同步城市发展的中压配电网接线模式过渡研究

贾 轩陈凤银王 琳冀传留袁在忍

（1.国网聊城供电公司，山东 聊城 252000；2.山东国研电力技术有限公司，济南 250000）

同步城市发展的中压配电网接线模式过渡研究

贾 轩1陈凤银1王 琳1冀传留2袁在忍2

（1.国网聊城供电公司，山东 聊城 252000；2.山东国研电力技术有限公司，济南 250000）

本文首先构建中压配电网网架模式评估指标体系；然后运用复合模糊物元评估模型对中压配电网典型接线模式进行评估，选出最适合当地城市供电的典型接线模式作为目标网架；以目标网架为远景目标，根据该城市负荷发展情况，研究同步城市发展的中压配电网接线模式过渡方式。

指标体系；复合模糊物元；同步发展；过渡方式

近年来，随着城市改造力度的加大和城区棚户区改造进度的加快，给电网建设尤其是配电网建设带来了严峻的考验。这主要是由于之前电网规划过分注重主网建设，缺乏中压配电网目标网架的研究，导致中压网络的构建随意性强、适应性差，无法满足城市发展需求，不能发挥规划的长期指导作用，难以保证资金的长远效益。为保障在城市发展的基础上，中压配电网同步城市发展，本文首先构建配电网网架模式评估指标体系[1-4]；然后运用复合模糊物元评估模型[5-6]对中压配电网典型接线模式进行评估，选出最适合当地供电的典型接线模式作为目标网架；最后根据城市负荷发展情况，研究同步城市发展的中压配电网接线模式过渡方式，从而实现电网与城市的同步发展。

1 改进层次分析法

层次分析法[7-10]（AHP）是一种整理和综合人们主观判断的系统性分析方法。其核心思想是通过建立清晰的层次结构来将复杂的问题条理化，并引入测度理论，通过对各指标间重要性的相互比较，构建判断矩阵，求解各指标所占权重，量化综合评价指标。为避免人为主观因素造成评价结果的偏差，本文首先运用改进的层次分析法[11-12]初步确定指标权重，然后运用熵权法对权重系数进行修正，详细修正方法可参考文献[13]。

2 复合模糊物元评估模型

模糊物元分析[14-16]所描述的事物M及其特征C和模糊值x组成模糊物元R=（M，C，x）。若事物M有m个特征C1，C2，…，Cm及相应的量值x1，x2，…，xm，则R称为m维模糊物元。若n个事物的m维物元组合在一起便构成n个事物的m维复合模糊物元Rnm，公式如下所示：

式中，Rnm为n个事物的m个模糊特征的复合物元；Mn为第n个事物（n=1，2，…，n）；Cm为第m个特征（m=1，2，…，m）；xnm为第n个事物第m个特征对应的模糊量值。

2.1 复合模糊物元隶属度矩阵原则

将模糊物元矩阵引入从优原则变换为隶属度矩阵。从优原则一般采用以下两种模式：

1）模式一

2）模式二

模式一、模式二中xnm是第n个方案第m项指标的量值，μnm是对应指标的从优隶属度，μ0为常数值。

2.2 关联系数计算方法

关联函数 ξ(x)与隶属函数 μ(x)两者是等价的。通过隶属度和关联系数间的相互变换，得出相应的关联系数，即

式中，ξnm表示第n个方案与标准方案间第m项指标的关联系数。

2.3 确定关联度相量

在关联系数矩阵中每一种接线模式都有m个关联系数，除非某种接线模式所有的关联系数明显优于其他方案，否则从关联系数矩阵中难以看出哪个方案最优。如果能够把每种接线模式的m个关联系数集中到一个值，比较起来就容易了。

本文以关联度 Kn表示典型接线模式中所有关联系数的集中程度。以Rw表示每种接线方式各评价指标的权重复合物元，以Rk表示由m个关联度组成的关联度复合模糊物元，采用加权平均处理，则有Rk=Rw◦Rξ（◦表示运算符），常用计算方法有5种，本文采用其中的M = (·,+) 运算。在这种情况下，所有的权重都参与运算，关联度包括所有因素的共同作用，即

2.4 最优关联度

求出关联度之后，需要对关联度进行比较，从而获得最符合要求的解。最常用的比较原则是最大关联度原则，从各个事物的关联度中找出最大值；结合实际情况，本文选择最大关联度中最大的两个，即

1）选出关联度中最大值

2）中间代数计算值

当K1*-Kn=0时（n=1，2，…，n），则Kn不参与运算。

3）计算关联度中第二大值

式中，K1*、K2*所对应的典型供电模式就是该城市的中压目标网架；K*为中间代数值。

3 中压配电网典型接线模式评估及目标网架确定

3.1 中压配电网典型接线模式简介

1）架空线路典型接线模式[17-18]

（1）单辐射接线

单辐射接线模式如图1（a）所示，其优点是结构简单，运行维护方便，投资小，新增负荷方便；缺点是若发生故障影响范围大，供电可靠性差。

（2）单联络接线

单联络接线模式可分为站内单联络、站间单联络，分别如图1（b）、图1（c）所示。单联络优点是结构简单清晰，运行较为灵活，若线路故障或电源故障时，在线路负荷允许的条件下，则可通过联络线路进行转接负荷，满足N-1校验，供电可靠性高；缺点是由于考虑线路别用容量，线路负载率仅为单辐射线路的1/2，故线路投资比单辐射接线模式高。

（3）多分段适度联络

多分段适度联络本文主要考虑两分段两联络接线模式以及三分段三联络接线模式。两分段两联络接线模式、三分段三联络接线模式分别如图1（d）、图1（e）所示，两分段两联络接线模式线路负载率可达66.67%，三分段三联络接线模式线路负载率可达75%，架空线路利用率较高，满足N-1校验，供电可靠性高；缺点是由于线路间建有联络线，增加了线路投资。

图1 架空线路常见典型接线模式

2）电缆线路典型接线模式

（1）单射接线

单射接线模式类似于架空线的单电源线辐射接线，其优点就是结构简单清晰，运行较为灵活，经济投资小，方便连接新增负荷；缺点是电缆故障多为永久性故障，故障影响时间长，范围较大，供电可靠性较差。

（2）单环网接线

单环网接线模式可分为站内联络单环网、站间联络单环网，分别如图2（a）、图2（b）所示。该接线模式优点是结构简单清晰，运行较为灵活，可靠性较高；缺点是投资相对较大。

（3）双环网接线

双环网接线模式如图2（c）所示，该接线模式是电缆单环网的组合，其优点是具有很高的供电灵活性和可靠性，可满足重要用户双电源供电需求；缺点是投资较大。

（4）三双接线

三双接线模式如图2（d）所示，该接线模式指的是双电源、双线路和双接入。该接线方式供电可靠性高，缺点是投资大。

图2 电缆线路常见典型接线模式

3.2 典型接线模式评估及目标网架确定

1）指标构建以及权重系数

中压配电网典型接线模式评估指标体系的构建，①采取频度分析法，从国内外有关接线模式评估的相关文献中，选取出现频率比较高的指标；②通过专家决议法，选取指标，建立评估指标体系。本文共选取4个一级指标分别为经济性指标、可靠性指标、可实施性指标以及可发展性指标，其中经济性指标下设4个二级指标，可靠性指标下设3个二级指标，可实施性下设6个二级指标，可发展性下设4个二级指标，共计17个二级指标。具体指标以及权重系数详见表1。

表1 中压配电网典型接线模式评估指标及权重系数表

2）接线模式各项指标值以及复合模糊物元矩阵

以架空线路接线模式为例：方案一为单辐射接线模式，方案二为单联络接线模式，方案三为两分段两联络接线模式，方案四为三分段三联络接线模式。其在复合模糊物元中的意义可理解为：每一种接线方式代表一种事物，即 n=4；二级指标即事物的特征；二级指标的数量为事物的维数，即m=17；所以架空线路典型接线模式评估可表示为4个事物的17维复合模糊物元矩阵R4-17JK。接线模式各项指标值详见表2（取值需考虑当地城市实际情况）。

表2 架空线路典型接线模式各项指标

3）隶属度矩阵

架空线路典型接线模式隶属度矩阵为

4）关联度矩阵

架空线路典型接线模式关联度矩阵为

5）关联度矩阵

架空线路典型接线模式关联度向量为

6）最优关联度

（1）选出关联度中最大值

（2）中间代数计算值

K1*-K2=0，所以K2不参与运算。

（3）计算关联度中第二大值

7）结论

通过评估计算，最终架空线路选用K1*所对应的单联络接线模式以及 K2*所对应的两分段两联络接线模式。同理，电缆网选用单环网接线模式以及双环网接线模式。

4 中压配电网典型接线模式过渡方案

4.1 架空网过渡方案[19-20]

在某城市配电网负荷发展的初期，负荷较小，为保障供电可靠性，采用站内单联络接线模式或站间单联络接线模式，当负荷达到一定规模、超出两条线路50%负载率时，可与其他变电站线路建立联络，过渡为两分段两联络接线模式，线路负载率可达到67%，满足新增负荷需求，供电可靠性高。

4.2 电缆网过渡方案

在城市发展规模较小的初期，负荷较小，为保障供电可靠性，根据该区域电源布点情况形成电缆线路站内联络单环网接线模式或站间联络单环网接线模式，如图 2（a）和（b）所示，此时两条线路的负载率都不应超过50%。城市负荷发展过程受较多因素影响，可以随着负荷发展建立第二环网（线路负载率为 50%），如图 2（c）所示，以满足负荷发展需求。

5 结论

本文首先构建配电网网架模式评估指标体系；然后运用复合模糊物元评估模型对中压配电网典型接线模式进行评估，选出最适合当地供电的典型接线模式架空线路为单联络接线模式、两分段两联络接线模式，电缆线路为单环网接线模式、双环网接线模式；最后架空网以单联络、两分段两联络为目标网架，电缆网以单环网、双环网为目标网架，研究同步城市负荷发展的中压配电网接线模式过渡方式，并给出过渡方案。

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Study on the Connection Mode Transition of the Medium Voltage Distribution Network in the Synchronous City Development

Jia Xuan1Chen Fengyin1Wang Lin1Ji Chuanliu2Yuan Zairen2
(1.State Grid Liaocheng Power Supply Company,Liaocheng,Shandong 252000; 2.Shandong Electric Power Technology Co.,Ltd,Ji’nan 250000)

At first,this paper builds medium voltage distribution network model evaluation index system.Then the paper composite fuzzy matter meta evaluation model to carry on the evaluation of typical connection modes of medium voltage distribution network,to select the most suitable for typical power supply modes of local city power supply as the target net; distant view target to target grid,according to the development situation of the urban load study simultaneous urban development medium voltage distribution network connection modes transition.

index system; compound fuzzy matter element; simultaneous development; transition mode

国网山东省电力公司科技项目资助（2015A-91）

贾 轩（1987-），男，山东省聊城市临清人，研究生，工程师，主要从事配电网规划管理工作。