基于网格化的城市智能配电网规划研究

王 硕，赵 杰，刘国平，王 聪

（国网石家庄供电公司，河北 石家庄 050000）

基于网格化的城市智能配电网规划研究

王 硕，赵 杰，刘国平，王 聪

（国网石家庄供电公司，河北 石家庄 050000）

网格化配电网规划以区域控制性详规为基础，以用电需求为导向，以实测负荷为模型，开展网格化负荷预测、差异化网架规划，统筹规划配电自动化、通信、分布式电源、电力管道等智能配电网内容，形成多元化规划成果。通过示范区网格化详细配电网规划实践，规划成果得到有效实施，配电网发展与城市发展更加契合，为加强城市智能配电网规划管理工作提供参考。

智能；配电网；规划；网格化

配电网是国民经济和社会发展的重要公共基础设施，是实现和保障用户供电能力和供电质量的终端部分。

近年来，国家持续加大配电网规划建设力度，配电网发展取得了显著成效，但随着京津冀一体化、新型城镇化的深入推进，电动汽车、新能源的快速发展，对配电网发展提出了更高要求［1－3］。

本文网格化配电网规划以地块用电需求为导向，依据地区控制性详规对不同用地性质和开发深度的地块进行归类，结合典型负荷预测模型，开展系统化负荷预测；按照差异化的规划标准，分区域开展10 kV一次网架布局，统筹配网自动化、通信、保护配置等内容，并延伸规划110 kV电网和管沟布局，最终形成多元化规划成果，并与地区发展规划有效对接［4－5］。

1 配电网规划管理存在的问题

电网发展一直存在“重主轻配”问题，石家庄市配电网基础薄弱，随着城市行政区域拓展及分布式电源、电动汽车的快速发展，配电网的功能、形态以及发展环境均发生了巨大变化，老问题和新需求相互交织增加了石家庄配电网发展难度。

1.1 配网规划管理落后

规划管理理念落后，规划对电网建设改造引领力度不够，投资精准度不高；配网现状调查分析不全面，技术标准原则不够细化。

1.2 配网结构薄弱、资源紧张

a.网架结构不合理。

b.变电站10 kV出线间隔资源不足。

c.电缆通道资源紧张。

1.3 用户接入与配电网规划建设脱节

a.业扩报装受限。年初统计市区业扩报装受限项目共76项，总容量190万kVA。

b.用户接入与配网规划脱节。传统配网规划仅注重网架建设，与用户供电工程不同步。市区用电需求增长迅速，配网建设主要依靠用户投资，配网发展跟不上用户需求。用户供电方案与配网规划衔接不紧密。

2 网格化配电网规划管理构建

科学进行配电网规划，优化电网资源配置，理念超前、方法先进、标准统一，建设城乡统筹、安全、高效、环保的现代智能配电网。配电网规划管理体系主要由目标体系、策略体系、指标体系3部分组成。

2.1 目标体系

a.打造网格化空间布局

依据地区控规细分规划单元（简称网格），根据建设用地性质划分为居住、行政办公、商业金融业、文化娱乐、体育、医疗卫生、教育科研设计、公共设施、工业和特殊用地共10类，以A、B、C、D4类供电区域确定目标网架，以建成、新建、半建成3类开发深度确定建设原则，打造配网网架和站点的网格化空间布局。

b.全口径储备规划项目

按照国网公司《配电网规划设计技术导则》和国网石家庄供电公司《石家庄中低压配电网规划设计建设技术细则》，全面涵盖配网网架、电力管道、配电自动化、配电通信网等智能规划内容，全口径储备规划项目，指导客户接入和配网改造，合理投资配网建设。

c.将规划成果纳入控规

通过对接政府联合发布成果，力争将变电站、开关站、环网单元、配电室、线路路由等纳入地区控制性详规，形成具备法律效力的约束性文件，保证地区电网发展有据可依。

2.2 策略体系

a.形成网格化供电区域

通过全面收集地区控规，以建设用地性质划分网格，以城市功能区布局（乡村、街道、园区）为单元划分小区，形成分层、分区的网格化供电区域。依据不同发展阶段，对于建成区、半建成区、新建区3类不同的发展需求与建设模式，有效指导电网发展方向。

b.开展多元化负荷预测

基于掌握的控规资料及不同地块用电需求，自下而上开展各网格空间负荷预测，根据《石家庄市城乡规划管理技术规定》、《城市电力规划规范》确定容积率、负荷预测指标及同类负荷同时率，并以多种方法系统化预测、规划年电力电量水平。

c.制定差异化规划标准

将各类网格按照行政区划和负荷密度分别确定为不同供电区域（A、B、C或D），确定差异化的网架结构、管道及配电自动化等规划标准。同时，结合网格开发深度，制定差异化规划落实方式。

d.搭建模块化目标网架

基于不同类型网格、供电区域，开展现状电网梳理，对于不同网格有针对性的分析现状问题、查找薄弱环节、明确规划重点，搭建模块化的目标网架，并依据不同开发深度确定建设方式。

e.采用数据化指标分析

通过配网规划辅助管理平台计算软件的应用，在不同类型试点区域开展配电线路的潮流、短路、可靠性等计算，定量分析不同供电区域目标网架的指标提升情况，并准确分析规划效果及经济性。

f.呈现实用化规划成果

根据不同网格目标网架形成项目储备，有效指导客户接入和存量配网改造。同时，向上追溯至110～220 kV主网站点空间布局，并形成隧道规划方案；统筹考虑分布式电源和电动汽车等多元化负荷的灵活接入需求。

依据以上策略，网格化配网规划按照建设用地性质划分网格，以城市功能区布局为单元划分小区，完成用电需求分析和现状梳理，做实10 kV配网规划基础；通过经验数据分析，初步建立10类负荷指标，依据不同类型用电需求，分类分区域开展负荷预测工作，准确掌握负荷增长趋势，做细负荷预测；根据供电区域和用电需求不同，差异化明确建设改造原则，同时全面涵盖配电自动化、配电通信、保护、电力管道等内容，对接政府，力争将规划成果纳入控制性详规，做深规划内容，形成网格化配电网规划成果。

2.3 指标体系及目标值

a.电网结构

2020年，220 kV电网形成分区供电，各分区均衡分配配电资源，通过多回联络实现互倒互带“零闪动”；110 kV电网形成以双辐射T接线的电网结构，“N－1”通过率100%；10 kV电网结构，A、B、C类区架空网以3分段单联络，电缆网以单环、双环为目标网架，现有网架逐步向目标网架过渡；D类区主干线应合理分段，一般不超过5段，并逐步增加联络。

b.通道资源

按照中心城区饱和负荷预测下的电网发展规划和地下管廊现状，结合道路规划及目标网架需求确定规划目标，城市主干路按照隧道目标建设；城市次干路、支路按照管井的目标建设；在交叉路口形成环形管沟通道。2020年建成二环路全环贯通，和平路、中山路、裕华路、槐安路东西贯通，友谊大街、中华大街、平安大街、建设大街、建华大街、谈固大街南北贯通的一环、四横、六纵的网格状市区地下主管廊体系。主次干道管道覆盖率100%，地下管沟形成多方向连通的网络，连通率达到95%。

c.设备健康水平

按照资产全寿命周期管理理念制定改造计划，2020年，在中心城区及各区（县）城区实现配电自动化全覆盖，不同类供电区采用差异化方案，A、B类供电区采用自动或智能分布式，简化遥控开关配置，通信方案以无线、光纤和载波等多种方式相结合，C、D类供电区根据配网结构采用重合器式或故障指示器式，通信方案以无线为主；全面消除线路瓶颈、配变和线路过负荷；实现全部用户安装智能分接开关。

d.供电可靠性

2020年，A类供电区户均停电时间小于50 min，达到国内先进水平；B类供电区户均停电时间小于1 h；C类供电区户均停电时间小于3 h；D类供电区户均停电时间小于9 h。

e.节能减排

核心区实现电缆无油化率100%；全面消除综合高损变和油开关；县城架空线路绝缘化率达到100%。到2020年，综合发电煤耗下降30%以上，综合网损下降到6%以内，消除城市电网所有高损耗供电设备。

3 实施效果

3.1 形成网格化布局

将桥西示范区按功能划分为居住、行政办公、商业金融业、文化娱乐、体育、医疗卫生、教育科研、公共设施、工业及特殊用地10种类型，有效总占地面积10.8 km2。10种类型功能区依据将政府控规图，按照单一功能最小化原则进行划分，共划分为112个网格，通过主配网规划辅助管理平台，得出10种功能区饱和负荷预测和每个网格的饱和负荷预测，实现负荷预测智能化处理。

3.2 做好变电站布点

利用配网规划辅助管理平台对桥西示范区进行变电站选址规划，得出桥西示范区北部新增2个变电站布点。

结合石家庄桥西示范区城中村改造，确定2018年新建110 kV华西站，站址协议已落实。新增主变2台，新增主变容量100 MVA。

结合石家庄市区220 kV变电站布局，远景年新建220 kV西王站，新增主变2台，新增主变容量480 MVA，作为示范区负荷的1个电源点。

3.3 明晰网架层级

明确从变电站馈出的为主干层，从开关站或环网单元节点馈出的为次干层，其余为分支层。规范主干层、次干层、分支层对应的接入容量，如表1所示，新建网架不超过3层，梳理层次过多的现状网架。

表1 网架分层接入情况

3.4 确定目标网架

桥西示范区10 kV电缆网以双环、单环为目标网架，按闭环设计，开环运行。10 kV线路联络率实现100%，线路N－1通过率100%，满足变电站主变N－2事故转供能力。提高10 kV电网负荷转供能力，加强对上一级电网的支撑。控制出线装接容量，通过合理切改，解决负荷分配不均和供电范围交叉重叠问题。通过开关站解决出口电缆通道资源紧张问题，电缆线路分支多，层级不清晰，同时通过开关站建立站间联络，提高10 kV配网对高压配电网的支撑。通过配网规划辅助管理平台对示范区控制性详规图各类地块进行网格化负荷预测，导出网格负荷分布图，结合网格负荷进行开关站、环网单元的布点，形成远景的目标网架。

3.5 电缆通道规划

电缆隧道供各电压等级电缆综合使用，按电网远景规划一次建成。电缆通道建设应尽量与道路维修、地铁建设、土地开发及桥梁架设等工程结合，同步进行预埋，满足电缆建设需要。在规划路交叉路口预留管线相互贯通接口，通道容量相互配合，电缆立体交叉。结合110 kV及以上输变电工程建设、10 kV电缆网架建设、业扩需求，制定电缆通道远景规划。结合主配网网架，构建示范区内电缆规划图。

3.6 完善配网自动化规划

a.配电自动化主站以完善基本功能为主，重点提高数据完整性，提升图模的质量，提高实用化水平；对配电自动化主站整体升级，开发或完善高层应用功能以适应调控一体化和智能化配网调度发展需要。

b.结合站房一次设备、架空线路等改造工作对不能满足运行要求的自动化终端进行更换、升级，新建工程自动化终端结合一次设备同步建设。

c.对故障率高且无法修复的自动化终端进行改造，实现10 kV主次干层“三遥”全覆盖，10 kV馈线FA功能全覆盖。通过增补、改造自动化三遥终端设备，实现主次干层三遥覆盖率100%，包括环网单元、开关站、配电站和架空线路联络开关；增补故障指示器，架空线路支路开关达到二遥覆盖率100%。

3.7 优化配网通信规划

配电通信网通信方式以光纤通信方式为主，对于无法铺设光缆的区域，采用中压配电线载波、无线公网，采用载波方式进行补充时不宜进行规模组网。配电通信网应同步考虑用电信息采集等其他业务的接入，同时光纤芯数应统一考虑，按一张网建设，后期不再建设用电EPON接入网。对于重要开关站、环网单元和配电站，光纤通信覆盖率达100%。配电通信主干网络采用全光纤覆盖，通信接入子站应100%具备光纤双上联。配电通信网建设应遵循硬件技术可靠、网络平台冗余或系统快速恢复、网络数据实时、网络易扩展、易维护的原则，逐步进行老旧通信设备的改造升级。

3.8 提前规划光伏发电、分布式电源、电动汽车多元化负荷的接入

依据《石家庄新能源及可再生能源发展规划》，加快新能源产业发展和社会用能方式转变。其中光伏发电、分布式电源、电动汽车发展前景可观。智能配电网规划应统筹考虑新能源电源建设布局，加强对其接入位置和规模的引导和管理，新能源项目应与电网规划紧密结合，提前规划电缆、架空线路径和配套工程，满足光伏、分布式电源、电动汽车的灵活接入。逐步完善智能电网设备、并网储能系统、智能电网服务、智能电网变电站和电力应用的产业链，建设新能源电源并网体系。

4 结束语

本文采用网格化规划理念开展配电网规划研究，实现变电站自动布点，统筹配电自动化、通信、分布式电源、电力管道等智能配电网内容，并将通过石家庄桥西示范区网格化详细配电网规划实践，为配电网科学智能发展奠定了基础，为城市发展提供能源支撑。

［1］ 邵宝珠，王优胤，宋 丹.智能电网对继电保护发展的影响［J］.东北电力技术，2010，31（2）：11－13.

［2］ 陈昌鹏.城市配电网自动化及其网络结构［J］.东北电力技术，2004，25（4）：4－9.

［3］ 黄亮标.配电网供电可靠性评价及优化措施［J］.东北电力技术，2014，35（6）：41－44.

［4］ 刘壮志.含微电网的智能配电网规划理论及其应用研究［D］.北京：华北电力大学，2013，1－5.

［5］ 林 毓.SZ电网公司配网规划管理优化研究［D］.长沙：中南大学，2014：1－10.

Study on Urban Smart Distribution Network Planning Based on Grid

WANG Shuo，ZHAO Jie，LIU Guo⁃ping，WANG Cong
（State Grid Shijiazhuang Electric Power Supply Company，Shijiazhuang，Hebei 050000，China）

The grid distribution network planning is based on regional regulatory detailed planning，making demand as guidance，using measured load as model.Grid load forecasting and differential network programming are carried out，the overall plans of distribution au⁃tomation，communication，distributed power supply and power line content form a diversified planning results.Through practice，planning result is effectively implemented.These provide a reference to strengthen urban smart distribution network planning manage⁃ment work.

Smart；Distribution network；Planning；Grid

TM715

A

1004－7913（2016）04－0056－04

王 硕（1986—），女，硕士，工程师，从事配电网规划、新能源并网发电的研究工作。

2016－01－09）