1、第 42卷 第 12期 电力系统保护与控制 Vol.42 No.12 2014年 6月 16日 Power System Protection and Control Jun. 16, 2014 基于N-1和负荷特性的配电网最大接入容量研究 刘胜利1,陈建华2，曹 阳3，陈刚国4(1.国网浙江平湖市供电公司,浙江 嘉兴 314200; 2.深圳抽水蓄能电站建设管理局, 广东 深圳 518115； 3.国网浙江省电力公司，浙江 杭州 310027；4. 国网嘉兴供电公司，浙江 嘉兴 314200） 摘要：分析配电网自动化管理系统（ open2000）监测数据,发现配电网线路平均负载率偏低,一些线
2、路处于轻载或空载状态,配电网冗余度过高、整体利用率低,资源浪费,但同时又有部分配电网线路处于重载状态,不满足 N-1准则要求,影响电网可靠运行。针对以上问题,研究出了基于 N-1和负荷特性的配电网最大接入容量。对规范配电网线路接入的配电变压器总容量,使配电网经济运行、负载率合理,并满足 N-1准则的要求有重要参考价值。同时也可作为对现有运行的配电网接入容量合理性的校验标准。 关键词： N-1；负荷特性；负载率；配电网；最大接入容量 The largest access capacities analysis of distribution grid based on N-1 and the l
3、oad characteristics LIU Sheng-li1, CHEN Jian-hua2, CAO Yang3, CHEN Gang-guo4(1. State Grid Zhejiang Pinghu Power Supply Company, Jiaxing 314200, China; 2. Shenzhen Pumped Storage Power Station Construction and Administration Bureau, Shenzhen 518115, China; 3. State Grid Zhejiang Electric Power Compa
4、ny, Hangzhou 310027, China; 4. State Grid Jiaxing Power Supply Company, Jiaxing 314200, China) Abstract: This paper analyzes the monitoring data of distribution automation management system (open2000) and finds that the average line load rate of distribution grid is low, some of the lines are in the
5、 light load or no-load condition, distribution grid redundancy is too high, the overall utilization is low, and the resource is wasted, but while there are parts of the distribution grid line is overloaded, which can not meet the N-1 standard requires and affect the grid reliable operation. To solve
6、 the above problems, this paper develops the maximum distribution grid access capacities based on N-1 and load characteristics. It has important reference value to regulate the total capacity of distribution transformer accessing distribution line, guarantee economic operation of distribution grid a
7、nd reasonable load rate, and meet the requirements of N-1 criterion. It also can be regarded as a calibration standard for access capacity rationality of existing distribution grid. Key words: N-1; load characteristics; load factor; distribution grid; maximum access capacity 中图分类号： TM71 文献标识码：A 文章编号
8、： 1674-3415(2014)12-0126-050 引言 配电网（本文所指配电网为 10 kV 中压配电网）是电网中直接向用户供电的部分， 且规模庞大，故其可靠和经济运行至关重要。分析国网平湖市供电公司配电网自动化管理系统（ open2000）监测数据,发现配电网线路平均负载率偏低， 一些线路处于轻载或空载状态， 配电网整体利用率低 ， 资源浪费，但又有部分配电网线路处于重载状态 ， 不满足 N-1准则要求，影响电网可靠运行。而配电网负载率与其接入的配电变压器总容量（各配电变压器额定容量之和）密切相关。目前有较多文献研究配电网，文献1对配电网可靠性算法进行了研究，文献2 -4对配电网评价
9、方法和负荷预测方法进行了研究，文献5-8 对配电网经济运行模糊评价、可控性评估和接线方式评估进行了研究， 文献9-12 对已知负荷下配电网最大供电能力作了相关研究。各类文献对配电网很多方面作了相关研究 ， 但对其接入的配电变压器总容量却没有相关研究， 仅有文献13 对各电压等级接入的配电变压器最大总容量作了原则性规定， 但其没有根据负荷特性的不同和 N-1 准则的要求， 分明别类地明确配电网线路接入的配电变压器最大总容量。综上所述， 有必要对不同负荷特性下配电网线路接入的配电变压器最大总容量进行研究 ,刘胜利，等 基于 N-1 和负荷特性的配电网最大接入容量研究 - 127 - 规范配电网线路
10、配电变压器总容量的接入，使配电网经济运行、负载率合理、并满足 N-1 准则的要求。 1 最大接入容量理论简介 1.1 配 电网线路负载率 配电网线路负载率 T定义为 maxNcosPTS = （ 1） 式中： Pmax为线路实际最大负载（ kW）；SN为线路额定输送容量 （kVA ） ,与线路型号、架设或敷设方式、环境条件有关； cos为功率因素，文献14 第 7、8 条规定 10 kV电压等级功率因素要达到 0.95。 线路实际最大负载Pmax定义为 max Ncos iPS K （2 ） 式中： SNi为线路接入的配电变压器总容量（各配电变压器的额定容量之和）；cos 定义与式（1 ）相同
11、；K 为线路主线最大负荷同时系数， 该系数以 配电变压器额定容量为基础，综合各配电变压器最大负荷出现时间时的线路最大负荷计算系数。 1.2 配电网线路接入的配电变压器总容量 综合式 (1)和式 (2)得出配电网线路接入的配电变压器总容量 SNi为 NNiTSSK （3 ） 式中， SN在线路型号、架设或敷设方式、环境条件给定的情况下， 为一定值。各种型号线路 SN如表 1表 4所示。 表 1 10 kV 电力电缆线路额定输送容量 Table 1 The rated of 10 kV power transmission capacity of cable lines 电压等级kV YJV22-
12、 8.7/15kV-3 mm2允许持续最大载流量/ A 额定输送 容量 SN/kVA 允许持续最大载流量选取条件 载流量选取依据 10 25 103 1787 导体最高工作温度 90 度 ,环境温度 40 度 ,空气中敷设,单层 6 根并排校正系数取0.8(考虑到变电所电缆层电缆间的距离均较紧密, 校验系数取极小值） 文献15表C.0.3、表D.0.1、表D.0.4、表D.0.5 10 35 127 2198 10 50 146 2520 10 70 179 3092 10 95 221 3825 10 120 254 4397 10 150 287 4969 10 185 330 5719
13、10 240 385 6667 10 300 442 7650 10 400 517 8954 表 2 10 kV 架空绝缘线路额定输送容量 Table 2 The rated of 10 kV transmission capacity of overhead insulated lines JKLYJ 10 kVmm2允许持续最大载流量 /A 额定输送容量SN/kVA 允许持续最大载流量选取条件 载流量选取依据 10 25 122 2 112 导体 最高工作温度90,环境温度 40。 文献16表C2、表C3 10 35 149 2 584 10 50 180 3 120 10 70 227
14、 3 924 10 95 277 4 791 10 120 320 5 547 10 150 367 6 351 10 185 423 7 328 10 240 503 8 715 10 300 581 10 071 表 3 10 kV 架空铝钢绞线线路额定输送容量 Table 3 The rated of 10 kV transmission capacity of overhead aluminum strand line 电压等级 / kV LGJmm2允许持续最大载流量/A 额定输送容量SN/kVA 允许持续最大载流量选取条件 载流量选取依据 10 25 145 2 511 导体最高工
15、作温度90,环境温度 40 文献17 10 35 175 3 031 10 50 215 3 723 10 70 260 4 503 10 95 315 5 455 10 120 390 6 754 10 150 450 7 794 10 185 520 9 006 10 240 630 10 911 10 300 720 12 470 表 4 10 kV 架空铝绞线线路额定输送容量 Table 4 The rated of 10 kV transmission capacity of overhead aluminum wire line 电压等级/kV LJmm2允许持续最大载流量/A 额
16、定输送容量SN/kVA 允许持续最大载流量选取条件 载流量选取依据 10 25 145 2 511 导体最高工作温度90,环境温度 40 文献17 10 35 175 3 031 10 50 200 3 464 10 70 280 4 849 10 95 335 5 802 10 120 395 6 841 10 150 450 7 794 10 185 515 8 919 10 240 610 10 565 10 300 705 12 210 - 128 - 电力系统保护与控制 T 的取值根据文献 185.8.3 条和文献 194.2 条的 N-1 准则 ， 定义为 1NTN= （ 4） 式
17、中：N 为同一环网中线路回数， 即当线路为手拉手或单环网线路的 2联络时 N 2，为 3联络时 N=3，双环网的 4 联络时 N=4，如表 5所示 。 表 5 T的最大取值 Table 5 Maxium values of T 线路联络数 N T的最大取值 2 2 50% 3 3 67% 4 4 75% 综上所述， 线路负载率T 和额定输送容量SN在一定的条件下为已知， 要研究配电线路接入的配电变压器总容量 SNi,研究出K 的取值即可。 2 最大接入容量研究及成果 当前电网建设处于过渡期，配电网网架多为 2联络， 按文献 13条文说明 7.2.4 条， T最大取值宜为 50。线路额定输送容量
18、 SN可根据其型号在表1表 4 中查得。K 的取值与负荷特性 ,接入的配电变压器数量相关, 目前没有相关文献对K 的取值有规定或建议值 ， 研究 K的取值是本文的关键任务。根据式（ 2）可得出K 的计算公式为 maxNcosiPKS （ 5） 根据 国网浙江平湖市供电公司 2013 年运行且带负载的 163 条 10 kV线路的最大负荷和 线路接入的配电变压器总容量，按式（ 5） 计算得出各条线路的 主线最大负荷同时系数 K。先按工业，工业、居民生活、商办（工业装机大于 50）混合， 居民生活, 居民生活、工业、商办（居民生活装机大于 50）混合， 商办 ， 居民生活、商办（居民生活装机大于5
19、0）混合 等 6大类负荷特性对 163 条 10 kV线路进行一级归类；再将各类负荷特性的 10 kV线路，根据 接入的配电变压器 数量区间进行二级归类。比较负荷特性和接入的配电变压器 数量区间相同的线路的同时系数大小，取最大值，即为该类线路的主线最大负荷同时系数 Kx。 x x1 x2 x3 xnK KKK Kmax , （ 6） 式中： Kx1Kxn为同一负荷特性和接入的配电变压器数量 区间下各线路的主线最大负荷同时系数。 根据上述方法研究出各负荷特性下配电网线路接入的配电变压器（表 6中简称配变）数量区间与K的关系如表 6。 表 6 同时系 数 K Table 6 Meanwhile c
20、oefficient K 序号 负荷 特性 配变数量区间 同时 系数 K 备注 1 工业 1 1 29 0.9 10 户以上 0.65 2 工业、居民生活、商办（工业装机 大于 50 ）混合 12 户及以下 0.85 13-24 0.8 25-36 0.7 37-60 0.65 61 户以上 0.5 3 居民生活 3 户及以下 0.55 根据文献20配电变压器负载率取65%折算后。 49 0.53 1018 0.48 19 户以上 0.43 4 居民生活、工业、商办（居民生活装机大于 50 ）混合 18 户及以下 1 1960 0.6 61 户以上 0.45 5 商办 全部户数 0.8 6 居
21、民生活、商办（ 居民生活装机大于 50 ）混合 9 户 以下 0.91 1018 0.63 1936 0.51 37 户及以上 0.22 根据表 6 的 同时系数按公式（3 ）和表 1表 4的线路额定输送容量计算出各类负荷特性的配电网线路各主要型号线路接入配电变压器的总容量最大值 SNi如表 7。 根据以上研究结果可知,以上 6大类不同负荷特性下配电网线路接入的配电变压器最大总容量按表7 所列的容量控制 ,即可使配电网经济运行、负载率合理、并满足 N-1准则的要求。远景配电网建设成熟形成 4 联络后，即使线路截面积不改造 ,在满足N-1 要求时，负债率 T可提升至 75%，也可满足远景负荷自然
22、增长的需求。 3 算列 某城市住宅片区有若干个住宅小区, 该片区内配电变压器单台容量为 630 kVA， 片区内有 1条配电网线路的型号为 YJV22-8.7/15 kV-3*400 mm2和JKLYJ 10kV 240mm2组合， 计算该线路最大接入多少台配电变压器, 可使该线路负载率 接近于 50%。 刘胜利，等 基于 N-1 和负荷特性的配电网最大接入容量研究 - 129 - 表 7 某一型号线路接入配电变压器的总容量最大值 SNi（线路负载率 T=0.5） Table 7 A model line access with the total capacity of maximum SN
23、i(load rate T=0.5) 主干线导线型号 T=0.5 时, SNi（kVA ） SN/kVA 负荷特性 配变数量 K YJV22-8.7/、15kV-3*400 mm2和JKLYJ 10 kV240 mm2组合 YJV22-8.7/15kV-3*400mm2和LGJ -240 mm2组合,YJV22 -8.7/15 kV-3*400 mm2和LJ-240 mm2组合 YJV22-8.7/15 kV-3*300 mm2和 JKLYJ10 kV240 mm2组合 ,YJV22-8.7/15 kV-3*300 mm2和LGJ -240 mm2组合 ,YJV22-8.7/15kV-3*30
24、0 mm2和LJ -240 mm2组合,YJV22 -8.7/15 kV-3*300 mm2和LGJ -185 mm2组合 ,YJV22-8.7/15 kV-3*300 mm2和LJ -18 5mm2组合 8715 8954 7650 工业 1 1 4358 4477 3825 29 0.9 4842 4974 4250 10 户以上 0.65 6704 6888 5885 工业、居民生活、商办（工业装机大于 50）混合 12 户及以下 0.85 5126 5267 4500 1324 0.8 5447 5596 4781 2536 0.7 6225 6396 5464 3760 0.65 6
25、704 6888 5885 61 户以上 0.5 8715 8954 7650 居民生活 3 户及以下 0.55 7923 8140 6955 49 0.53 8222 8447 7217 1018 0.48 9078 9327 7969 19 户以上 0.43 10134 10412 8895 居民生活、工业、商办（居民生活装机大于 50）混合 18 户及以下 1 4358 4477 3825 1960 0.6 7263 7462 6375 61 户以上 0.45 9683 9949 8500 商办 全部户数 0.8 5447 5596 4781 居民生活、商办（居民生活装机大于 50）混合
26、 9 户以下 0.91 4788 4920 4203 1018 0.63 6917 7106 6071 1936 0.51 8544 8778 7500 37 户及以上 0.22 19807 20350 17386 经查表 7 并计算得配电变压器总容量为 9078 kVA 时 ,配电变压器数量为 9078/630=14,14 处于接入数量 1018 这一区间， 所以线路最大接入 14 台配电变压器 ,可使该线路负载 率 接近于 50%。 参考文献 1 聂雅卓 , 周步祥, 林楠 , 等 . 考虑转供容量约束的配电网马尔可夫可靠性算法 J. 电力系统保护与控制 , 2011, 39(13): 5
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43、目分析。 基于N-1和负荷特性的配电网最大接入容量研究作者： 刘胜利， 陈建华， 曹阳， 陈刚国， LIU Sheng-li， CHEN Jian-hua， CAO Yang， CHEN Gang-guo作者单位： 刘胜利,LIU Sheng-li(国网浙江平湖市供电公司,浙江 嘉兴,314200)， 陈建华,CHEN Jian-hua(深圳抽水蓄能电站建设管理局,广东 深圳,518115)， 曹阳,CAO Yang(国网浙江省电力公司,浙江 杭州,310027)， 陈刚国,CHEN Gang-guo(国网嘉兴供电公司,浙江 嘉兴,314200)刊名： 电力系统保护与控制英文刊名： Power System Protection and Control年，卷(期)： 2014(12)引用本文格式：刘胜利.陈建华.曹阳.陈刚国.LIU Sheng-li.CHEN Jian-hua.CAO Yang.CHEN Gang-guo 基于N-1和负荷特性的配电网最大接入容量研究期刊论文-电力系统保护与控制 2014(12)
