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[摘 要] 配电系统供电可靠性直接反映配电系统对用户供电能力，是配电系统可靠性管理的基础。文章分析了配电网网架结构的优化原则和内容，指出配电网网架结构对供电可靠性的影响是最为主要的，然后对配电网网架结构应用及评估进行了分析，指出了未来网架优化规划问题应是我们关注和研究的方向。
[关键词]配电网 网架结构 网架结构应用 影响分析
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）17-622-01
前言：配电网络指的是电力系统中二次降压变电站低压端直接或者降压后向用户供电的网络。它的构成要素包括架空线或是电缆配电线路、配电所或者降压变压器等。通过配电网络，可以将电能安全地分配到相应的用电场所，满足配电的可靠性、高效性以及合理性。由于进入新世纪以来，用电需求大大增加，国家电网建设力度的不断加大，过去的配电方法越来越不适合新时代，配电网网架结构亟待优化。优化的核心思想是“随机应变”，随时根据用电负荷的不断变化而调整相应的配电网络规划。优化的目标是节约成本，减少整个配电网络规划的投入，更加合理地配置网架结构，最终使配电网在满足供电需求和发展需求的同时，使资源达到最合理的利用。网架优化是一项系统的工程，优化的目标性以及阶段性很强，需要多种方式、多种手段共同作用才能真正实现网架结构的优化。
一、我国配电网网架结构的优化原则
配电网的发展，体现在电压等级的配置水平，它不仅决定了配电网的整体适应性，还决定变电站的电网结构。合理配置电压等级有利于从整体上提高配电网架供电能力，有利于压缩工程成本，提高供电能力，方便后续维护，还有利于提高企业的经济效益，为后期的电网建设提供良好的基础。因此，笔者认为配电网网架结构的优化原则有三，分别是可靠原則、稳定原则以及适应原则。可靠原则与稳定原则是前提与基础，适应原则是另一需要考虑的。
可靠原则是指当电力需求提高时，保证用户正常作业用电，当线路出现故障时，保证应急线路快速正常供电；稳定原则是指当线路的负载增加时，合理配置线路电流分配，增加线路使用率；稳定原则是根据不同地区的不同供电需求，设计不同供电系统，设计适宜发展模式，除保证满足供电需求的同时提高配电网的使用率，增强供电能力，适应不同需求。
二、配电网网架结构的优化内容
对配电网网架结构的优化包括三项分析，分别是对线路构成的分析、对主干线路长宽的分析以及使用年限的分析。具体来说，线路构成分析是指对不同地区的线路进行线路构
成（空裸导线、绝缘导线、电缆）分析，考察不同地区电力供应的需求，保证电力线路处于恰当的使用中；主干线路长宽分析是指对不同区域的主干线路进行长度与宽度的记录对比分析，因为该参数直接影响供电的末端电压，间接影响配电的可靠性以及线路的使用率；年限的分析是指要严格考虑配电网线路的年限问题，因为其直接关系到供电稳定性。随着我国供电需求的日益变化，需要认真考虑能否对后期的电力发展提供保障，因为如果过载严重，不能及时分流的话，将会对社会造成巨大的隐患。
三、配电网网架结构对供电的影响
1、单电源辐射接线
单电源辐射接线的配电线路短，投资小，新增负荷时连接比较方便。优点是比较经济，缺点是故障影响时间长、范围大，供电可靠性较差。
这种简单的接线模式忽略了线路的备用容量，每条出线（主干线）都是满载运行出现故障时无法进行负荷转移。特别当母线出现故障时全线用户受影响，母线的平均修复时间就是平均停运时间。另外在正常运行时断路器出现跳闸等故障的情况很少，最有可能出现需要跳闸时断路器拒动故障，因此这种故障也应予以考虑。一般情况下不予考虑配电变压器的故障。
2、不同环式接线
取自同一变电所的两段母线或不同变电所构成不同环式接线方式。该接线形式因为有两个电源，所以采用开环运行方式。其运行方式灵活，供电可靠性较高。在正常运行时，每条线路留有50%的裕量。但由于自动化使用较少，线路或设备一旦发生故障，需运行维护人员到现场操作实现负荷转供，使得停电时间较长。
3、分段联络接线
分段联络接线提高供电可靠性方法是：在干线上加装分段开关把每条线路进行分段，用联络线来连接线路。故障出现在任何一段时，保证不会影响到其他段线路的正常供电，从而缩小故障范围。与环网结构相比，优点：分段联络的接线方法提高了馈线的利用率；缺点：由于需要建立联络线在线路之间，线路投资加大，留有一定备用容量。
4、“N - 1 ”主备接线模式
“N- 1”主备接线是将线路连成环网，那条公共备用线路正常时空载运行，而其它线路满载运行。当某条线路运行时出现故障，就把备用线路通过线路切换投入运行。其接线的运行灵活性、可靠性和线路的平均负载率均与“N”值相关。一般采用“3- 1”和“4- 1”模式，这时线路总利用率分别为66%和75%。“5- 1”以上的接线结构比较复杂，操作繁琐，联络线长度较长，投资较大，而提高线路载流量的利用率已不明显。优点是线路的理论利用率与供电可靠性较高。
四、配电网网架结构的应用
1、网群结构
架空线路中的三分段四联络的网络结构主要是变电站出线通过环网柜一分为三，每一段通过开关和另外两个电源点相联，供电可靠性远远超过单环网，达到“N- 2”。而线路的运行率不低于75%。但网群结构接线复杂，只有配合配电网自动化系统才能发挥其优势。
2、三段四联络环网
三分段四联络环网结构线路上每个分段可由三个不同电源供电，即使失去两个电源，仍然可以保证供电，当主供电源停电时，线路各个分段可导至不同的电源供电，减少了线路的备用容量，线路运行率达到75%，和手拉手、普通环网结构相比，大大提高了导线利用率。
3、架空线路和电缆接线混合使用的混合式接线
对于混合式接线，架空线和电缆线路的供电范围宜进行分隔，两者之间可设联络点，但正常时应打开，只在故障时利用。
四、配电网络供电能力评估
配电网供电能力评估需要用到的是配电网评估系统，该系统可以量化分析配电网络各项目指标。具体操作上，配电网评估系统利用本地基本数据库，通过计算机分析配电网结构及其设施的基本状况、供电能力以及运营指标，并给出评估结果的经济解释；该系统还可以量化地分析结果，并将结果自动输出到结论框架中，供研究员分析。该系统主要考察配电网络的结构与布局，以计算机监控得到的网络设备情况和电压水平为依据，分析是否满足供电可靠性与N- 1标准，是否符合电网技术原则的要求；根据近期负荷发展预测情况，对配电网络进行适应性分析，找出配电网络中的薄弱环节。配电网评估系统主要包括以下8个功能模块：①线路平均分段、联络情况分析模块；②10 kV线路负荷转供能力分析模块；③变电所N- 1能力分析模块；④变电所主变压器容量与出线间隔使用率之间的关系分析模块；⑤变电所无功设备投切量分析模块；⑥电压水平分析模块；⑦电网设备情况统计模块；⑧区域容载比和线损率统计模块。
五、结语
随着我国社会用电需求量的增多，配电网在分配电能中的作用更加显著，其关系着整个电力系统的运行效率。城市中压配电网对整个社会供电发挥了无可替代的作用，电网网架结构的正确与否直接关系着线路电网供电性能的发挥。不同结构的城市电网的负荷密度、变配电站和主站的保护方式、配电网中性点的接地方式等都是不同的，因此配电网网架结构要因地制宜并具备当地特点。对于日趋复杂的配电网，如何通过更为先进的手段，使之更安全、可靠、经济地运行；如何迅速、准确地处理配电网的事故，使配电网和用户的损失最小，进一步提高供电可靠性，应是我们网架优化规划研究中应着重关注的问题和研究方向。
[关键词]配电网 网架结构 网架结构应用 影响分析
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）17-622-01
前言：配电网络指的是电力系统中二次降压变电站低压端直接或者降压后向用户供电的网络。它的构成要素包括架空线或是电缆配电线路、配电所或者降压变压器等。通过配电网络，可以将电能安全地分配到相应的用电场所，满足配电的可靠性、高效性以及合理性。由于进入新世纪以来，用电需求大大增加，国家电网建设力度的不断加大，过去的配电方法越来越不适合新时代，配电网网架结构亟待优化。优化的核心思想是“随机应变”，随时根据用电负荷的不断变化而调整相应的配电网络规划。优化的目标是节约成本，减少整个配电网络规划的投入，更加合理地配置网架结构，最终使配电网在满足供电需求和发展需求的同时，使资源达到最合理的利用。网架优化是一项系统的工程，优化的目标性以及阶段性很强，需要多种方式、多种手段共同作用才能真正实现网架结构的优化。
一、我国配电网网架结构的优化原则
配电网的发展，体现在电压等级的配置水平，它不仅决定了配电网的整体适应性，还决定变电站的电网结构。合理配置电压等级有利于从整体上提高配电网架供电能力，有利于压缩工程成本，提高供电能力，方便后续维护，还有利于提高企业的经济效益，为后期的电网建设提供良好的基础。因此，笔者认为配电网网架结构的优化原则有三，分别是可靠原則、稳定原则以及适应原则。可靠原则与稳定原则是前提与基础，适应原则是另一需要考虑的。
可靠原则是指当电力需求提高时，保证用户正常作业用电，当线路出现故障时，保证应急线路快速正常供电；稳定原则是指当线路的负载增加时，合理配置线路电流分配，增加线路使用率；稳定原则是根据不同地区的不同供电需求，设计不同供电系统，设计适宜发展模式，除保证满足供电需求的同时提高配电网的使用率，增强供电能力，适应不同需求。
二、配电网网架结构的优化内容
对配电网网架结构的优化包括三项分析，分别是对线路构成的分析、对主干线路长宽的分析以及使用年限的分析。具体来说，线路构成分析是指对不同地区的线路进行线路构
成（空裸导线、绝缘导线、电缆）分析，考察不同地区电力供应的需求，保证电力线路处于恰当的使用中；主干线路长宽分析是指对不同区域的主干线路进行长度与宽度的记录对比分析，因为该参数直接影响供电的末端电压，间接影响配电的可靠性以及线路的使用率；年限的分析是指要严格考虑配电网线路的年限问题，因为其直接关系到供电稳定性。随着我国供电需求的日益变化，需要认真考虑能否对后期的电力发展提供保障，因为如果过载严重，不能及时分流的话，将会对社会造成巨大的隐患。
三、配电网网架结构对供电的影响
1、单电源辐射接线
单电源辐射接线的配电线路短，投资小，新增负荷时连接比较方便。优点是比较经济，缺点是故障影响时间长、范围大，供电可靠性较差。
这种简单的接线模式忽略了线路的备用容量，每条出线（主干线）都是满载运行出现故障时无法进行负荷转移。特别当母线出现故障时全线用户受影响，母线的平均修复时间就是平均停运时间。另外在正常运行时断路器出现跳闸等故障的情况很少，最有可能出现需要跳闸时断路器拒动故障，因此这种故障也应予以考虑。一般情况下不予考虑配电变压器的故障。
2、不同环式接线
取自同一变电所的两段母线或不同变电所构成不同环式接线方式。该接线形式因为有两个电源，所以采用开环运行方式。其运行方式灵活，供电可靠性较高。在正常运行时，每条线路留有50%的裕量。但由于自动化使用较少，线路或设备一旦发生故障，需运行维护人员到现场操作实现负荷转供，使得停电时间较长。
3、分段联络接线
分段联络接线提高供电可靠性方法是：在干线上加装分段开关把每条线路进行分段，用联络线来连接线路。故障出现在任何一段时，保证不会影响到其他段线路的正常供电，从而缩小故障范围。与环网结构相比，优点：分段联络的接线方法提高了馈线的利用率；缺点：由于需要建立联络线在线路之间，线路投资加大，留有一定备用容量。
4、“N - 1 ”主备接线模式
“N- 1”主备接线是将线路连成环网，那条公共备用线路正常时空载运行，而其它线路满载运行。当某条线路运行时出现故障，就把备用线路通过线路切换投入运行。其接线的运行灵活性、可靠性和线路的平均负载率均与“N”值相关。一般采用“3- 1”和“4- 1”模式，这时线路总利用率分别为66%和75%。“5- 1”以上的接线结构比较复杂，操作繁琐，联络线长度较长，投资较大，而提高线路载流量的利用率已不明显。优点是线路的理论利用率与供电可靠性较高。
四、配电网网架结构的应用
1、网群结构
架空线路中的三分段四联络的网络结构主要是变电站出线通过环网柜一分为三，每一段通过开关和另外两个电源点相联，供电可靠性远远超过单环网，达到“N- 2”。而线路的运行率不低于75%。但网群结构接线复杂，只有配合配电网自动化系统才能发挥其优势。
2、三段四联络环网
三分段四联络环网结构线路上每个分段可由三个不同电源供电，即使失去两个电源，仍然可以保证供电，当主供电源停电时，线路各个分段可导至不同的电源供电，减少了线路的备用容量，线路运行率达到75%，和手拉手、普通环网结构相比，大大提高了导线利用率。
3、架空线路和电缆接线混合使用的混合式接线
对于混合式接线，架空线和电缆线路的供电范围宜进行分隔，两者之间可设联络点，但正常时应打开，只在故障时利用。
四、配电网络供电能力评估
配电网供电能力评估需要用到的是配电网评估系统，该系统可以量化分析配电网络各项目指标。具体操作上，配电网评估系统利用本地基本数据库，通过计算机分析配电网结构及其设施的基本状况、供电能力以及运营指标，并给出评估结果的经济解释；该系统还可以量化地分析结果，并将结果自动输出到结论框架中，供研究员分析。该系统主要考察配电网络的结构与布局，以计算机监控得到的网络设备情况和电压水平为依据，分析是否满足供电可靠性与N- 1标准，是否符合电网技术原则的要求；根据近期负荷发展预测情况，对配电网络进行适应性分析，找出配电网络中的薄弱环节。配电网评估系统主要包括以下8个功能模块：①线路平均分段、联络情况分析模块；②10 kV线路负荷转供能力分析模块；③变电所N- 1能力分析模块；④变电所主变压器容量与出线间隔使用率之间的关系分析模块；⑤变电所无功设备投切量分析模块；⑥电压水平分析模块；⑦电网设备情况统计模块；⑧区域容载比和线损率统计模块。
五、结语
随着我国社会用电需求量的增多，配电网在分配电能中的作用更加显著，其关系着整个电力系统的运行效率。城市中压配电网对整个社会供电发挥了无可替代的作用，电网网架结构的正确与否直接关系着线路电网供电性能的发挥。不同结构的城市电网的负荷密度、变配电站和主站的保护方式、配电网中性点的接地方式等都是不同的，因此配电网网架结构要因地制宜并具备当地特点。对于日趋复杂的配电网，如何通过更为先进的手段，使之更安全、可靠、经济地运行；如何迅速、准确地处理配电网的事故，使配电网和用户的损失最小，进一步提高供电可靠性，应是我们网架优化规划研究中应着重关注的问题和研究方向。