配电系统的规划设计-重庆大学版电力系统(第2版)课件.ppt

1,第12章　配电系统的规划设计,2,12.1 　配电系统规划的技术原则和主要内容12.1.1 　技术原则配电网结构的确定是配电网规划设计的主体，应根据规划区的经济状况和负荷情况合理选择和具体确定电压等级、供电可靠性、结线方式、点线配置等技术原则（1）电压等级高压配电网一般选用35～110 kV，中压配电网选10 kV，低压配电网选380/220 V（2）供电可靠性配电网络规划考虑的可靠性是指电网设备停运时，电网对用户连续供电的可靠程度，应满足下列两个目标中的具体规定：,3,1)电网供电安全准则2)满足用户用电的程度配电网络的安全一般采用N-1准则，即：①高压变电所中失去任何一回进线或一组变压器时，必须保证继续向下级配电网供电；②高压配电网中一条线路或变电所中一组降压变压器发生故障停运时，在正常情况下，除故障段外不停电且不允许设备过负荷；③低压电网中当一台变压器或电网发生故障时，应尽快将完好的区段切换至邻近电网恢复供电（3）容载比变电容载比是配电网变电容量（kVA）在满足供电可靠性基础上与对应的负荷（kW）之比值，是宏观控制变电总容量的指标，也是规划设计时布点安排变电容量的依据。

4,容载比是反映配电网供电能力的主要技术经济指标之一容载比过大，电网建设早期投资大；容载比过小，电网适应性差，影响供电①城市电网的容载比一般为：220 kV电网1.6～1.935～110 kV电网1.8～2.1②农村电网因可靠性要求稍低，容载比取值可比上述值适当低一些在变电站投产初期，容载比取值有时大于上述数值（4）电网结构具体配电网结构将在以后的章节中讨论，这里主要说明组成配电网结线要掌握的要点：①各级电压电网的结线应标准化;②高压配电网结线力求简化;③下一级电网应能支持上一级电网5,配电网中性点的运行方式一般规定为：①220 kV直接接地；②110 kV直接接地（必要时也可经电阻、电抗或消弧线电圈接地）；③35 kV、10 kV不接地或经消弧线圈、电阻或电抗接地；④380/220 V直接接地（5）无功补偿配电网无功补偿的原则为：①无功补偿应根据就地平衡和便于调整电压的原则进行配置，可采用分散和集中补偿相结合的方式，接近用户端的分散补偿可取得较好的经济效益，集中安装在变电所内有利于控制电压水平②无功补偿设施应便于投切，装设在变电所和大用户处的电容器应能自动投切。

6,（6）电压调整配电网电压调整的综合措施为：①无功功率就地平衡；②充分利用改变发电机的端电压和变压器分接头调压；③在高峰和低谷负荷时，保证线路末端电压偏移在允许范围内我国国家标准GB 12325《电能质量——供电电压允许偏差》中规定如下：①35 kV及以上供电电压、正负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%；②10 kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%；③220 V单相供电电压允许偏差为-10%~7%（7）短路容量为了取得合理的经济效益，配电网各级电压的短路容量应通过电网设计、运行方式等方面进行控制，使各级电压断路器的开断电流及设备的动热稳定电流得到配合，一般控制在表12.1允许值以内7,表12.1 　不同电压等级电网断路器允许的最大短路电流随着断路器制造水平的提高，短路电流允许值可选择大于表12.1的数据（8）通讯干扰在配电网规划设计中应尽量减少对通信设施的危害及干扰影响，并在规划年限内留有适当裕度这种影响的允许值可参照有关标准12.1.2 　主要内容配电网规划一般应包括以下主要内容：①分析配电网布局与负荷分布的现状；②负荷预测（包括电量与功率预测）；③确定规划各期的目标及电网结构原则和供电设施的标准化；,8,④进行电量和电力（含有功、无功功率）平衡，提出对供电电源点的建设要求；⑤确定变电所的布点和容量；⑥分期对配电网络结构进行整体规划,确定分期建设的工程项目；⑦确定无功补偿容量及其布局；⑧确定调度、通信和自动化等的规模和要求;⑨估算各规划期需要的投资，以及主要设备的规范和数量；⑩估算各规划期末将取得的经济效益和扩大供电能力后的社会经济效益。

12.2电力负荷预测电力负荷预测是配电系统规划设计的基础工作目前，国内外对远景电力负荷预测的方法很多，本节主要介绍直观分析法、需求叠加法、回归分析法、灰色理论法等9,12.2.1 　直观分析法直观分析法所使用的数学公式较简单，它更多地需要根据经验、常识及所掌握的统计资料进行判断性预测常用的直观分析法有以下几种：（1)单耗法由式（12.1）可知，选取适当的单耗Ci，当已知某种产品的产值（产量）规划值Ai时，就可求出规划区某行业的总用电量为（2)增长率法在分析历史资料的基础上，根据未来的发展趋势选择一个适当的电量年平均增长率βw，由下式即可求得目标年n的电量预测值Wn，即,10,（3)弹性系数法在预测规划区的总用电量时，可以考虑采用弹性系数法，即在分析原有历史弹性系数的基础上选择一个远景年的弹性系数Kw，即（4)需用系数法当已知用户的用电设备容量PN时，根据有关设计手册查得同类用户的需用系数KX，则由下式可求出该用户的负荷功率，即（5)面负荷密度法若已知某城市未来城区的面积为A（km2或m2），参照类似城市的面负荷密度（kW/km2），可估算出规划年的负荷功率，即,11,20世纪80年代末，我国部分城市城区的面负荷密度见表12.2。

 表12.2 　我国部分城市城区的面负荷密度/(kW·km-2)如果已知各类建筑物的面积(m2)，也可参照单位面积变压器容量（VA/m2）或单位面积的负荷功率(W/m2)，采用式（12.5）计算出相应的配电变压器容量或负荷功率见表12.3、表12.4 表12.3 　北京各类建筑单位面积变压器容量参考指标/（VA·m-2）,12,表12.4 我国部分城市负荷预测所采用的建筑物面负荷密度等参考指标,13,12.2.2 　分类用电预测的需求叠加法“需求叠加法”是前面介绍的直观分析法的综合，也是日本权威研究机构——日本电力调查委员会常用的电力需求预测方法在配电系统规划的负荷预测中，为了和国民经济发展结构调整相适应，把通常分为8类的用电简化为下面4类：①农业用电称第一产业用电；②工业和建筑业用电称第二产业用电；③地质普查和勘探业、交通运输和邮电通信业、商业饮食物资供销仓储业、其他各类事业的用电统称第三产业用电；④城乡居民生活用电简称“生活用电”详见表12.5（1)第一产业用电量第一产业的用电，是指农林牧渔水利业等生产用电这类用电预测是根据规划区国民经济发展规划（5~15年）中的有关指标，采用单耗法（如万元产值耗电量等）求出规划目标年的产业用电量；或者通过对历史资料的分析，又根据产业未来发展速度，采用年平均增长率法预测用电。

14,表12.5 　国内外分行业用电构成表/(亿kW·h),15,（2)第二产业用电量第二产业用电是指工业和建筑业用电由表12.5可以看出，改革开放以来，我国这类用电的增长速度快，从1980年的1 961亿 kW·h增加到1999年的8 806.5亿 kW·h，年平均增长率达8.2%对于这类用电的预测，一般可根据当地国民经济发展规划中有关项目和指标，采用单耗法(kW·h·t-1，kW·h/万元等)求出规划目标年的这类产业用电量（3)第三产业用电量第三产业是指除工农业以外的产业，主要是商业、金融、科教文化、交通邮电等服务行业从表12.4可以看出，我国近十多年来第三产业用电由15亿 kW·h增加到1 120.4亿 kW·h，年平均增长率25.5%，是四大类用电量中增长速度最快的行业详见表12.616,表12.6 　深圳市1993年供电负荷与国内生产总值的情况根据国内外的发展趋势分析，我国第三产业用电今后还会保持较高的增长速度（4)生活用电量随着国民生活水平的提高，近20多年来的生活用电速度增长很快由表12.5可知，我国居民生活用电从1980年的166亿 kW·h增加到1999年的1 469.8亿 kW·h，年平均增长率12.2%，高于工农业生产用电的增长速度，但低于第三产业的增长速度。

17,农村电气化的水平是不断发展的，实现农村初级电气化后，应有各阶段的标准，我国有关专家已提出了这方面的论证综合各方面的意见提出我国农村电气化分阶段的标准方案见表12.7 表12.7 　我国农村电气各阶段标准主要指标表,18,通过上面反复应用需求叠加法预测出分类用电量Wi的结果以后，选择相应的最大负荷利用小时数Ti, max ，由下式计算出行业的负荷功率Pi, max ，即选择适当的同时率Kt，通过下式求出规划区总的功率P max ，即式中 　m——行业（或子项目）数12.2.3 　回归分析法（1)一元线性回归模型一元线性回归是处理分析x,y两个变量之间线性关系数学，其数学模型为：式中 　y^——预测值，又称因变量的估计值； x——与y有关的自变量； b0,b——回归方程的回归系数19,式(12.8)的关系是通过许多组已知的观测值（或历史数据）xi,yi(i=1,2,…,n)而导出的，b0,b则是通过下面的最小二乘法来估计（2)参数估计例如，某用户的用电量与产值之间的关系有5年的观测数据如表12.8所示，试求其电力负荷与产值的回归方程。

 表12.8 图12.1,20,将xi,yi的关系描绘在图12.1上对应于每一个xi，由方程（12.8）就可确定一个估计值y^=b0+bxi它与实际观测值之差yi-y^i表明，yi与y^i的残差越小，则直线和所有的观测点拟合得越好由于残差有正负之分，为说明其拟合程度，常用残差平方和概念，即所谓最小二乘法，就是使残差平方和Q最小时来确定b0,b的一种方法由式（12.9）可知，Q是b0和b的函数，为使Q最小，取Q/b0=0,Q/b=0，从而解出回归系数的估计值为,21,式中两个变量的算术平均值是：令Sxx,Syy及Sxy分别称为x,y的平方离差及叉乘离差，结合式（12.10）得回归系数为对于上述例题，由式（12.11）、式（12.15）求出回归系数为,22,其回归方程为（3）统计检验在上述求回归方程的过程中，并没有事先假设两个变量之间有线性关系就方法本身而言，即使是平面图上一堆完全杂乱无章的散点，也可以用最小二乘法给它们配一条直线来表示x与y之间的关系。

相关系数R的绝对值不会大于1，一般总是在0～1的范围内变化若|R|=1，说明x与y完全拟合，相关程度最好；当R=0时，说明x与y无关23,对于前面的例题，抽样数n=5，由表12.9查得f=n-2=5-2=3所在行对应的最小相关系数为：当α=0.05或置信度为95%时，R0.05=0.878 3；当α=0.1或置信度为90%时，R0.1=0.805 4按式(12.17)求出该例题的相关系数，即：由此可见，因R0.1≤R≤R0.05，回归方程（12.16）的置信范围是90%～95%，用方程作为预测模型是有实际意义的（4)非线性回归模型在实际问题中，两个变量的内在关系有时并不是线性的，这时选择恰当类型的非线性函数拟合比直线拟合更符合实际情况对于这种非线性回归问题，往往通过变量的变换转化为线性回归问题来求解24,表12.9 　相关系数的临界值Rα表,25,26,图12.2 　双曲线 当非线性曲线的类型不容易从理论与经验确定时，可以根据观测数据点的分布形状与已知函数图形进行比较来选择，下面画出预测技术中几种常用的函数图形，以供参考①双曲线函数令 ，就转化为线性回归y′=b0+bx′，其曲线如图12.2所示。