配電網設備利用率綜合評價及提升策略研究

張云晨，陳 艷，吳春陽，王 飛，周 云

(國網安徽省電力有限公司馬鞍山供電公司, 安徽 馬鞍山243000)

近年來，馬鞍山電網的規劃發展在逐漸向集約化轉變，對電網投資的精準性要求越來越高。配電網設備在電網中是直接面向客戶，其資產所占比也很大，利用效率不高的問題顯得較為突出，主要有線路輕載比例高、配電網設備存在主變負載率偏低，配電線路輕載間隔資源利用不合理，區域負荷不均衡等設備利用率偏低等現象[1]。

本文利用多種方法篩選設備利用率評價指標，利用層次分析法建立評價指標體系，對馬鞍山配電網設備利用率進行評價，并針對相應的指標分析了設備利用效率的提升策略，通過案例計算分析提升效果。

1 配電網設備利用率評價指標體系構建

1.1 配電網設備利用率評價指標分析

利用魚骨圖分析法找到影響其利用效率的影響因子，對各影響因子進行歸類，得到5 個一級影響因子，二級影響因子是對一級影響因子的進一步分解[2]，如表1所示。

1.2 綜合評價指標篩選

第一步，刪除初選指標中數據無法獲得的指標。第二步，利用R 聚類分析法把一級因子下信息類似的二級因子進一步歸納，如變電站單電源占比遇單變率。第三步，通過變異系數法剔除掉每類中代表性小的，得到的指標具有代表性。本文以馬鞍山五個區域為評價對象，指標初選結果如表2 所示[2]。

表1 配電網設備利用率的影響因子

1.3 綜合評價體系構建

設備利用率的影響因素眾多，在指標篩選后的基礎上，綜合多位電網規劃、財務專家的意見，增加財務效益作為經濟評價指標，根據評價指標體系的構建原則，結合層次分析法，構建配電網設備利用率評價指標體系[3]，如表3所示。

利用評價體系，對馬鞍山市區配電網進行綜合評價，其結果為76.9482分，表現為一般，屬于中等發展水平。已知馬鞍山市區為普通地級市且計算結果未包括縣供電公司電網，該評價結果基本符合該地區的發展定位。

2 配電網設備利用率設備利用率提升策略

2.1 提高供電可靠性——增加變電站站間聯絡

由表4 可知，變電站所在地區負荷大且發展較快（如工業園區）時，增加變電站站間聯絡程度，提升主變N-1校驗通過率的同時，主變最大負載能力也越大，利用效率相應越高。反之，若該地區負荷已接近飽和且發展緩慢，供電可靠性已滿足要求（如市中心），增加變電站站間聯絡程度，則會提高投資成本，造成財務效益的降低，對提升主變設備利用率無較大改善。

表3 綜合評價指標體系

表4 不同數量站間聯絡關系及主變臺數的變電站最大負載能力

2.2 加強網架結構

馬鞍山中壓公用線路有單環網型、雙環網型、多分段多聯絡和單輻射等接線模式。

由表5 可知，采用多分段三聯絡較單聯絡負載能力有一定的提高，且供電可靠性也得到了增強。線路聯絡數增加，允許負載率提高的同時，也意味著線路的利用率的上升空間越大。

2.3 改善配電網負荷特性——合理搭配接入設備的負荷類型

在配電網規劃中，將負荷曲線上負荷時間能夠互補的線路進行聯絡，能夠起到削峰填谷的作用，減少負荷率對設備利用效率的影響，提高對比設備前后的負荷曲線可以得到，聯絡后的負荷曲線更加平滑，相應的設備有效利用效率也會提高。

表5 最大允許負載率控制水平及供電可靠性表

2.4 提升負荷供應能力——區域內負荷平衡分布

馬鞍山地區存在部分110 kV 變電站由于地形、廊道、政策等方面的因素10 kV 出線困難，馬鞍山局部地區同時存在重輕載110 kV變電站，通過將重載變電站的重載線路進行切改，由附近的輕載線路進行部分轉供，達到降低重載主變負荷、減輕重載線路的壓力，同時提升輕載線路的負載率，平衡區域內負荷。調整之后的區域內110 kV變電站的主變和10 kV 線路利用率較之前更合理，綜合設備利用率更高。

2.5 電網建設裕度——110 kV變電站間隔統籌

馬鞍山地區存在部分110 kV 變電站由于地形、廊道、政策等方面的因素10 kV 出線困難或者專線間隔占比大且發展較慢，造成110 kV 變電站輕載、間隔資源利用率低。如馬鞍山地區對于部分新建小區的供電方案常采用2 條專線進行供電，后期開發商再進行移交供電公司，而新建小區負荷發展緩慢，新建線路負載較低，導致其利用率較低。為解決間隔利用率低的情況，通過對出線變電站間隔、各線路負載及出線情況進行分析，對利用率較低且路徑方向一致的線路進行合并，整合資源，提升變電站間隔和線路的利用率。

通過上述方法不僅可提升110 kV變電站的間隔利用率，避免資源浪費，節約投資，推遲110 kV變電站的建設時序，壓縮建設裕度，有著非常大的經濟效益。

表6 四條線路線路現狀表

表7 110 kV林里變、團結變現狀表

3 應用實例

3.1 合理搭配接入設備的負荷類型實例

選取馬鞍山市區經開區金圓6317線、金昱6318兩條線路進行合理搭配接入設備的負荷類型對設備利用率升的分析，典型日負荷曲線如圖1所示。

圖1 金圓6317線、金昱6318線的典型日負荷曲線

根據負荷率的計算公式，兩條線路的負荷率的計算值分別為：

式中：Pmax為最大負荷，Pi為一天24 h的負荷值。

圖2 金圓6317線、金昱6318線接入相同的供電設備典型日負荷曲線

從日負荷曲線可以看出，金圓6317 線、金昱6318線路的用電時間相對是互補的，如果將兩條線路接入相同的供電設備，則負荷曲線可以變得更加平坦，日負荷峰谷差減少，相應的設備有效利用率也會提高。

當用電時間互補的設備接入相同的供電設備時，得到新的負荷率，計算得到金圓6317線與金昱6318線的負荷率為：

根據公式（2）、（3），則將兩條線路接入相同供電設備后對負荷率的貢獻值可以計算為：

可以看出，合理搭配接入設備的負荷類型對設備利用率提升的效果非常明顯。由此可見，在選擇用電時間互補的不同負荷類型接入相同的線路或供電設備時，選擇互補性較強的用電負荷，可以取得較好的設備利用率提升效果。

同時，根據第二部分配電網設備利用率的綜合評價體系，進行評價。該措施實行后，綜合評分為77.0294 較原得分提升0.11%，一級指標中的負荷特性及其下二級指標符合率的評分也較之前有了提高，說明合理搭配負荷類型措施能夠使配電網設備利用率得到提升。

3.2 110 kV變電站間隔利用率提升實例

馬鞍山市區高鐵站網格10 kV 團高6705 線與林里變林金6601 線聯絡，10 kV 團都6728 線與林里變林安6602線聯絡，均為兩聯絡線路。線路現狀如表6所示。

雖然兩聯絡線路理論最大負載率可達到67%，團結變10 kV 團高6705 線、團都6728 線負載率不高，均為輕載線路，供電半徑均不超過500 m，線路設備利用率較低。而里變林金6601線、林安6602線占用林里變2 個間隔資源，導致110 kV 林里變間隔利用率偏低，影響新增報裝用戶的接入。

解決方案為：10 kV 團高6705 線路沿原林里變6601 線路路徑，與花山變花山636 線路聯絡，原6601 間隔空出；10 kV 團都6728 線路沿原林里變6602 線路路徑，與花山變江花638 線路聯絡，原林里變6602間隔空出。

改造方案沿原路徑進行，成本低，改造后團結變兩條線路負載率及團結變主變負載率均得到提升，林里變空出兩個間隔，同時也可延長馬鞍山110 kV變電站投資新建時序，能夠產生很好的經濟效益。

通過類似方案的改造，可以整合馬鞍山市區高鐵站網格部分110 kV 變電站10 kV 間隔資源，通過對改建后的高鐵站網格進行設備利用率進行評價，綜合評價得分為77.1621，綜合評分較原得分提升0.278%，結果優于改建前，證明該措施對提升配電網設備利用率是有效的。

4 結束語

通過利用多種方法進行馬鞍山市區配電網設備利用率指標的篩選，再基于層次分析法構建指標體系的原理構建配電網設備利用率綜合評價體系，從而對馬鞍山市轄區配電網設備利用率進行綜合評價。

從設備利用率五個一級指標出發，結合馬鞍山電網的特點及問題，提出了相對應的設備利用率提升措施。通過配電網設備利用率綜合評價模型對兩個措施的計算，驗證措施的有效性，對助于提升配電網設備利用率。