息。

（2）合环电流计算模块

合环电流计算模块是配电网合环软件的主要内容。它以前推回代法与区间原理为基础，通过电力系统的潮流计算，得出配电网模型中的网络参数。例如模型中各节点电压、合环电流、变压器损耗及线路损耗等。软件还可以根据计算出来的稳态合环电流与线路的载流量进行比较，判别合环电流是否越限，即该线路是否可以合环运行。对于合环电流越限的线路，软件还可以提供相应的调节措施，目前主要是通过投入电容器调节。

（3）合环点选择模块

合环点选择模块是基于安全、经济的原则，为用户提供最佳合环点的参考方案。通过对用户输入的全部参数进行合环计算并进行比较，最终选出最安全、最经济的合环点。系统自动输出最佳合环点的线路编号、合环线路名称、合环电流的最大值、合环电流的最小值、线路载流量、系统的最大有功损耗、系统的最小有功损耗。

（4）短路电流计算模块

根据所建立的模型，用户可以在模型中选择不同的短路点进行短路模拟，软件可就以计算出不同短路类型的短路电流。与此同时，系统还给限流提供相应的电抗器选择措施。对于不同情况的短路电流计算，系统还可以提供相应设备的动稳定与热稳定等相关校验。

3.3系统的数据库管理

与数据库链接是本软件的另外一个重要特点。通过数据库存储数据不仅可以提高系统的运算速度，扩大系统的存储量，还可以优化程序设计，并具有实时更新功能。用户随时可以根据需要访问数据库里的内容。软件采用的是Microsoft Access2007数据库。

3.3.1数据库特点

Access数据库可以存储大量的数据，其通用性比较强。所以配电网合环软件与Access数据库链接拥有很多优点：

（1）便于使用。由于数据库为ODBC，其具有良好的兼容性。所以用户即使在没有安装Microsoft Access数据库的前提下，系统仍然可以应用数据库的链接功能。其次，由于数据库占用的内存很小，所以使用起来也比较快捷。数据库的存储量还比较大，可以适应各种设备的存储要求。

（2）功能更加完善。由于数据库同时可以支撑OLE与DDE技术，可以实现数据库内容多样及便捷。用户可以利用这个特点实现数据的更新功能。

（3）实时更新。用户可以通过修改数据库的内容而改变系统中的参数，不用在系统中进行修改。随着系统参数的不断增加，数据库的内容也可以随时更改。

3.3.2系统数据库结构

系统中的数据库主要包括以下内容：（1）配电网模型中合环线路的参数信息数据库，包含了配电网模型的全部参数。（2）区间电流计算结果数据库，包含了配电网潮流计算的全部结果（其中还有一个数据库专门保存区间潮流计算的过程数据）。（3）变压器数据库（4）线路数据库。（5）合环点选择结果数据库，包括了用户存储的所有合环点的选择结果（其中还包括合环点选择计算过程中的一些数据）。

（1）合环线路参数数据库

它主要包括配电网模型中所有的参数信息，是配电网潮流计算的基础。其数据内容主要有：模型首端节点电压的幅值与相角、变压器的变比、电阻、电抗、线路的有功与无功负荷、线路电阻、线路电抗、电纳等等。由于本系统应用的是区间算法，所以除设备参数外，其他参数都是区间数据，用户也可以根据需要输入点数据。为了便于计算，全部数据都存储在一张表中。

（2）区间电流计算结果数据库

为了给用户的合环操作提供参考依据，通过用户输入的数据进行潮流计算，系统将全部的结果保存起来。其主要数据包括：合环电流的幅值与相角、变压器有功和无功损耗、线路的有功损耗及无功损耗、节点电压的幅值与相角等。对于用户不想保存的数据，系统自动将其保存在一张临时的数据库中，待用户关闭后系统自动清除。对于用户想保留的结果，系统会用另外一个数据库保存起来，方便用户调用。

（3）变压器数据库

变压器数据库主要包含了南沙供电局所提供的全部变压器的型号、变比、电阻、电抗等。用户可以在系统中随时查看、更新这些数据。

（4）线路数据库

线路数据库主要包含了南沙供电局提供的线路型号、电阻率、电抗率、电纳率、载流量等。用户可以在系统中随时进行查看与修改。

（5）合环点选择结果数据库

为了方便用户对合环点选择结果进行查看，让用户更好的了解合环后系统的合环电流与系统损耗，系统可以将结果全部保存下来。其数据包括：各侧线路名称、合环各侧线路载流量、合环电流以及系统的有功损耗。

3.4系统使用流程图

用户的使用流程图如图3-2所示，其主要内容有：

（1）根据所建立的配电网模型在界面中输入完整的线路参数信息，并在数据库中添加该记录。

（2）进行配电网合环的潮流计算，从而计算出配电网合环产生的稳态电流以及变压器与线路的损耗。

（3）如果因为合环电流过大而出现越限，系统会自动提醒，并提供相应的调节措施（主要是通过投入电容器）。

（4）如果投入电容器都无法调节至合理值，系统会显示无法合环。

（5）系统还可以模拟四种短路故障类型，计算出不同短路点的短路电流。

图3-2配电网合环软件系统图

3.5本章小结

本章主要阐述了系统的总体设计思路，主要有以下内容：

（1）系统的设计思路。主要包括系统的设计目标以及系统的特点。系统的特点主要包括：模块化、简洁化、实用化、更新功能。

（2）系统的结构设计。主要有以下模块：系统数据管理模块、合环电流计算模

块、合环点选择模块、短路电流计算模块。

（3）系统的数据库管理。为了方便用户的使用，提高系统的运行效率，系统将数据库分为以下部分：合环线路的参数信息数据库、区间电流计算结果数据库、变压器数据库、线路数据库。

（4）系统的使用流程，方便用户对系统的使用有一定的认识。

第四章 算例分析

本章主要以南沙供电局某一条待合环线路为依据进行计算分析。其数据来源全部来自南沙供电局。

4.1系统数据管理

4.1.1合环线路参数

进入“系统数据管理”界面后单击“合环线路参数”如图4-1所示，在输入框中输入相应的信息。用户单击“新建线路”就可以实现将输入框中的全部信息保存到数据库中，方便接下来的合环电流计算。在这个界面输入两侧的合环线路参数后就可以进行合环电流计算。

图4-1配电网合环参数界面图

为了给用户使用提供方便。变压器输入可以点开下拉菜单，选择合适的型号并按“确定”，这样相应的变压器的参数就会显示出来如图4-2所示。

图4-2变压器型号选择界面

对于线路的选择也是一样的，点开下拉后选择线路型号后单击“确定”后会弹出窗口要求输入线路长度，这样就可以显示出线路的参数，如图4-3。

图4-3线路参数输入界面图

如果配电网线路由多种型号的架空线组成，用户可以通过不断选择型号和输入线路长度进行叠加计算，最后输出的结果为累计后的参数，载流量为最小数值的导线,如图4-4。

图4-4线路参数确定界面

4.1.2变压器型号

“变压器型号”模块主要是为了方便用户方便快捷的查看已有变压器型号的参数，包括型号、变比、电抗、电阻。目前系统中只有南沙供电局提供的一些变压器信息，用户还可以在这里添加新的变压器型号，方便以后的使用。

用户可以单击主界面上“侧边框”的“系统数据管理”中的“变压器型号”，会出现“变压器型号”界面，如图4-5所示。

图4-5变压器型号界面图

（1）用户只需在界面右边输入变压器的标号就可以看到所选变压器的型号、变比、电阻、电抗；

（2）用户在相应的输入框中输入相应的参数，单击“新建”就可以保存新的变压器参数；

（3）用户在相应的输入框中输入相应的变压器的编号，然后输入相应的参数，单击“修改”就可以修改变压器参数；

（4）在相应的输入框中输入相应的变压器的编号，单击“删除”就可以删除变压器参数；

4.1.3线路型号

“线路型号”模块主要是为了方便用户方便快捷的查看已有线路型号的参数，包括型号、电抗、电阻、电导、载流量。用户还可以在这里添加线路型号，方便接下来的使用。单击主界面上“侧边框”的“系统数据管理”中的“线路型号”，会出现“线路型号”界面，如图4-6所示。

图4-6线路型号界面

（1）用户在界面左边可以看到线路的型号、电阻、电抗、电纳、载流量；也可以在右边的线路编号输入框中输入线路编号就可以查看该型号的所有参数。

（2）用户可以在相应的输入框中输入相应的参数，单击“新建”就可以保存线路参数；

（3）用户可以在相应的输入框中输入相应的线路的编号，然后输入相应的参数，单击“修改”就可以修改线路参数；

（4）用户在相应的输入框中输入相应的线路的编号，单击“删除”就可以删除线路参数；

4.2区间电流计算

区间电流计算模块主要是为了计算合环电流，其中还可以显示出各节点电压、变压器及线路损耗，系统对越限的线路，还会提供相应调节措施。（目前系统只能提供电容调节，其他措施还有待开发）

区间电流计算模块主要是根据数据管理系统中的数据，运用区间算法，根据前推回代法求出节点电压、系统损耗以及合环电流。用户在进行区间电流计算之前要在“系统数据管理”中输入完整的线路参数信息，也可以在系统自带的线路参数中选择，如果没有适合用户仿真的线路参数，请用户单击“新建线路”进行添加线路信息。

用户可以单击主界面上“侧边框”的“区间电流计算”，即进入了区间电流计算管理界面，如图4-7所示。

图4-7广安4区间电流计算界面图

本章主要以广安4为例进行配电网合环电流计算。用户只需在两侧分别选择广安4然后单击“计算“就可以进行配电网合环电流计算。系统输入的信息如下：

表4-1广安4配电网输入的参数值

各侧线路名称电压最大值1电压最小值1电压相角最大值1电压相角最小值1

1侧飞沙F4117.7106.70-5

2侧虎桥F17117.7106.70-5

变压器电抗变压器电抗变比最大有功负荷2最小有功负荷2

0.0075635140.401309909116.702646913865.957908367875

0.0028268650.164594138116.0250166764155.355570379035

最大无功负荷2最小无功负荷2线路电阻线路电抗线路电纳

3.2462400613062.885546721161.2388739990.28589399998420

2.9180487584042.5938211185822.3147919990.76943200003420

线路最大有功负荷3线路最小有功负荷3线路最大无功负荷3线路最小无功负荷3线路载流量

1.4894770919690.7447385459840.7213866800.360693340145.364

1.3388925947590.6694462973790.6484552790.324227639823.409

通过配电网合环系统计算得出以下结果：

表4-2配电网广安4合环软件结果

各侧线路名称电压最大值3电压最小值3电压相角最大值3电压相角最小值3

1侧飞沙F41.0037842990.881678045-1.240849137-7.518001556

2侧虎桥F171.002229810.877630711-0.383214891-6.245779514

合环后电流最大值合环后电流最小值变压器最大有功损耗变压器最小有功损耗变压器最大无功损耗

0.38760000507.0338E-063.71159E-060.000373204

0.42320001102.08265E-061.11089E-060.000121262

变压器最小无功损耗线路最大有功损耗线路最小有功损耗线路最大无功损耗线路最小无功损耗

0.0001969323.95922E-057.63643E-069.13666E-061.76225E-06

6.46817E-056.03275E-051.1565E-052.00527E-053.84418E-06

系统输出的结果界面图如图4-8所示。

图4-8配电网合环软件输出结果

由上述表中数据我们可以看出：一侧飞沙F4线路的最小载流量为0.364KA，而合环后产生的最大稳态电流为0.3867KA.二侧虎桥F17线路的最小载流量为0.409KA，而合环后产生的最大稳态电流为0.4232KA。也就是说，如果没有进行任何调节措施就进行合环，该线路可能就会出现电流越限的情况，就可能给配电网的安全、稳定运行带来危险。在这种情况下就必须得进行合环电流的控制，本软件合环电流的主要调节措施是投入电容控制。通过投入电容器组去限制合环电流。在本算例中，无法通过投入电容器组使合环电流在最小载流量的范围内，结果如图4-9所示。也就是说，操作人员在这种情况下无法通过投入电容器进行合环操作。

图4-9配电网合环软件越限控制界面图

4.3短路电流计算

短路电流计算模块是模拟根据模型的实际情况，选择一些可能出现短路的地点，模拟四种短路故障类型（单相短路、两相短路、两相接地短路、三相短路），从而计算出短路电流。用户可以单击“边框”的“短路电流计算”，就会弹出一个窗口，如图4-10.

图4-10配电网合环软件短路电流计算结果

用户只需要在界面的相关的区域内输入配电网的参数信息，包括外网电压值，变压器、外网、线路及负荷的正序、负序、零序阻抗，以便用户进行电抗器的选择。输入数据后，用户需要单击“环内短路电流计算”或“环外短路电流计算”，系统就会自动模拟四种短路故障，从而计算出在不同短路点及不同短路故障时的短路电流。

为了防止因电力系统发生故障时而导致短路电流过大，我们一般会选择投入电抗器。用户可以单击“设备校验”，系统就会弹出一个窗口如图4-11所示。

图4-11电抗器百分数选择界面

用户单击“选择电抗器”，并在电抗器电抗百分数选择框内输入相应的信息，单击“确定”，系统就会计算出结果。由于这里缺乏相应的数据，所以这里就不在加以计算。

4.4本章小结

本章主要是用第三章的基本理论编译出来的配电网合环运行软件进行实际应用的说明。通过南沙供电局提供的数据进行配电网合环计算的模拟仿真，并最终得出了相应的结论，用事实说明了配电网合环软件的可行性。

第五章 结论

本文主要立足于配电网潮流计算方法中的前推回代法，应用了区间算法的基本理论，通过建立配电网简化模型，对配电网的合环进行了潮流计算。与此同时，运用VB6.0及Access数据库作为平台开发了这个软件，使得配电网的合环计算更加方便、快捷，为配电网操作人员提供了参考依据。本文对于提高配电网供电可靠性具有重要意义。本文主要内容有：

（1）对于10KV低压配电网，通过考虑电压相角及负荷变化对潮流计算的影响，使用了区间电压及区间负荷，使得潮流计算结果更加准确。这个模型与现实情况更加相似，具有很好的利用价值。

（2）通过前推回代法对配电网的合环进行潮流计算，从而得到模型中各节点电压，通过比较合环开关两侧的电压差，最后运用欧姆定理与叠加原理计算出配电网合环时的稳态电流。本文分析了合环电流产生的原因，并提出了配电网合环的条件。对于合环电流过大而导致越限的线路，系统还提供了降低合环电流的方法。

（3）考虑到电力系统可能出现的短路故障，软件还模拟了四种短路故障类型，分别计算出其短路电流情况。对于短路电流超过设备保护值的线路，本文还提供了限流的措施。

（4）为了满足用户的使用要求，立足于前推回代法与区间算法，运用VB6.0及Access数据库开发了一套配电网合环软件。通过建立配电网的等值模型，对配电网的合环进行了准确的计算，且计算精度较高。本文对于系统的使用进行了详细的说明。

由于时间跟水平的限制，本文还有很多不足：

（1）配电网在合环的暂态过程比较复杂，需要考虑的因素也比较多，所以本文对冲击电流的研究很少，这个也是配电网合环时需要注意的问题。

（2）对于合环电流的限制措施，本文主要研究了投入电容器调节，远远难以满足工程实际需要。

参考文献

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[4] 李晓柯，金翼，孟丽娟，城区配电网合环电流分析与仿真[J],经济策论，2011

[5]张 鹏，王守相，大规模配电系统可靠性评估的区间算法[J], 中 国 电 机 工 程 学 报，2004,3（3）：77-85

[6] 王守相,王成山,刘若沁，基于模糊区间算法的配电网潮流计算[J],电力系统自动化，2000,19（10）：22-27

[7] 王守相,王成山,基于区间算法的配电网三相潮流计算及算例分析[J]，中 国 电 机 工 程 学 报，2002,3（3）：58-63

[7]王成山,刘　姝,林　勇，基于区间算法的配电网线损理论计算[J]，电力系统自动化，2002

[8]杨 杰，孙 博，基于区间算法的输电系统可靠性评估[J]，新疆电力技术，2011

[9] 张永伍,余贻鑫,严雪飞,罗凤章，基于区间算法和范例学习的配电网网架规划[J]，电力系统自动化，2005,17（9）：40-45

[10]叶清华,唐国庆,王　磊等，配电网合环操作环流分析系统的开发和应用[J]，电力系统自动化，2002,22（11）：66-70

[11]王旭东,陈根永，配电网可靠性评估区间算法[J]，郑州大学学报，2007,4（12）:51-55

[12]龙娓莉, 配电网合环操作的研究及决策软件的开发[M]，华北电力大学，2005年12月

致谢

本文在完成的过程中遇到了很多难题，幸好有朱建全老师的认真指导与帮助。朱老师不仅学识丰富，而且思维严谨。在论文完成的过程中给予我很多的修改建议。不仅在学术中给予我以明灯，在生活上更是给我很大的指导与帮助。在大学期间，非常感谢有朱老师的认真指导。

借此论文完成之时，特向对我认真指导的老师致以最真诚的谢意和崇高的敬意。

最后，感谢大学以来同学们对我的无限支持与帮助。

指导教师对本设计（论文）的审阅意见：

论文致力于南沙配电网合环运行应用软件的研究，选题具有较好的理论意义和应用价值。还根据实际情况编译出实用的配电网潮流计算的程序，可以很好的计算出配电网中各节点的状态信息。

本论文的主要成果有：1、建立了配电网合环运行模型，选取了比较实用的配电网合环等值模型，为配电网的潮流计算奠定了良好的基础。2、通过选取正确的潮流计算方法，将其应用与实际情况，很好的计算了配电网合环运行时的实际情况，为配电网的合环运行奠定了较好的基础。3、与广州南沙的10kV配电网的实际情况结合，整理出其设备的具体型号与参数，很好的提供了方便用户的使用的软件。4、立足于安全与经济两个方面，为配电网合环点的选择提供了较好的参考依据。

论文的不足之处：对于主网的研究相对较少，对于配电网合环过程中暂态过程也没有进行相关研究。今后的研究可以针对这些问题进行相关探讨。

论文研究内容丰富，具有较强的实用性，结构严谨，条理清晰，书写规范，公式推导正确，结论正确，对南沙配电网的合环运行提供了良好的参考依据。

篇8

【关键词】配电网；智能管理；方法；探讨

一、前言

配电网是电力系统最基础的设施，也是面向客户的重要电力设施，它的性能好坏将直接影响供电电能质量和可靠性，影响社会安定、和谐。虽然，随着社会的发展，人们对配电网的管理逐步重视起来，配电网建设和管理方法都有了长足的进步，但由于长期重输轻配思想的影响，配电网建设和管理特别是智能管理方面远远不能满足社会发展的需求，研究出配电网智能管理方法已成为我们急需解决的问题。

二、国内外配电网智能管理方法调查

20世纪50年代以前，美、日等发达国家利用人工方式操作和控制配电变电所及线路开关，接着时限顺序送电装置得到应用，自动隔离故障区间，缩短了停电范围，加快了故障排查速度。60多年来，国内外配电网管理发生了很大的变化，主要集中在配电自动化和智能电网两个方面。

（一）配电自动化应用情况

配电自动化（DA）是一项集计算机技术、数据传输技术、控制技术、现代化设备及管理于一体的综合信息管理系统，它通过监测配电网实时信息、离线信息、用户信息等，分析配网运行状况，给值班运行人员提供运行预警信息，及时进行人工干预，优化配网运行水平；故障时，迅速动作切除故障点，恢复非故障区供电，提高配网供电可靠性和经济运行能力。配电自动化系统（DAS）主要包括配电网数据采集与监视（SCADA系统）、配电地理信息系统（GIS）和需求侧管理（DSM）三个部分。

由于各国电网网架及规模相差很大，所以对配电自动化的应用也各有偏重，主要使用以下几种方法：一是对长配电线路主干线上采用多级重合器、分支线上采用分段器，各级重合器利用重合次数与动作电流定值的差异，分支线利用分段器实现上下级间配合。如美国利用馈线自动化提高长配电线路供电可靠性。二是对环式供电配网，电网结构相对稳定时，在局部区域网络关键点应用自动化技术，以较少的投资获取最大的收益。如德国电网。三是提高配网供电等级，降低线损，在SCADA基础上，实现故障区域的隔离和非故障区域的恢复供电。如法国电网。四是利用自动重合断路器和自动配电开关配合实现故障隔离和恢复供电。如日本电网，日本供电可靠性处世界领先地位。五是配网自动化工程实行统一外包，一步到位。如泰国电网，规模大，投资较集中；工程全部外包，由一家公司统一负责，尽量减少各系统集成时的兼容性问题。六是提高配电管理系统。如印度电网，因地制宜地选择开发自动抄表系统（AMR），解决了窃电带来的严重问题。[1]七是利用“主站+终端”模式实现配电自动化。如我国电网2009年开始了配电自动化试点工程，实现了相对完善的配电SCACA功能，实现配电网及设备的数据采集、运行状态监视和故障告警、远方控制等功能。[2]

（二）智能电网的应用

智能电网是将先进的传感和测量技术、信息技术、通信技术、自动控制技术等和输配电设施组成的新型电网，主要提高电网发生扰动和故障时防止大面积停电事故和抵御攻击实现安全运行的能力；实现故障自动隔离和系统自我恢复的能力；容许各种不同发电形式的接入；优化资产的利用，降低投资成本和运行维护成本。[3]

各国智能电网的发展，主要解决如下问题：

1、最大限度利用信息技术、通信技术、控制技术等成果，将其与传统电网紧密结合起来；

2、解决供电安全问题，如网络安全、能源安全，提高供电能力和可靠性；

3、充分利用可再生能源发电，满足日益增长的用电需求，保护自然环境，缓解能源紧张和环境恶化问题；

4、充分挖掘电力市场潜力，降低投资成本和运行维护成本，实现资源共享。

三、配电网智能管理方法分析

随着社会经济的发展，人们对配电网的供电质量、服务及可靠性提出了更高的要求，国家电网公司适时提出了“电网坚强、资产优良、服务优质、业绩优秀”的战略目标，经过几轮的农村电网改造升级，我们的配电网发生了翻天覆地的变化，农村电网结构更加坚强，供电质量和可靠性不断加强，同时，农村配电网建设也促进了当地经济的发展。现结合平阳电网智能管理实际加以分析：

（一）提前谋划，合理安排中长期建设项目，使配网适度超前电力负荷发展，指导并有序推进全县电网建设。十二五规划的制定，使得平阳配电网结构更加完善，性能更加可靠，运行更加经济，为配电网的可持续发展打下良好的基础。但配电网规划做得不够细，电网、通信、智能化建设相对孤立，对他们综合考虑不够，没能最大限度发挥规划的作用。

（二）平阳公司发展多点电源供电和“手拉手”供电，普及使用真空开关、环网柜、节能型变压器等新兴配电设备，建设了地理信息系统（GIS）、配电工作管理系统（DJM）等，初步建成了配电生产业务高效处理的公共支撑平台，使用PMS生产管理系统，为开展配电网智能化改造打下了良好的基础。但配网基础架构不够完善，基础数据不完整，影响了配电网智能管理的进程。配电网处于电源末端，地方庞大、电力设施设置分散，保护剩余时限很短，限制了多级重合器和分段器的使用；负荷重的中心城区的配变布点、偏远山区环境恶劣阻挠配网建设还没有得到有效的解决；而且长期以来重输轻配，配电网建设相对落后于输电网，许多配网基础数据没有很好的保管下来，造成基础数据不够准确；现有基层检修、运行人员平均年龄大、素质相对低，也影响了基础数据的录入质量，影响了配电网动作准确性。

（三）历年来科技创新提高了配网管理水平和供电可靠性，同时，为我们的智能管理积累了经验，但大多处于孤立和试点阶段，有待综合、普及和深化应用。如：开发了智能报警系统，为故障诊断提供信息数据支持[5]；配网智能故障隔离系统，当线路发生故障时迅速动作，防止对电源变压器和配电线路造成过流冲击[6]；配网智能调控一体化系统实现对配电网日常运行监视、自愈、停电管理等各个环节的高效管控[7]；实现了公变终端全覆盖，对配电变压器及其附属设备进行在线监测，提早进行负荷分流、公变布点，防止公变发生超过载、低电压现象，但公变终端的功能还没有充分挖掘出来，需进一步深化公变终端的应用。实现无功补偿自动投切，平稳配网电压水平，但无功补偿设备都为单个配变就地补偿，综合补偿方面考虑不够全面。智能台区改造实现剩余电流动作保护器分合闸告警及短信提醒、实现无功功率自动补偿等功能。三双接线通过主备电源的切换实现线路和主变的配载均匀、自动隔离故障并恢复对配变的供电。但这些都还处于孤立试点阶段，大面积推广和普及还待进一步的研究。

（四）基础数据平台搭建不够完善，实现配网自愈和重构还有距离。如平阳公司虽然实现调度延伸提高生产运行管理精益化水平，但目前只延伸到10千伏线路的主干线（包括10（20）千伏具有环网功能的联络开关、分段开关）和带有联络的分支线上的柱上开关和闸刀。智能分析与决策支持系统对电网结构、参数、出力负荷等计算边界条件进行管理，给出运行方式调整优化建议；配电自动化实现配电网及设备的数据采集、运行状态监视和故障告警、远方控制等功能。目前配电自动化只实现了相对完善的配电SCADA功能，对状态估计、潮流计算、配电网自愈、分布式能源接入等方面只进行初步的尝试，功能不完善。[2]

四、配电网智能管理方法建议

虽然近年来我国配电网管理水平节节上升，科技含量逐步提高，但是跟发达国家配电网管理相比，我们的配电网智能化水平还有很大的提升空间，现对配电网管理提出建议如下：

（一）组织配网一次管理、二次管理、通信管理、自动化管理等各专业人员在内的规划机构，坚持“循序渐进、适度超前”的原则，做好配电网前期规划设计，对配电网网架建设、通信建设、基础数据平台建设、配电网管理框架建设等综合考虑，同步进行；均衡各方面建设，防止重复建设、某专业建设落后拖后腿造成先进资源白白浪费等现象。

（二）科学进行电力需求预测分析，减少预测偏差；加快配电网网架、通信、基础数据平台及自动控制等建设，为配电网智能管理提供良好的基础平台。

适度超前加快配电网建设，坚持走“共性和个性并存”的发展之路，开展辐射式、多分段单联络、多分段多联络等多种供电模式，重点区域实现双电源、手拉手、环网结构、清洁能源供电，综合考虑经济效益提高配电网供电可靠性。负荷重、布点难的城区考虑使用地埋式免维护型配电变压器，保护和美化城区环境，同时鼓励使用太阳能热水器、太阳能风能路灯、太阳能光伏发电住宅[8]减轻负荷压力；在山区开发利用小水电、沼气能、风能发电，节约能源，充分利用储能设备，做好电源储存和专供；利用科技创新，做好高新技术试点工作，为配电网智能管理提供经验，逐步推进配电网各方面管理持续健康的发展。

（三）配网智能化建设应因地制宜，考虑综合经济效益，充分挖掘其经济潜力，以最少的经济代价提高供电可靠性，实现经济效益最大化。对负荷重点区域优先考虑新设备、配电自动化等控制技术，实现故障自动检测、迅速切除故障段、恢复非故障段正常运行、甚至实现电网重构；对于负荷轻的区域，利用公变终端监测系统对与用户直接相关的低压电网运行状态进行实时监测，掌握低压配电网运行情况，及时发现设备故障和异常并加以处理，确保配变正常运行；利用智能台区改造对负荷较重配变进行自动测温、电容器远程自动投入、漏电保护器自动投跳等功能，提高配变供电质量和供电可靠性。

（四）加强配电网静态、动态分析模型的开发。现有的配电网模型开发平台不一、模式不一，应用分散、效率低，容易造成“信息孤岛”现象，无法满足社会经济日益发展的需求。因此需要建立统一的模型实现信息一体化应用，统一的模型包括：完整的数据结构、统一的信息标准编码、完整的图像模型等。公用信息模型CIM（Common Information Model）是个抽象模型，采用的是全面面向对象的建模技术，即用统一建模语言描述现实世界中的对象，CIM是通过提供对象类和属性及它们之间的关系表示电力系统资源的标准方法，实现不同的EMS系统之间的应用拓展，以及EMS系统与其他系统间的集成。它采用统一建模语言UML（Unified Modeling Language）、 可扩展标记语言XML（extensible markup Language）、可缩放矢量图形SVG（Scalable Vector Graphics）实现配电网建模、数据和图像的描述等。应该实现统一标准下模型的多样性，比如复杂配电网的简化模型、基于IEC61970标准的配电网模型等，最大限度发挥各类模型的作用。[9]

五、结论与展望

随着社会的发展，面向客户的配电网安全和稳定越发受到人们的重视，利用科技创新，加强配电网智能管理是提高配电网运行水平的重要手段。未来配电网主要应该从以下几个方面发展：如何提高配电网发展中长期规划的准确性，确保配电网结构、通信、基础数据平台及自动控制综合同步发展；如何设定坚强配电网的目标规模，建立标准型电网结构，发展分布式电源，解决负荷密级型地区、偏远山区用电问题；研究县级配电网静态、动态稳定分析模型，根据调度SCADA数据和实时运行数据，建立运行方式决策表，实现配电网智能监控、故障自动隔离和负荷自动重组问题，减少停电时间，提高供电可靠性；实现智能化巡线，解放劳动力，解决巡线速度、质量受人员素质影响的问题。

参考文献

[1]王海燕，曾江，刘刚.国外配网自动化建设模式对我国配网建设的启示[J].电力系统保护与控制，2009.

[2]胡刚，王婷，夏勇军，李伟.配电自动化应用现状及展望[J].湖北电力，2012.

[3]胡学浩.智能电网——未来电网的发展态势[J].电网技术，2009.

[4]平阳县配电网“十二五”规划.

[5]刘辉，包瑞光，刘朝霞.电网智能报警系统的构建探讨[J].中国高新技术企业，2013.

[6]王斌，岳地松.配网智能故障隔离系统[J].农网智能化，2012（9）.

[7]苏雅聪.探讨配网智能调控一体化系统建设[J].科技专论.

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论文关键词：配电网自动化　网络学堂　课程建设

论文摘要：近年来，配电网综合自动化技术发展非常迅猛，很多高校相继开设了与之对应的课程，然而由于该课程为新开设的前沿课程，很多教学内容值得探讨。针对该课程综合性强、覆盖面广的特点，建设网络学堂，从课程建设计划的制定、课程建设的过程和具体内容、课程特色创新及评价等诸多方面进行了详细介绍，给出了大量实际案例分析，为培养更多高尖端人才提供了重要依据。

“配电网综合自动化技术”是电气工程及其自动化专业的一门重要必修、专业技术课程，是一门实践性、应用性、综合性都很强的前沿课程。其知识点多、覆盖面广，网络学堂为此提供了一个非常好的学习平台。本文就该课程网络学堂建设中的一些经验与大家分享，为进一步的教学改革提供重要依据。

一、制定网络课程建设计划

网络课程建设内容主要有：明确课程定位、课程教学目的、教学任务；明确教学内容和要求，按照 “了解”、“掌握”、“重点”三个层次完成课程教学内容和要求；授课前广泛收集资料，仔细备课，充分组织教案，以保证信息量，电子教案内容丰富生动，给出动画说明、视频、音频等信息，例如对于馈线自动化的发展情况，以手拉手环网结构为例给出动画说明，在SCADA、GIS等内容介绍上给出视音频等信息，同时可以充分利用网络的优势，给出丰富的相关资源，如图书期刊、学科网站等。由于课程综合性实践性很强，教学内容与实际结合，及时将技术的新进展引入课堂，[1]注意培养学生分析和解决问题的能力。

开展的网络教学活动有：做一次问卷调查；布置3次网上作业、4次在线测试，建立完善试题库工作；积极开展答疑讨论，发起多于2次网上专题讨论，专题讨论的内容可以是工程实际问题，也可以是本课程相关前沿有争议的问题，鼓励学生积极发言，并主动回复他人的疑问，充分发挥学生的自主学习能力，独立思考能力；丰富教学博客，根据情况开展“主题教学”，充分发挥网络优势。

二、课程建设过程和内容

1.课程定位

本课程是电气工程及其自动化专业的一门主干专业课程，开设在第7学期。先修课程主要为电力系统分析、微机原理与接口技术等，并修课程主要为建筑供配电、电力拖动控制系统等。

2.支持教学的资源

（1）网上提供了全部的教学课件。

（2）课程面向大四学生，结合毕生生就业的特点，网上为大家提供了与课程有关的公司、科研结构的网站信息等。

（3）课程实践性很强，网上提供了相关的一些实例照片。

（4）课程讲授中提供了动画演示。例如介绍馈线自动化的发展历程及馈线自动化故障处理的过程等等。

（5）课程讲授中提供了视频、音频信息。例如在介绍GIS系统时，负荷密度分析、设备管理、用户报装参考等等均提供了视音频信息，利于学生理解。

（6）购买了国家电网公司电化教育中心制作的农电大课堂光盘。例如在介绍断路器的知识时，为使学生更直观了解其原理、结构等内容，广泛搜集信息，购买了介绍真空断路器、断路器操动机构的光盘。

3.学习动机激励

（1）参与学生人数。课程内“学生数量”大于等于实际授课的学生数量，学生进入课程的数量大于等于实际授课学生数量的5倍。每一位学生都多次参与到了网络学堂的建设中，特别包括一些留降级、跟班试读的学生都补办了相关手续，参与进来，并积极发言，另外，从课程日访问排行记录看，也常常居于学校前三的位置。

（2）学生经常在讨论区发言，能主动回复其他人提出的疑问。

例1：学生主动提问，并且同学能积极回复。例如高峰同学发表的《一道面试题，关于开闭所》，将课程内容与毕业面试内容结合起来，同学能积极回复探讨，达到了课程教学的目的。再如孙宇同学发表的《提问！一个身边的实例》，还配有图片，张博超、孙宇、程旭、朱月征等积极回复，大家一起探讨。

例2：学生主动查阅资料，将课程的相关知识上传，实现大家共享。例如魏尧同学上传的《配电网知识共享》、杨宇同学上传的《配电网综合自动化及其发展》等等。

4.教学评价

（1）问卷调查：在课程结束时，做了一次问卷调查，主要是希望同学提出他们的一些想法、建议。实际发放33份，实际收回33份，均为有效问卷。

（2）网上作业：除作业本作业外，网上还布置了3次作业，3次作业上交人数分别是77、56、76，3次作业均全部批改。

（3）在线测试：共了4次在线测试。4次学生提交人数分别为75、75、76、76，4次在线测试均全部批改且公布成绩。

5.教学交互

（1）教师会经常在答疑讨论区中提出问题，引发学生对学习内容的深入思考，例如笔者发表的《PQ进一步》等，很多同学跟贴；针对学生提出的问题笔者提供了及时、具体、有启发意义的反馈。

（2）专题讨论：笔者发起了2次大型的专题讨论，2次专题讨论学生参与的人数均远超过了1/2，学生自主也发起了几次讨论。

三、课程的主要特色和创新

1.支持教学的资源丰富

课件、网站、照片、动画、视音频、教学光盘。例如不同配网结构形式FA的故障定位、隔离、恢复供电过程的动画演示等；GIS的视音频信息；断路器教学光盘的应用等等。 转贴于

2.学习动机激励

学生能够经常在讨论区发言。这体现在两个方面，一是学生能结合讨论专题、结合课程内容、结合实际、结合就业面试等主动提问，同学们积极回复探讨；二是能主动上传与课程相关的资料共享使用。

四、自我评价及后续建设

1.自我评价

在这次“配电网综合自动化技术”课程的网络学堂建设中，笔者按照《网络学堂课程建设验收指标》一项一项具体实施，对于指标要求的基本项均达到要求，同时，对于指标要求的4个达优选项，也完成了其中的两个，即指标“支持教学的资源”和指标“学生经常在讨论区发言，能主动回复其他人提出的疑问”。

2.学生评价

摘自《学生调查问卷》：配电网这门课与我们的专业结合很紧密，对我们在知识储备上和找工作时都有很大的帮助，老师也体谅了我们的难处，充分的利用了网络学堂这个平台，帮助同学答疑解惑，给我们提供了便利。

摘自《学生调查问卷》：尤其是课上的PPT做的非常不错，动态效果及其视图效果都非常好，让人很直观的可以理解到在配电网上的知识。而且有很多知识在供配电中出现，比如开始断路器的一个幻灯片模型，直接可以看到内部的结构，可以很好的理解配电网的这方面知识，而且也是进一步的复习理解了供配电知识。

3.后续建设

（1）教材建设：由于课程内容很新，目前市场上没有一本较好的经典配套教材，针对此问题，笔者已经于2008年主编教材《配电网综合自动化技术》，并由机械工业出版社出版。

（2）实验室建设：[2]课程工程实践性很强，很有必要对学生开设实验，2007年成功申报了北京市的实验专项资金90万并获得批准，已经开设出配套实验三个：网络结构变化电网监控设计实验、网络结构变化电网监控设计实验、配电自动化四遥实验。

（3）实践建设：本课程应用性很强，安排一些实地参观，校企联合，建设实习基地。

五、结束语

配电网综合自动化技术是近年来随着通信、计算机技术的发展而发展起来的一门新型学科，它对于提高供电可靠性、扩大供电能力、降低线路损耗和减轻劳动强度具有重要意义。[3]为适应新形势的发展，本文详细分析了该门课程网络学堂建设中的诸多关键问题，给出了大量具体的第一手数据资料，具有重要的实用价值和借鉴意义，为进一步提高教学质量提供了重要依据。

参考文献：

[1]范明天，张祖平.中国配电网发展战略相关问题研究[M].北京:中国电力出版社，2008.

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关键词：垃圾秸秆混燃分布式发电 经济性分析 敏感性分析

引言

推广应用一个发电系统，其经济性是首先要解决的问题。垃圾秸秆混燃分布式发电是一个新兴产业，具有较大的不确定性，垃圾秸秆混燃分布式发电涉及分布式发电经济评估等许多问题，在具体发电工程建设中应采用合理的经济评估方法。以下从技术角度分析分布式发电对配电网网损的影响，又从经济评价指标和敏感性等方面分析了该项目的投资回收期，内部收益率。另外，利用垃圾和秸秆发电，不但可以替代部分化石燃料，而且能够减少温室气体的排放。因此还具有一定的环境效益。

1 分布式发电对配电网网损影响

线路中不同位置分布有若干负荷，配电网中负荷种类繁多，随机性强，因此DG存在线路不同位置对线路线损也有不同影响。

假设一段线路可分为n段,每一小段线路的阻抗为R i+jX i。沿线路将节点进行编号,从系统电源的0母线开始,依次编为1,2,……,n,相应节点的负荷功率为Pi+jQi。沿线路将支路进行编号,依次编为1,2,……,n,相应支路的线损为ΔPi+jΔQi。形成的配电网络如图1所示。图中第k个节点上,有一个注入功率为PDG+jQDG的DG。

图1.1 多节点恒功率配电网络

基于辐射状链式结构配电网的恒功率负荷模型，对配电网进行潮流计算，再根据潮流计算的结果，结合33节点标准配电网测试系统，得出分布式发电接入位置的改变对配电网网损的影响。

图1.233节点配电网络系统

取各支路的阻抗均为0.5+j0.5Ω,各节点的负荷功率均为100+j100kV・A，系统母线电压取10.5kv，DG容量取1000+j484kV・A，可得到DG放置在同一馈线的不同节点处的线路线损。

图1.3 DG位置变化引起的网损比较

由上图可知，加入DG之后，系统网损得到显著改善，由约325KW降到最低的约160KW；但同时可以看出，在同一馈线上，随着DG的注入位置与系统电源距离的增大，网损先减小再增大。所以分布式电站在建设过程中，要合理设计接入与运行方式，能有效减少系统线损。[12]

2 经济性指标及敏感度分析

经济效果评价是工程项目评价的核心内容。为了确保工程项目投资决策的正确性和科学性，研究经济评价的指标是非常必要的。

根据天津市电力公司现行执行的天津地区售电价格标准,居民用电价格为0. 48元/ (kW・h)。根据天津市统计年鉴，乡村人口年平均用电量232.2 kW・h，假设该地农村地区用电人数30万人，装机总容量与年发电利用小时数（以5000小时计算），计算出年发电量为7000万 kW・h。电费销售总额为3360万元/ 年。同时，根据天津市现行相关规定，垃圾处理的补贴为100元/吨，垃圾发电补贴为0.25元/ (kW・h)。设备的使用寿命一般为15 ―20 年，若取其寿命为15 年,并假定用户每年电费支出情况相同。依据这些项目的可行性研究报告内容，来确定基准方案的经济参数。经过估计，该项目投资额为1.3亿（主要考虑设备价格，其他因素暂不考虑）。其余参数皆选取目前在国内己建的或已进入可行性研究阶段的垃圾、秸秆发电示范项目，计算中，先假设电价、燃料价格不变，假设分布式电源的容量可以满足电网的技术条件限制。

3 环境效益分析

采用垃圾秸秆发电不仅能够产生较大的经济效益，而且具有良好的环境效益。目前，许多地方都出现了垃圾包围城市的危险局面，由于垃圾处理不当已经对我们的生活环境造成了很大的影响。另外，秸秆等农林废弃物的随意焚烧给农村带来的环保问题也已日益严峻，由此引发的大气污染和消防安全问题更是危害巨大，经常会有秸秆燃烧引发火灾的事故发生。

利用垃圾和秸秆发电，不但可以替代部分化石燃料，而且能够减少温室气体的排放。秸秆作为清洁的可再生能源，其平均含硫量很低，可使得二氧化硫和粉尘的排放量大大减小。将垃圾在高温下焚烧和熔融，得到可燃气体，可燃气体和余热被有效地利用来发电。由于垃圾焚烧时炉内温度高达900℃～1100℃，垃圾中的病原菌被彻底杀灭，从而达到无害化的目的。垃圾焚烧后，灰渣只占原体积的5％，很好地做到了减量化。

有数字显示，运营一台2.5万千瓦的生物质发电机组，与同类型火电机组相比，每年可减少二氧化碳排放约10万吨，大大减轻二氧化碳、二氧化硫等温室气体或有害气体的排放。燃烧后产生的灰分，每年可达8000吨左右，作为高品质的钾肥，可以直接进行还田，环保效益突出。此外，作为农民的生活用能，秸秆燃烧效率只有约15%，而生物质直燃发电锅炉可以将热效率提高到90%以上，显著提高了生物质的利用效率[14]。按照日处理1800吨二段往复式垃圾焚烧设备计算，年发电量可达1.6亿千瓦时，可节约标准煤4.8万吨，年减少氮氧化合物排放480吨、二氧化硫排放768吨。

4 结语

经过上述分析，我们可以看到在天津市农村地区建立垃圾秸秆混燃分布式发电厂不仅减少了配电网损，同时还具有良好的经济效益和环境效益。

参考文献

[1]庞秀峰,牛焕生.浅谈垃圾发电在环保中的作用.来源：中国论文下载中心.

[2]樊靓.推广可再生能源分布式发电促进可持续发展[J].消费导刊,2010，3.

[3]高育红.我国的秸秆发电[N].供用电,2009-1.

[4]刘.北京垃圾处理：无害化与资源利用并举.[N].中国建设报,2010-2.