基于城市特征的配电网单元制规划研究

陈奇, 陈曦寒

江苏省城市规划设计研究院有限公司  江苏南京，邮编：210000

摘要：中压配电网单元往往依据行政区域进行划分，会造成单元负荷分布不合理的情况；以城市规划特征为基础，从历史用电量、用地性质、负荷等级等因素着手，合理划分更细致的配电网单元，并依据地块负荷预测、目标网架等重新整合相关线路，集约通道利用，提高供电的可靠性和经济性。

关键词： 城市规划  负荷预测  配网单元制

0、引言

配网单元制规划对于建设安全、可靠、优质、投资合理、运行维护成本低、电能损耗小的配电网络，具有重要意义，是实现配电网精细化管理的基础。单元制规划可以使城市配电网规划设计更加规范，使配电网实现网络清晰、联络有序、负荷均衡等目标，为后续配电网的施工、改造等提供便利，进一步提升供电服务质量。

1、配网单元划分

配电网单元制规划以城市建设现状和控制性详细规划作为基础，根据各地块的用地性质及发展规划的进行地块分类，按照路网、河流或者山脉等边界划分成各个单元，即由一个或几个街区组成一个供电单元。每个单元内的中压配电独立供电，要求保证各单元内的负荷总量、负荷分布情况合理，最终实现以供电单元作为单位，使用独立馈线的中压网架结构。

1）为获得详细的单元制供电区域划分，要求划分时必须依托变电站供电区域展开，单元制划分属于变电站供电区域细分的一种形式，确保单元的主供电源或者备用电源能够来自不同的变电站或来自同一个变电站的不同母线。

2）单元制供电区域的边界常常以道路、水域、山体作为边界，减少单元在地理上的分割，使单元尽量成团成块；另外，应当保持区内用地性质与负荷类型尽可能一致。

3）为了方便中压组网建设时按照用户用电类型及规模挑选相对可靠且经济实惠的接线方式，划分时控制单元内的远期饱和负荷为1-2万千瓦，尽量避免出现单元负荷差距过大。

4）单元制供电区域的划分在城市规划没有太大改变的环境下，要尽量做到边界固定，通常不对单元供电区作出大幅度的调整，保障供电稳定性。

5）当有新增变电站接入时，仅需要变更单元的电源而不需要改变其中压馈线的接线方式，防止反复的投资，节省成本。

2、地块负荷预测

在配电网单元制规划中，负荷预测需要以地块作为基本元，以空间预测负荷为依据提出目标接线的方式方案，也作为统筹考虑配电网系统构架及设备布局等工作的基础。

对于现状地块进行负荷预测主要采用基于历史用电数据的回归分析法。以历史用电负荷数据作为样本，通过回归分析得到负荷发展的线性方程，从而可以较准确地预测地块未来的负荷增长。

对于规划地块进行负荷预测主要采用基于用地信息的空间负荷密度指标法。首先统计现状负荷情况并详细分析各片区的负荷特性，把负荷特性相同或者相似的归类分析；再求解负荷总量，并根据归纳地块负荷特性，计算出该类地块的负荷密度指标。在进行负荷预测时，将含有各种用地类型的用地信息数据纳入配网规划地理信息图层，乘以各类用地的面积，利用负荷密度可求解出空间负荷总量。

式中，为地块预测负荷（）；为需要系数；为归纳计算得到的负荷密度指标（）；为地块规划容积率，为地块面积（）

对于现状改造地块进行负荷预测采用上述两种方式相结合。根据现状保留部分的负荷数据，结合改造部分的负荷性质和负荷密度指标，综合计算出改造地块未来负荷。

3、目标接线方式

结合配网单元负荷所处的阶段及其归属的供电区，来明确单元所适应的目标接线方式，确保达到安全供电的相关标准。

对于负荷成熟单元，应该立足于当前的配网架构情况，本着最经济改造的思路来对应选择接线方式，充分利用现状线路；对于负荷发展单元，应以规划用地性质和预测负荷为依据，确定单元电源点、网架结构、联络设置等，并预留足够裕量；对于负荷调整单元，应根据地块内现状保留的装机容量以及未来预测负荷，设计目标网架结构，同时结合建设进度，适时采用过渡网架，确保电力容量和实际用电增长相适应。

单元内负荷预测值与目标接线方式对应关系表

单元内负荷	目标接线方式
不大于8000千瓦	电缆单环网/架空线路多分段单联络
大于8000千瓦、小于等于12000千瓦	电缆两供一备接线/架空多分段两联络
大于12000千瓦、小于等于19000千瓦	电缆双环网/架空线路多分段适度联络
大于19000千瓦，小于等于25000千瓦	电缆四供一备接线/架空线路多分段适度联络 考虑拆分原单元以减少负荷
注：当单体负荷密度大且无法分割或者供电可靠性有特别高要求的情况才考虑使用主备接线

4、配电设施布局

配网单元中的开闭所（配电所）一般采取两路电缆进线、6～12路电缆出线，转供容量一般在10000~15000kVA，采用单母线分段带母联，出线断路器带保护，并按配电网自动化要求设计并留有发展余地。

根据上述原则可以利用预测负荷计算配网单元需要的开闭所（配电所）数量。考虑当一路电源失电时另一路电源需承担100%的负荷，负荷的功率因数为0.8，同时系数取0.9，则一个开闭所能承受的负荷为7200~10000kW。

开闭所（配电所）的电源在选择时优先考虑使双回电源来自不同方向的变电站；在变电站布点、通道等条件不具备时可取自同一座变电站的不同母线；在用户较多或负荷较重的地区，亦可考虑建设或预留第三路电源。

开闭所（配电所）的选址位置应按“小容量、多布点、近负荷”的原则，根据供电半径分散设置，不提倡大容量、集中供电方式。同时考虑线路进出便捷，设备运输方便，尽量选择在主要道路的附近，条件时可与建筑物相结合，设在建筑的底层或地下室。

5、电力通道预留

单元制规划过程中，要在梳理、复核现状通道建设和使用情况的基础上，根据目标网架和开闭所布局确定的线路走向，进行中压通道需求规划；中压电力通道应沿市政道路敷设，尽量避免穿越地块，保障路径最优；同时防止出现后期反复拆卸、建设等问题，确保通道的规划与当地的建设、发展等保持一致。

对于现有通道，如果满足其所在单元目标网架的通道需求，尽量保留通道；无法满足所在单元目标网架通道需求的，规划进行改造或新增（如将原有架空线进行入地化改造，从而增加线路容量），对于无改造条件的路段，修改通道路径或与其他路段的通道合并。

对于现状没有通道或现状通道与规划冲突需要重建的，应随道路建设同步实施，并留有充足裕度，按管线综合要求布置，与其他管线相协调。

通道预留的数量应与该路段规划的通道需求数量相对应，并预留一定的裕度。某段道路的通道需求数量=每个配网单元在该道路上的通道需求数量之和+裕度=现状通道数量+需新增通道数量

目前，常用的中压通道建设方式仍以架空通道或者埋地电缆通道为主。架空中压电力通道由于受杆塔体积和安全距离的限制一般一基杆塔可架设1-6回线路，容量相对较少；埋地电缆通道则可以容纳更多回线路，输送容量的适应性强，自然条件和周围环境对电缆的影响较小，供电可靠性高，配合环网柜、分接箱等设备可进行多线路联络，形成供电网络，运行方式极为灵活。

在进行埋地电缆通道规划时，要综合道路等级和区位，依据通道需求数量来确定。新建电缆通道应根据规划，结合道路建设尽量一次建成，变电站、开闭所出线段的通道数应适度增加，一般为24-36通道，且可双侧布置，其它路段通道数一般为4-16通道。电缆穿排管敷设可选用36孔、24孔、16孔、12孔、8孔及4孔等固定规格，同时预留电力通信通道。

6、上级电源校核

配网单元制规划的优点是可以通过中压的需求实现对上级电源容量和出线间隔的校核。根据每个单元的目标接线形式及负荷预测，可以汇总得到该片区的中压线路总需求和自下而上得到的片区总负荷，以此反推出片区内上级变电站的容量需求和出线间隔需求，以及可向外输出或需向内输入的变电站转供的负荷和出线间隔占用数量。通过这种自下而上的校核，来确定变电站的规模设计，合理优化变电站的容量配置，协调出线间隔，实现变电站资源的联通共享，避免出现某一变电站负载率过高或出线间隔不够用的情况，提高资源利用效率。

7、结语

配网单元制规划以控制性详细规划和上位高压电网规划为依托，按照单元划分、预测单元负荷、确定开闭所数量和位置、选取接线方式、落实单元通道及片区通道规划的思路，形成完整的中压配网单元制规划体系，将所有设施和通道的落实都以目标网架模型和定量化数据为基础，大大提高了规划的科学性和可实施性。同时对宏观负荷预测、变电站容量、出线间隔等进行反馈，修正目标网架，合理配置主网供电容量，提高了安全供电水平，实现建设经济高效配电网的目标。

参考文献：

[1]高松,姜念,王文强,等.基于落地机制的配电网单元制规划体系实施全过程研究[J].供用电, 2018,35(07):59-66.

[2]王彪,涂昊.“单元制”在城市配电网规划中的应用[J].通信电源技术, 2020,37(02):166-167.