论文部分内容阅读
【摘要】随着用电负荷的不断扩大，电网科学规划的重要性越来越明显，文章基于差异化视角对电网规划技术进行了分析，具有一定的参考价值。
【关键词】差异化；电网规划
【中图分类号】TM715
【文献标识码】A
【文章编号】1672—5158（2012）10-0248-02
电力建设，规划先行。为了提高电力建设经济效益，避免随意建设带来资源浪费和经济损失，科学的电网规划设计日益显得重要。电网规划的目的是通过合理的规划，建设网络坚强、结构合理、安全可靠、运行灵活、节能环保、经济高效的电网，不断提高电网供电能力和电能质量，以满足社会发展和经济增长对电力供应的需求，而传统的电网规划往往无法实现以上目标，需要针对电网发展现实，创新电网规划技术，建设科学的配电网络，基于此，笔者分析基于差异化视角的电网规划技术，具有一定的参考。
1 差异化电网规划基本思想
“电网差异化规划”思想于2008年出。电网差异化规划设计的目的就是为了提高电网抵抗自然灾害的能力，努力降低严重自然灾害对电力系统造成的损失，并使被自然灾害破坏的电力系统能够尽快恢复，同时力求经济合理。2008年初，我国南方部分多个省份出现了罕见的雨雪冰冻天气，恶劣的天气致使广大区域的电力线路严重覆冰并造成大面的输电线路倒塔事故。这次冰灾，使湖南、贵州、江西和浙江等地的电力系统严重受损，电力供应大面积、长时间中断，并引发京广铁路广东至湖南段的长时间瘫痪，极大地干扰了社会的正常秩序和广大人民的正常生活，造成的经济损失非常巨大。这次冰灾，全国受损停运电力线路36056条，变电站1933座，170个县供电中断，电网直接经济损失超过180亿元。
分析表明，这次冰灾导致大量输电线路损坏的主要原因是导线覆冰大大超过了设计标准。所以，要提高输电线路抵抗自然灾害的能力，就要提高设计标准。然而，电力系统是极其庞大的，电网的覆盖面非常广，全面提高输电线路的设计标准意味着巨大的经济投入。因此，如何在提高电网抵抗自然灾害能力的同时保证经济合理是一个非常值得研究的课题。
在此背景下，电网差异化规划思想应运而生，电网差异化规划基本思想是在满足可靠性和经济性综合要求的情况下突出重点，对重要电源送出线路、战略性输电线路、骨干网架、高危和重点用户的供电线路等进行差异化设计，在发生超过一般输电线路设防标准的严重自然灾害情况下，能够保持各电压等级核心骨干网架、战略性输电通道、重要负荷供电线路等重要线路的安全稳定运行。
根据国家电网公司修订后的企业标准和电网差异化规划指导意见，普遍提高国家电网公司输电线路的设防等级，35kV～330kV电网灾害设防标准由15年一遇提高到30年一遇，500kV电网设防标准将由30年一遇提高到50年一遇，750kV电网和正在建设的特高压电网的防灾设计标准提高到了100年一遇，重要输电线路在上述基础上再提高1～2个设防等级。
2 差异化电网规划方法
电网差异化规划的概念刚提出不久，有关电网差异化规划的技术方法亟待研究。在此，文章从重要输电线路确定、差异化电力平衡和核心骨干网架设计三个方面阐述电网差异化规划设计的具有步骤和方法。
2.1 重要输电线路确定
电网差异化规划就要紧抓“技术先进、经济合理、重点突出”这三条原则，在发生超过一般线路设防标准的严重自然灾害情况下，能够保持各电压等级核心骨干网架、战略性输电通道、重要负荷供电线路等重要线路的安全稳定运行。根据差异化规划设计的基本思想，一个电网的所有线路被分为“普通线路”和“重要线路”两个子集，重要线路的设防等级比普通线路提高1～2个等级。因此，差异化规划设计的第一个步骤是确定重要线路。重要输电线路包括一下几个方面的线路：
（1）保持核心骨干网架的输电线路。设想遭到自然灾害严重破坏后，整个电网的普通线路全部损坏，只剩下重要线路、通过重要线路并网的发电厂和通过重要线路供电的用户。这样，“发电厂——重要线路——重要用户（包括高危用户）”形成了一个规模较小的“坚强电力系统”，这个“坚强电力系统”的网架即为核心骨干网架。对于一个具体的电力系统，核心骨干网架可能是一个整体，也可能是几个小电网。因此，保持核心骨干网架的输电线路一定是重要线路。
（2）重要发电厂的送出线路和电源线路。为了保证向重要用户供电，必须要有电源，因此，系统内重要的发电厂送出线路一定是重要线路。对于缺乏电源的受端电力系统，重要的电源进线一定是重要线路；对于有大量电力富裕的供端电力系统，为了向外网供电，电力送出线路也一定是重要线路。
（3）战略性输电通道。战略性输电通道是指那些输送容量大、对整个电网有重要意义的输电线路。例如，大型电厂的送出线路、跨区联网线路以及跨国输电线路等为战略输电通道。战略输电通道一定是重要线路。
（4）重要负荷的供电线路。实行差异化设计，就是要在遭受自然灾害破坏后，仍能向重要负荷（包括高危负荷）供电，因此，重要负荷的供电线路一定是重要线路。
（5）损坏后会产生严重后果的输电线路。跨越铁路、跨越大桥等的输电线路，损坏后可能会引发铁路或交通要道中断，产生严重后果，因此也应该作为重要线路考虑。
（6）某些抢修困难的输电线路。那些输电容量较大，沿线交通不便，抢修困难的输电线路应该作为重要线路考虑。此外，在确定重要线路时，还应注意两点：其一是，包含在核心骨干网架中的变电站至少要有一条进线；其二是，核心骨干网架在运行时，不应出现过负荷现象。
2.2 差异化电力平衡
差异化电力平衡需要完成两个任务，即重要用户的负荷预测和灾害后“坚强电力系统”的电力平衡。
重要用户的负荷预测与常规的负荷预测相似，可采用多种方法进行。最好能够通过三种不同的方法预测，综合后得出比较准确的预测结果。 由于自然灾害后仍然存活的“坚强电力系统”是个应急方案，因此，在差异化电力平衡中只需作电力平衡而不作电量平衡。差异化电力平衡要考虑全网电力平衡和分电压等级平衡，并以分电压等级电力平衡为主。以某电网为例，分电压等级的电力平衡过程如图1所示。
图1中，每个电压等级的电力必须平衡，在忽略网损的情况下，某等压等级发电厂的出力加上该电压等级的外网输入功率和上一电压等级传送下来的功率应该等于该电压等级的负荷功率。对于“坚强电力系统”的电力平衡，只考虑重要负荷功率，发电厂也只考虑大容量发电厂和重要发电厂（在灾害情况下，容量不大的发电厂也可能成为重要发电厂）。需要说明的是，阜新电网是典型的供端系统，其220千伏电压等级的电源功率很大，因此，由500千伏电压等级传送下来的功率为负，外网从200千伏电压等级输入的功率也为负。
2.3核心骨干网架的规划
从前文知，假设电力系统在严重自然灾害破坏后，所有普通线路都已损坏，剩下的重要线路、重要发电厂和重要用户构成一个“坚强电力系统”。这个规模较小的“坚强电力系统”的网架即为核心骨干网架。因此，从这个“坚强电力系统”来看，核心骨干网架的设计步骤和方法与常规电力系统的规划设计一样。一般要经过负荷预测、变电站布点和变电容量选择、网架结构设计、电气计算分析（包括潮流计算、短路计算和N-1校验）、方案优化等阶段。但是，从遭受灾害前的大电力系统看，上述“坚强电力系统”实际上是整个系统的一组成部分，是嵌入其中的“坚强子系统”。因此，这个“坚强的子系统”又应该纳入整个系统进行规划。这样，核心骨干网架的规划设计需要兼顾“大”、“小”电力系统，设计过程比常规电力系统规划设计要复杂的多，整个规划过程需要多次交叉反复。
本文提出从“小”到“大”的嵌套式电网差异化规划设计流程，如图2所示。
图2中，S表示“坚强电力系统”的规划设计步骤，L表示整个电力系统的规划设计步骤。Y1代表“坚强电力系统”第一个规划设计过程结束，Y2表示整个电力系统规划设计过程结束。
3 结语
经过以上分析，在电网规划实践过程中，可以大致按以下步骤执行：确定超高压和特高压电网；确定大型电源输电通道；选择能包含所有最高等级变电站的最小网络；选择各种运行方式下的流过潮流大的线路。整个过程较为简单，且顾忌了目前电网发展实际，在今后的电网规划实践过程中，可参考应用。
参考文献
[1]方向晖.中低压配电网规划与设计基础[M].北京：中国水利水电出版社，2004
【关键词】差异化；电网规划
【中图分类号】TM715
【文献标识码】A
【文章编号】1672—5158（2012）10-0248-02
电力建设，规划先行。为了提高电力建设经济效益，避免随意建设带来资源浪费和经济损失，科学的电网规划设计日益显得重要。电网规划的目的是通过合理的规划，建设网络坚强、结构合理、安全可靠、运行灵活、节能环保、经济高效的电网，不断提高电网供电能力和电能质量，以满足社会发展和经济增长对电力供应的需求，而传统的电网规划往往无法实现以上目标，需要针对电网发展现实，创新电网规划技术，建设科学的配电网络，基于此，笔者分析基于差异化视角的电网规划技术，具有一定的参考。
1 差异化电网规划基本思想
“电网差异化规划”思想于2008年出。电网差异化规划设计的目的就是为了提高电网抵抗自然灾害的能力，努力降低严重自然灾害对电力系统造成的损失，并使被自然灾害破坏的电力系统能够尽快恢复，同时力求经济合理。2008年初，我国南方部分多个省份出现了罕见的雨雪冰冻天气，恶劣的天气致使广大区域的电力线路严重覆冰并造成大面的输电线路倒塔事故。这次冰灾，使湖南、贵州、江西和浙江等地的电力系统严重受损，电力供应大面积、长时间中断，并引发京广铁路广东至湖南段的长时间瘫痪，极大地干扰了社会的正常秩序和广大人民的正常生活，造成的经济损失非常巨大。这次冰灾，全国受损停运电力线路36056条，变电站1933座，170个县供电中断，电网直接经济损失超过180亿元。
分析表明，这次冰灾导致大量输电线路损坏的主要原因是导线覆冰大大超过了设计标准。所以，要提高输电线路抵抗自然灾害的能力，就要提高设计标准。然而，电力系统是极其庞大的，电网的覆盖面非常广，全面提高输电线路的设计标准意味着巨大的经济投入。因此，如何在提高电网抵抗自然灾害能力的同时保证经济合理是一个非常值得研究的课题。
在此背景下，电网差异化规划思想应运而生，电网差异化规划基本思想是在满足可靠性和经济性综合要求的情况下突出重点，对重要电源送出线路、战略性输电线路、骨干网架、高危和重点用户的供电线路等进行差异化设计，在发生超过一般输电线路设防标准的严重自然灾害情况下，能够保持各电压等级核心骨干网架、战略性输电通道、重要负荷供电线路等重要线路的安全稳定运行。
根据国家电网公司修订后的企业标准和电网差异化规划指导意见，普遍提高国家电网公司输电线路的设防等级，35kV～330kV电网灾害设防标准由15年一遇提高到30年一遇，500kV电网设防标准将由30年一遇提高到50年一遇，750kV电网和正在建设的特高压电网的防灾设计标准提高到了100年一遇，重要输电线路在上述基础上再提高1～2个设防等级。
2 差异化电网规划方法
电网差异化规划的概念刚提出不久，有关电网差异化规划的技术方法亟待研究。在此，文章从重要输电线路确定、差异化电力平衡和核心骨干网架设计三个方面阐述电网差异化规划设计的具有步骤和方法。
2.1 重要输电线路确定
电网差异化规划就要紧抓“技术先进、经济合理、重点突出”这三条原则，在发生超过一般线路设防标准的严重自然灾害情况下，能够保持各电压等级核心骨干网架、战略性输电通道、重要负荷供电线路等重要线路的安全稳定运行。根据差异化规划设计的基本思想，一个电网的所有线路被分为“普通线路”和“重要线路”两个子集，重要线路的设防等级比普通线路提高1～2个等级。因此，差异化规划设计的第一个步骤是确定重要线路。重要输电线路包括一下几个方面的线路：
（1）保持核心骨干网架的输电线路。设想遭到自然灾害严重破坏后，整个电网的普通线路全部损坏，只剩下重要线路、通过重要线路并网的发电厂和通过重要线路供电的用户。这样，“发电厂——重要线路——重要用户（包括高危用户）”形成了一个规模较小的“坚强电力系统”，这个“坚强电力系统”的网架即为核心骨干网架。对于一个具体的电力系统，核心骨干网架可能是一个整体，也可能是几个小电网。因此，保持核心骨干网架的输电线路一定是重要线路。
（2）重要发电厂的送出线路和电源线路。为了保证向重要用户供电，必须要有电源，因此，系统内重要的发电厂送出线路一定是重要线路。对于缺乏电源的受端电力系统，重要的电源进线一定是重要线路；对于有大量电力富裕的供端电力系统，为了向外网供电，电力送出线路也一定是重要线路。
（3）战略性输电通道。战略性输电通道是指那些输送容量大、对整个电网有重要意义的输电线路。例如，大型电厂的送出线路、跨区联网线路以及跨国输电线路等为战略输电通道。战略输电通道一定是重要线路。
（4）重要负荷的供电线路。实行差异化设计，就是要在遭受自然灾害破坏后，仍能向重要负荷（包括高危负荷）供电，因此，重要负荷的供电线路一定是重要线路。
（5）损坏后会产生严重后果的输电线路。跨越铁路、跨越大桥等的输电线路，损坏后可能会引发铁路或交通要道中断，产生严重后果，因此也应该作为重要线路考虑。
（6）某些抢修困难的输电线路。那些输电容量较大，沿线交通不便，抢修困难的输电线路应该作为重要线路考虑。此外，在确定重要线路时，还应注意两点：其一是，包含在核心骨干网架中的变电站至少要有一条进线；其二是，核心骨干网架在运行时，不应出现过负荷现象。
2.2 差异化电力平衡
差异化电力平衡需要完成两个任务，即重要用户的负荷预测和灾害后“坚强电力系统”的电力平衡。
重要用户的负荷预测与常规的负荷预测相似，可采用多种方法进行。最好能够通过三种不同的方法预测，综合后得出比较准确的预测结果。 由于自然灾害后仍然存活的“坚强电力系统”是个应急方案，因此，在差异化电力平衡中只需作电力平衡而不作电量平衡。差异化电力平衡要考虑全网电力平衡和分电压等级平衡，并以分电压等级电力平衡为主。以某电网为例，分电压等级的电力平衡过程如图1所示。
图1中，每个电压等级的电力必须平衡，在忽略网损的情况下，某等压等级发电厂的出力加上该电压等级的外网输入功率和上一电压等级传送下来的功率应该等于该电压等级的负荷功率。对于“坚强电力系统”的电力平衡，只考虑重要负荷功率，发电厂也只考虑大容量发电厂和重要发电厂（在灾害情况下，容量不大的发电厂也可能成为重要发电厂）。需要说明的是，阜新电网是典型的供端系统，其220千伏电压等级的电源功率很大，因此，由500千伏电压等级传送下来的功率为负，外网从200千伏电压等级输入的功率也为负。
2.3核心骨干网架的规划
从前文知，假设电力系统在严重自然灾害破坏后，所有普通线路都已损坏，剩下的重要线路、重要发电厂和重要用户构成一个“坚强电力系统”。这个规模较小的“坚强电力系统”的网架即为核心骨干网架。因此，从这个“坚强电力系统”来看，核心骨干网架的设计步骤和方法与常规电力系统的规划设计一样。一般要经过负荷预测、变电站布点和变电容量选择、网架结构设计、电气计算分析（包括潮流计算、短路计算和N-1校验）、方案优化等阶段。但是，从遭受灾害前的大电力系统看，上述“坚强电力系统”实际上是整个系统的一组成部分，是嵌入其中的“坚强子系统”。因此，这个“坚强的子系统”又应该纳入整个系统进行规划。这样，核心骨干网架的规划设计需要兼顾“大”、“小”电力系统，设计过程比常规电力系统规划设计要复杂的多，整个规划过程需要多次交叉反复。
本文提出从“小”到“大”的嵌套式电网差异化规划设计流程，如图2所示。
图2中，S表示“坚强电力系统”的规划设计步骤，L表示整个电力系统的规划设计步骤。Y1代表“坚强电力系统”第一个规划设计过程结束，Y2表示整个电力系统规划设计过程结束。
3 结语
经过以上分析，在电网规划实践过程中，可以大致按以下步骤执行：确定超高压和特高压电网；确定大型电源输电通道；选择能包含所有最高等级变电站的最小网络；选择各种运行方式下的流过潮流大的线路。整个过程较为简单，且顾忌了目前电网发展实际，在今后的电网规划实践过程中，可参考应用。
参考文献
[1]方向晖.中低压配电网规划与设计基础[M].北京：中国水利水电出版社，2004