電力工程建設中電力系統規劃設計探究

【關鍵詞】電力工程；電力系統；規劃；潮流仿真

引言

電力系統規劃設計能夠保障供電安全、優化資源配置、提高能源利用效率、實現節能減排。規劃設計通過對未來電力需求的預測和分析，制定合理的電力供需方案，同時對電力系統的結構、設備、運行等方面進行分析和評估，制定合理的供電方案和資源配置方案，以保障電力系統的穩定運行和資源的有效利用。

一、某人民醫院電力工程概況

某人民醫院始建于1950年6月，占地面積約6.6萬m2，年門診量約24余萬人次，開展各種手術5500余例，因當前電力系統已滿足不了醫院運行需求，需對其進行優化設計。醫院建設期間，需配備自備電源，其容量至少滿足保安負荷的120%，確保應急供電時長。同時，設置機械閉鎖避免倒送電，并與電力工程同步規劃、設計和施工應急電源。為確保醫院電力供應正常運作和患者安全，需對負荷進行合理分類與供電規劃。一級負荷包括消防設施、應急照明和重要醫用設備，優先保障其電力供應；X光機等為二級負荷，需保持對其穩定供電；其余為三級負荷，供電可靈活調整。另外，還有特別重要負荷，其容量為1588kW，需特別關注其供電穩定性[1]。

二、電網中長期負荷預測及電網規劃

為有效規劃電力系統，電力負荷預測是一項至關重要的任務。然而，由于電力系統具有非線性特性，電力負荷受到多種復雜因素的影響，如水文氣象條件、經濟發展狀況和人口增長率等。因此，在進行電力負荷預測時，需要綜合考慮這些因素，并運用先進的預測技術和方法，以確保預測結果的準確性和可靠性。本文規劃某人民醫院專用接入該市電網方案，并對該市未來幾年中長期負荷進行預測，以構建某人民醫院電網潮流仿真模型。

（一）建立組合回歸-BP神經網絡預測模型

本次模型建構期間，主要選取2017～2022年連續6年的六個自變量x1（第一年產值）、x2（第二年產值）、x3（第三年產值）、x4（城市居民人均收入）、x5（農村居民人均收入）、x6（年末戶籍總人口），將三個回歸預測模型與神經網絡進行集合，進一步提升負荷預測的準確性。通過回歸模型求得相關預測負荷，回歸模型的輸入層預測負荷為y1、y2、y3，BP神經網絡輸出層為Y，BP神經網絡通過優化組合，使輸入與輸出關系更為緊密，進一步提升組合回歸-BP神經網絡預測準確性。

基于本次模型構建所選擇的六種變量，依據變量間多重線性關系，運用方差膨脹因子診斷法進行判斷，當復相關系數大于10時說明數據之間存在共線性，復相關系數計算方法見式（1）：

將六個自變量進行方差膨脹因子的計算得321，198，134，231，230，312，遠大于10，說明存在共線性。基于此，本次模型構建主要選擇逐步回歸模型，以便消除數據多重相關性。選取2017～2022年的歷史數據進行檢驗，F值是選進與剔除數據的判定值，當F＞3時，需剔除相關變量。方程變量及F值數據見表2。

采用逐步回歸算法，并將x2，x4，x6融入其中，得到如下回歸方程：

（二）電網規劃

根據《某省電力用戶重要性登記申報表》，該醫院被認定為一級重要電力用戶。依照《重要電力用戶供電電源及自備應急電源配置技術規范》GB/Z 29328-2018標準，此類用戶須具備雙電源供電系統和自備應急電源。該醫院已配備EPS、UPS和柴油發電機作為備用電源。最近的220kV變電站為O區變和B變，分別距離項目地點6.2km和0.7km[2]。

電阻代表變壓器銅耗數據，在進行短接試驗期間，需對變壓器低壓側進行短接作業，并且高壓側繞組使用電壓，以確保低壓可達到額定值。電阻RT計算方法見式（3）：

三、電力系統設計及規劃

（一）某醫院電力系統接入方案設計

本次醫院電力系統設計包含三個220kV備用間隔供選擇接入。根據醫院的實際供電需求和接入電壓等級，同時確保滿足專用變電站的供電標準，提出兩個可行的供電方案[3]。

1.方案一

在過渡時期，為確保某醫院的供電穩定，并滿足用戶需求，需要確保專用變能夠在220kV的電網中進行環形網絡操作。鑒于當前該市經濟開發區僅有B一座220kV公用變電站，且僅通過兩條獨立的220kV線路與該市的主電網相連。因此，一旦O區的輸變電項目正式投產，現有的I變至220kV線路將重新連接到B變。同時，將在新建的220kV O區變電站新建一條線路至專用變，從而形成最終的接線方案。此外，為實現專用變的環形網絡運行，還計劃在B變新建一段總長為1.3+1.3公里的電纜線路，以將其連接到專用變[4]。

2.方案二

為實現電力系統建設目標，方案二規劃具體實施步驟，核心在于項目建設初期，建設兩條各長約1.1km的220kV電纜線路。這些線路保證供電穩定性和長期耐用性，為未來維護提供便利。兩線路均接入B變220kV分段開關兩側，確保系統運行穩定并強化供電可靠性。過渡期、O區投產階段及終期均采用此接線方案，簡化施工、縮短工期，大幅減少工程量。這種設計顯著降低成本，工程投資更經濟，長遠看能夠為運維節約資金，提高項目經濟效益。

（二）方案選擇

通過對兩種方案進行對比分析，發現盡管方案二經濟效果最佳、路線最短，但安全性、可靠性較低，不利于醫院后期運行。綜合考慮多因素，最終選擇方案一作為本次電力系統規劃方案。即，針對醫院專用變終期由220kV B變、O變，新建一條220kV線路供電，線路均采用電纜進行敷設，并且長度約為1.3+9.2km。在該電路工程正式投產前準備階段，需要I變、B變改接醫院專用變供電，同時新建1回路專用變，新建約1.3+1.3km電纜。同時，在項目正式投產之后，需將過渡期I變、專用變供電恢復至B變，再由220kVO區變新建1回220kV線路至煉化一體化專用變，形成終期接線方案。

結語

以某醫院電力工程建設為例，通過組合回歸-BP神經網絡預測模型，分析該電力系統規劃設計的合理性，并結合該醫院專用變項目需求，設計出兩種方案。經過綜合考量，在方案一的基礎上進行優化設計，最終形成終期接線方案，在提升電力系統安全性以及可靠性的同時，降低成本消耗，確保該醫院用電安全、穩定。