1　引言
    配电网位于电力系统的末端，直接与用户相连，整个电力系统对用户的供电能力和供电质量最终都必须通过它来实现和保障。随着国民经济的高速发展和人民生活水平的不断提高，用户对配电网的要求也越来越高；同时，电力市场的逐步形成以及电价机制的完善，也对配电系统的经济性和可靠性提出了新的要求，这一切都要求在进行配电网规划和建设时必须把提高配电网的经济效益及供电可靠性摆在十分重要的地位。
　　目前我国正在进行城市配电网的规划和改造工作，其中电网接线模式的选择是一个十分重要的问题，它不仅牵涉到电网建设的经济性和可靠性，而且对于整个电力工业发展和用户的发展具有重要意义。因此有必要对各种可能的接线模式进行定量的计算分析，以便得到符合实际供电要求的接线模式。10kV网络作为我国城市中压配电网，其地位十分重要，为实现电网的安全、经济运行，并达到接线方式标准化、统一化的要求，有必要针对各不同的负荷密度下的110／10kV或35／10kV变电站出口的10kV网架做一模式研究。中压10kV配电网常用接线模式有：完全放射状、中介点放射状、树状、普通环式、手拉手环式（如图1所示）。对这些模式进行经济性、可靠性计算分析，以便为电网的优化、经济运行及规划、运行人员提供有益的参考。
2　计算基本原理
　　为了使研究具有实际意义，在分析前须规定一些边界条件。根据文献［1］～［3］，对本项研究有影响的一些计算条件确定如下：　

    （1）110/10kV或35/10kV变电站主变分别采用3台20 MVA和3台31．5 MVA 2种容量；
　　（2）变电站的负载率取为低负载率，即3台主变的变电站负载率取为0．67；
    （3）负荷功率因数范围取为0．9～0．95；
　　（4）10 kV线路采用统一电缆型号YJV－3×400，其载流量为345 A；
　　（5）为了满足中压配电网的供电可靠性，网络须满足N－1安全准则；
    （6）电压允许偏差范围内为－3％～＋7％；　 

  　（7）短路电流限制值：35kV为25kA，10kV为16kA；
　　对于不同的负荷密度，选取一定的供电区域如10km²，将供电区域分成若干小块，不妨假设取区域的几何中心为变电站的位置，将负荷点均匀分布在给定的区域内，并适当加入人工干预。
　　在构建中介点放射状、树状、环状接线的网络时，基于优化的思想，充分考虑到使网络的线路总投资为最小。
3　技术经济比较
　　从单位负荷投资、网损率、电压水平和用户平均供电可靠率（ASAI）等方面对各种接线模式下的技术经济指标进行计算分析比较。
3．1　网络投资分析
　　常用的经济性指标通常有一次投资Z、年运行费用C或年费用NF（将投资和年运行费用归算成配电网使用寿命期内的贴现等年值）。本文选取配电网的一次投资（又称综合造价）为目标函数：
　　               Z＝Z_L＋Z_T＝aL＋Z_T                  （1）                               式中　Z_L为线路综合造价，万元；a为单位长度线路造价，90万元／km；L为线路总长度，km；Z_T为变电站的综合造价，万元。
    3×20 MVA变电站综合投资：2 500万元；3×31．5 MVA变电站综合投资：3 500万元。

　　对于上述5种接线模式，结合不同负荷密度按式（1）计算其网络投资，得出其单位负荷投资－负荷密度曲线如图2所示。主变容量分别为3×31．5 MVA和3×20MVA。
　　由上述不同模式下的单位负荷投资－负荷密度变化曲线可知：5种接线模式下，单位负荷投资从高到低的顺序是（a）、（b）、（e）、（d）、（c）。在相同接线模式下，选择大容量的变压器更为经济。
                         　

                          
3．2　网损分析
　　在不同接线模式下对不同负荷密度所构建的网架，计算正常运行方式下的网损率，可得出网损率－负荷密度曲线，如图3所示。
　　由图3可知，随着负荷密度的增加，网损率呈下降的趋势。同时由于接线模式的不同，网损率也不同。随着负荷密度的增加，网损率由高到低的顺序是（e）、（c）、（d）、（b）、（a）。同样接线模式下，大容量主变的网架网损率要大一些。
                     　　

                      
3．3　电压水平分析
　　结合不同负荷密度下所构建的网架，分析各负荷节点的电压水平，在正常运行方式下，普通环式接线和手拉手环式接线均以开环方式运行。根据中压配电网络的特性，可计算其负荷节点的最大电压偏差值。不同结线模式下的电压最大偏差值与负荷密度的关系曲线见图4。
　　图4曲线表明：不同模式下，各负荷节点的最大电压偏差值在范围－2．3％～－0．1％内，满足导则中所规定－3％～＋7％的要求。在实际网络规划时，可以考虑进行适当的无功补偿。
3．4　可靠性分析
　　关于配电系统的可靠性计算有多种方法，如故障模式后果分析法^［4］、状态空间法^［5］等。文献［6］提出一种利用最小路径原理对电气主接线进行可靠性计算的方法，该方法较为实用，但随着系统规模的扩大，相交最小复合路径不交化结果呈指数上升，将导致计算困难。本文结合实际工程问题，对其进行合理简化和改进，并将其用于配电网网络接线模式的可靠性分析计算。
    分析计算时考虑了变压器、母线、断路器、隔离开关和线路的影响，并认为一旦设备发生故障就立刻退出运行，进行检修；一旦检修完毕，立即投入运行。采用以下可靠性准则：若电源点至负荷点供电连续则为可靠；当一台主变压器故障停运时，在考虑一定的负荷转移后，剩余变压器不过载，以及一条线路故障停运后，剩余线路不过载。利用上述准则计算了用户的平均供电可靠率（ASAI）和年平均停电时间T_s。
                          　

                   
　　本文采用对计算精度无甚影响不交化删除方法进行化简：
　　设x_i表示电力设备x_i故障，P（x_i）＝1－P（x_i）
为该电力设备的不可用率，不妨设L＝（x_iΛx_pΛx_qΛx_lΛx_n）为不交化的某一条路径，由该式
可知，在该路中，设备x_p、x_l、x_q故障。
若设备故障相互独立，则有

　　由于电力设备的可用率都较高，所以上述结果很小，因此实际计算时可根据具体的网络接线模式适当删除不交化最小复合路径。
    可靠性指标计算：
　　（1）系统可用率

    （2）系统年平均停电时间
　　                           T_S＝8760×（1－P_S）      （4）

    （3）系统平均供电可靠率　

　　用户平均供电可靠率－负荷密度曲线见图5，网络部分设备的可靠性数据如表1所示。
                      　

　　从图5可看出，在5种接线模式下，用户平均供电可靠率以（e）最高，其次分别为（a）、（d）、（c）和（b）。同样接线模式下采用大容量主变的网络其用户平均供电可靠率稍差。

4　结束语
　　针对不同的接线模式和负荷密度，给出中压配电网接线的推荐模式。对于负荷密度较小、供电可靠性要求较低的地区建议采用大容量主变的树状接线和经中介点的放射状接线模式；对于负荷密度较高和供电可靠率要求高的地区采用大容量主变的普通环状接线；对于供电可靠性要求很高的区域建议采用手拉手环式接线。

[1]　城市电力网规划设计导则[C].中华人民共和国能源部,建设部,1993
[2]　上海电网若干技术原则的规定[C].上海市电力工业局,1998.
[3]　上海市区供电局规划设计补充技术原则[C].上海市区供电局发布,1995.
[4]　Billinton R.Reliability evaluation of power systems[M].New York:Plenum Press,1996.
[5]　陈文高.配电系统可靠性实行基础[M].北京:中国电力出版社,1998.
[6]  郭永基.电力系统可靠性原理和应用[M].北京:清华大学出版社,1986.