 Transmission and Distribution Engineering and Technology 输配电工程与技术, 2013, 2, 63-67 http://dx.doi.org/10.12677/tdet.2013.24011 Published Online December 2013 (http://www.hanspub.org/journal/tdet.html) Analysis and Application of Load Simultaneity Factor in the Transformation of the Medium and Low Voltage Distribution Network Neng Gao1, Junyi ng Zou1, Jiaqi Ta n1, Mei Zhang2, Yanli Zhang2, Yashe n Qi2 1Foshan Power Supply Bureau, Guangdong Grid Co., Foshan 2Tianjin Tianda Qiushi Electric Power High Technology Co., Ltd., Tianjin Email: gao_neng@126.com, ying352@sina.com, tjq123@163.com Received: Sep. 4th, 2013; revised: Sep. 15th, 2013; accepted: Sep. 20th, 2013 Copyright © 2013 Neng Gao et al. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unre- stricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Abstract: As the basic work of power market anal ysis, research and analysis of load ch aracteristics is beco ming more and more important for the business development of utilities. Load simultaneity factor i s one of the important features of power load, which is also a basic param ete r of power di st ributi on system planning. Due to t he restrictions of operat i ng dat a acqui- sition, the load simultaneity factor in traditional analyzing and calculating calculation of was always far from the actual value. The popularization of computer monitoring systems in power systems has provided powerful conditions for im- proving the equivalence and the accuracy of load measured data. Thus, this paper analyzes the factors affecting the load simultaneity of distribution network firstly, and then puts forward the calculation method of the actual measured load si- multaneity of distribution systems. Moreover, the method for analyzing and controlling the feeder loading capacity consid- ering influence of the load simultaneity factor is presented too. The applications in the medium and low voltage distribu- tion network in Foshan show that the method is practical. Keywords: Load Characteristics; Load Simultaneity Factor; Capacity-Increasing 负荷同时率在中低压配网改造中的 分析与应用 高 能1，邹俊英 1，谭家祺 1，张 玫2，张艳丽 2，祁雅申 2 1广东电网公司佛山供电局，佛山 2天津天大求实电力新技术股份有限公司，天津 Email: gao_neng@126.com, ying352@sina.com, tjq123@163.com 收稿日期：2013 年9月4日；修回日期：2013 年9月15 日；录用日期：2013 年9月20 日 摘 要：作为电力市场分析的一项基础工作，负荷特性的调研和分析对于电力企业的经营、规划和发展越来越 重要。负荷同时率是电力负荷的重要特征之一，也是配电系统改造中的一个基础参数。受运行数据采集方式的 限制，以往分析计算得到的负荷同时率与实际值相差较大。电力系统计算机监控系统的普及，为提高负荷实测 数据的同时性和准确性提供了有力条件。本文分析了影响配电网负荷同时率的因素，然后提出了配电网系统负 荷同时率的实测计算方法，并考虑负荷同时率这一因素来分析馈线装接容量的控制方法。佛山中低压配电网的 应用表明本文方法具有实用性。 关键词：负荷特征；负荷同时率；增容改造 Open Access 63  负荷同时率在中低压配网改造中的分析与应用 Open Access 64 1. 引言 以佛山地区在运的配变及 10 kV馈线的负荷数据为依 据，对不同负荷性质的配变和线路进行了负荷同时率 实测分析。结合线路已接入不同负荷性质容量占比以 及线路最大负载率，分析线路可接入不同负荷性质容 量建议值，为配网增容改造分析工作给予指导。分析 结果表明本文方法具有实用性，能够提高相关工作的 针对性和有效性。 配电系统直接与用户相连，是电力系统向用户供 应电能和分配电能的重要环节。随着电力系统的发 展，配电系统可靠性和设备利用率已越来越引起供电 企业的重视。 负荷同时率是表征电力系统负荷特征的一个重 要参数[1]。所谓负荷同时率，是指各类用户或行业的 最大负荷不会出现在同一时刻，因此系统的综合最大 负荷不是各用户最大负荷直接相加的和，而是要小一 些，即系统的综合最大负荷小于系统各用户最大负荷 的代数和，这种差别在计算中可用同时率来表示。 2. 影响负荷同时率的因素分析 % = 同时率 电力系统综合最大负荷 电力系统各组成单位的最大负荷的代数和 100 负荷同时率的取值范围为 0~1，其大小受电力用 户的多少、负荷构成、季节温度变化等因素均具有相 关性 。负荷同时率在各用户之间、各行业之间、各变 电所之间及各系统之间都存在，不同系统有不同的负 荷同时率值[1]。佛山负荷同时率取值，主要受以下因 素影响。 (1) 2.1. 负荷构成对负荷同时率的影响 考虑到同时率因素的存在，在实际的配电网规划 改造分析工作中，针对某条馈线所挂接的不同类型的 负荷，不能直接把它们简单相加求和，而是需要将这 些不同类型负荷按照负荷特征曲线进行叠加，以得到 各配变及馈线的负荷曲线，并以叠加的负荷曲线来指 导业扩报装和设备改造工作，从而提高业扩报装工作 的针对性，为系统设备利用率的提升供指导。这种负 荷曲线叠加的形式为负荷同时率的实测计算提供了 一种思路。 电力系统负荷是由不同的负荷构成的，配电网实 际终端用户的用电性质决定着负荷同时率大小。用电 性质主要可分为居民负荷、工业负荷、农村负荷等。 居民负荷具有年增长以及明显于季节性波动和 日变化的特点，直接影响系统峰值负荷的变化，其影 响程度取决于居民负荷在系统中所占的比重。目前， 随着人民生活水平地不断提高，冰箱、空调、热水器 等敏感于气候的家用电器应用日益广泛，居民负荷变 化对系统峰值负荷变化的影响越来越大。 受运行数据采集方式的限制，以往分析计算得到 的负荷同时率与实际值相差较大。现代电力系统计算 机监控系统的普及和电力信息技术的发展，为提高负 荷实测数据的准确性提供了有力条件。 工业负荷占总负荷比重较大，且一般受气候影响 较小。由于工业负荷本身的基数很大，同时可安排多 班连续生产，因此大部分工业负荷变动较小，属于较 稳定的负荷。 目前，对于配电网中负荷同时率的分析，注重电 网规划和负荷预测方面[1-5]，但缺乏对负荷同时率在配 网增容改造中的有效应用。另一方面，在电力公司日 常增容改造分析中，考虑到负荷同时率这一因素，仅 通过公式计算来分析同时率，虽在一定程度上提高了 同时率的准确性，但缺乏对已接入的负荷展开全面科 学的分析和结果展示，更没有明确对接入不同负荷性 质可接入容量给予指导。 农村负荷主要体现在农业用电对系统负荷的影 响，其时间不长(例如仅在夏季生产排灌用电期间)， 但负荷集中，容易造成用电紧张。 其他负荷所占比重较小，虽然也都有各自的不同 特点，但对整个系统负荷影响不大。 佛山地区的用户用电负荷性质按照产业分类可 分为第一产业、第二产业、第三产业和居民生活负荷， 按照行业类型分类可分为农林牧渔、采矿业等八大行 业和居民生活负荷，另外按照电费收取情况分类可分 为大工业、普通工业、非工业、商业、居民照明、农 为此，本文先分析了影响配电网现状负荷同时率 的因素，提出了配电网系统负荷同时率的实测计算方 法，以及基于负荷同时率的馈线装接容量分析控制方 法。进一步，结合佛山地区电力负荷发展的实际情况，  负荷同时率在中低压配网改造中的分析与应用 业用电、农村照明、稻田排灌等负荷类型。由于不同 行业的负荷同时率具有特定的大致分布范围，这些分 类数据可为系统实测负荷同时率分析提供基础，同时 为配变装接的精细化管理提供依据。 2.2. 季节温度变化对负荷同时率变化的影响 气象因素(包括温度、湿度、气压、辐射、风速等) 的季节变化直接影响系统最大负荷和系统负荷同时 率的变化。一般当温度升高、湿度、气压增大、辐射 强度增大时，气象敏感负荷会随之上升，反之则会下 降[4]。佛山地区的全年高峰负荷一般出现在7、8、9 三个月中。 3. 负荷同时率计算方法 这里主要对配电网 10 kV馈线(示意图如图 1所示) 与该馈线下挂接的线路配电变压器的同时率进行计 算。 同时率实测数据来源于计量自动化系统的 10 kV 馈线出口、配变高(低)压侧计量点的负荷数据，通过 与配网生产系统设备 ID 进行关联，可将计量点数据 与电网结构相关联。由于配电网实际运行中常常存在 负荷割接情形，故引入营销系统中的线路组合关系， 对相互转供电的线路组合作为一个整体计算其整体 同时率，避免出现同时率分析结果异常的情况。 某条馈线的负荷同时率的实测计算公式如下： % = 100% 同时率 一条馈线上的综合负荷 该馈线下各配变的绝对最高负荷之和 (2) 4. 基于同时率的馈线装接容量分析与控制 根据《南方电网“十二五”配电网规划细化大纲》 要求，每回变电站 10 kV出线所装接的配电变压器总 控制容量：1) 工业用户不宜大于 10,000 kVA；2) 商 业及办公不宜大于 12,000 kVA；3) 居民住宅区不宜 大于 15,000 kVA。 但上述控制原则对配变装接容量的要求过于笼 统，也未综合考虑影响线路配变装接总容量的导线型 号、线路功率因数和负荷同时率等因素。基于实测的 同时率，同时综合考虑其他影响因素，可以对线路的 可装接配变容量做出更好的改造及规划方案，实现对 线路负载率的有效规划和管控，避免线路长期重载或 轻载。 考虑同时率因素，计算线路可新装接的配变容量 (见图 2)的计算公式如式(3)所示。 上图是馈线装接容量的示意路图，紫色部分代表 已有的线路配变情况，黄色部分代表新装接的配变。 新装接配变的容量可由下面的公式计算得到。 ×100% BC a 新接配变容量 功率因数 线路额定装接容量 (3) 式中，a代表某条馈线负载率的上限，B为该馈线各 配变负荷最大值的和，C为该馈线的同时率。 5. 应用算例 5.1. 算例简介 以广东佛山某地区的在运配变及 10 kV馈线负荷 数据为例验证本文方法的有效性。中低压配电网电压 用户侧负荷 用户侧负 荷 N（变压）M（变压） 馈线 Figure 1. The diagram of distribution transformers connected with 10 kV lines 图1. 10 kV线路装接配变示意图 Open Access 65  负荷同时率在中低压配网改造中的分析与应用 变电站母线 新装接配变 Figure 2. The diagram of new distribution transformers connected with 10 kV lines 图2. 10 kV线路新装接配变示意图 等级为 10 kV和0.38/0.22 kV，由于缺少 0.38/0.22 kV 电压等级的实测负荷数据，此次只针对 10 kV馈线及 配变负荷同时率分析。数据主要来源于计量自动化系 统、营销系统和生产系统。其中从营销自动化系统获 取该地区 3778 条馈线、42,575 台配变 2012 年7、8、 9三个月每日 96 点的负荷数据；从营销系统获取线变 关系数据及用户性质数据；从配网生产系统获取台账 等数据。 依据所获取的馈线出口及配变每日96 点负荷数 据，绘制出不同类型负荷的负荷特征曲线，并将这些 曲线进行迭加，可以得到配变及馈线的负荷曲线，从 而测算负荷同时率。结合线路已接入不同负荷性质配 变占比以及线路最大负载率，分析线路可接入不同负 荷性质容量建议值，为配网增容改造分析工作给予指 导。 5.2. 结果分析 对于以某种负荷性质(工业负荷、居民负荷等)为 主的线路，其所供负荷的用电规律一致与否与线路同 时率的高低存在很大关系。图 3为“721 立交线”(接 线模式为单辐射)所接配变的用电负荷曲线。由图3 很容易发现 1#、2#、3#、4#、5#配电变压器的负荷用 电为主高峰时间基本趋同，使其用电高峰相对一致， 同时率达到 0.95。其同时率高的主要原因“721 立交 线”的线路负载率也达到重载边缘78.9%。为满足安 全可靠供电，新业扩报装业务不宜再挂接其上。 图4为“715 朱沙乙线”(接线模式为多分段单联 络)所接配变的负荷曲线。由于 1#~8#配变中 6#配变和 2250 2260 22702280 22902300 2310 23202330 23402350 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2012-8-27 1#t rans 2#t rans 3#t rans 4#t rans 5#t rans Figure 3. The load curve diagram of distribution transformer connected to “Li-jiao line” 图3. “立交线”所接配变的负荷曲线示意图 1390 1400 14101420 14301440 1450 14601470 14801490 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2012-8-18 1#trans 2#trans 3#trans 4#trans 5#trans 6#trans 7#trans 8#trans Figure 4. The load curve diagram of distribution transformer connected to “Zhu Sha-yi line” 图4. “朱沙乙线”所接配变的负荷曲线示意图 Open Access 66  负荷同时率在中低压配网改造中的分析与应用 8#配变为冶炼工业负荷，使用较多冲击性负荷设备， 使其最高负荷相对错开，其同时率仅为 0.36，其线路 负载率也只达到了 38.6%，因此可考虑在该线路添加 负荷波动较小(多班连续生产)的工业负荷 800 kVA容 量或添加居民生活负荷 1000 kVA 容量，此时同时率 分别为 0.75和0.73，线路负载率分别为 41.2%和41.7%， 在满足安全可靠供电的前提下可提高线路的利用率。 6. 结语 负荷同时率是影响线路配变可装接容量的一个 重要因素，需要在实际配网管理和规划改造工作中予 以考虑。系统负荷同时率的大小与负荷均匀程度、季 节温度、产业结构及用电行业等多种因素有关。本文 提出通过实际负荷曲线拟合和负荷曲线叠加来分析 线路负荷同时率的实测方法。结合线路已接入不同负 荷性质容量占比以及线路最大负载率，分析线路可接 入不同负荷性质容量建议值，为配网增容改造分析工 作给予指导。该方法简洁实用，便于程序实现，可以 有效提高线路配变增容改造分析的准确度，从而为业 扩供电方案等工作提供一个良好的业务支撑手段。 参考文献 (References) [1] 田怀源, 周步祥, 冯燕禧, 等 (2011) 城市电网规划中负荷同 时率的选择技术研究. 四川电力技术 , 34, 38-41. 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