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 load 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 Company, 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 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 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 and 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： 1674-3415(2014)12-0126-05

0 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

T=

PmaxS （1）

Ncos?

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；cosφ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

Pmax＝∑SNicos? 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）；cosφ定义与式（1）相同；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

∑STNi＝

K

SN （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YJV22- 允许持额定输送 允许持续最大载流量kV 8.7/15kV-续最大容量 载流量选取条

选取依 3 mm2 载流量/ A SN/kVA 件 据

10 25 103 1787 导体最高工作10 35 127 2198 温度90度,环10 50 146 2520 境温度40度,文献10 70 179 3092 空气中敷设,[15]表10 95 221 3825 单层6根并排C.0.3、10 120 254 4397 校正系数取表10 150 287 4969 0.8(考虑到变D.0.1、10 185 330 5719 电所电缆层电表10 240 385 6667 缆间的距离均D.0.4、较紧密,校验表10 300 442 7650 系数取极小D.0.5 10

400

517

8954

值）

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

JKLYJ— 允许持续额定输送允许持续载流 10 kV—mm2

最大载流容量最大载流量选量/A S量选取条取依N/kVA 件

据

10

25 122 2 112 10 35 149 2 584 10 50 180 3 120 文献

10 70 227 3 924 导体最高[16]10 95 277 4 791 工作温度表10 120 320 5 547 90°,环境C2、10 150 367 6 351 温度40°。

表10 185 423 7 328 C3

10 240 503 8 715 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

电压允许持额定输送允许持续载流等级/ LGJ—mm2

续最大容量最大载流量选kV 载流量/A S量选取条取依N/kVA 件

据

10 25 145 2 511 10 35 175 3 031 10 50 215 3 723 10 70 260 4 503 导体最高10 95 315 5 455 工作温度文献10 120 390 6 754 90°,环境[17]

10 150 450 7 794 温度 10 185 520 9 006 40°

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

电压允许持额定输送允许持续最载流等级LJ—mm2

续最大/kV 载流量容量大载流量选量选/A SN/kVA 取条件

取依据

10 25 145 2 511 10 35 175 3 031 10 50 200 3 464 10 70 280 4 849 导体最高工10 95 335 5 802 作温度文献10 120 395 6 841 90°,环境10 150 450 7 794 温度 [17]

10 185 515 8 919 40°

10 240 610 10 565 10

300 705

12 210

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T的取值根据文献[18]5.8.3条和文献[19]4.2条的N-1准则，定义为

T=

N?1N

（4）

式中：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

K＝

Pmax

cos∑S （5）

Ni

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50％）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。