层次分析法在从化地区架空线路入地改造中的应用

层次分析法在从化地区架空线路入地改造中的应用

祁亚峰

（广州供电局有限公司从化供电局广东广州510900）

摘要：近几年,一方面从化城区用电负荷呈持续快速增长,居民对供电可靠性期望提高;另一方面城市规划与建设的要求越来越高,市容美观越来越受到各级政府的重视。城区配电网现采用的架空线路受廊道和同杆回路数的限制,许多街道输送容量跟不上社会用电的发展;架空线路一般位于街道一侧,限制绿化带树木的生长高度;架空线路的横跨街道和其他弱电线路在电力杆上的私拉乱扯,严重影响城市美观。

关键词：城区；架空线；电缆；供电可靠

电缆线路虽然建设投资费用较高,是架空线的几倍,但由于敷设于地下,不占地面、空间,有利于市容美观;同一地下电缆通道,可以容纳多回电缆线路,输送容量的适应性强;自然条件(如雷电、风雨、盐雾、污秽等)和周围环境对电缆的影响较小,供电可靠性高;配合环网柜、分接箱等设备,可进行多线路联络,形成供电网络,运行方式极为灵活,可大大缩减停电次数和停电范围,容易实现配网自动化。

一、现有架空线路方面存在的问题

1）老旧架空线路较多，维护难度较大。

2）受线路走廊通道和同杆架设回路数的限制，其他行业借助架空线路杆塔私拉乱扯，影响城市的美观和形象，同时也给运行中的线路和设备带来不安全因素。

3）架空线路常建设在街道一侧，为保证线路安全可靠运行，需要对生长过高的绿化树木进行剪裁，投入人力较多，且维护难度较大，牵涉到赔偿问题和居民难以协调。

4）部分绝缘架空线路长时间的风吹日晒易造成线路绝缘外胶老化，金具锈蚀，一旦发生导线断线或连接金具断裂、脱落，将可能发生危及人身安全的事故。

5）线路和居民建筑物安全距离不足，存在事故隐患。

二、城市核心区配电线路种类

城市核心区配电线路主要有两种：一为架空线路为主，电缆线路为辅的配电线路；二为电缆线路为主、架空线路为辅的配电线路。下面对这两种方式进行优缺点比较：

架空线路为主，电缆线路为辅的配电线路的优缺点：

1）架空电力线路建设投资费用较低；

2）架空电力线路出现故障时便于查找故障点，能较为容易找到停电原因，快速恢复供电；

3）作为城区配电网现采用的架空线路由于受廊道和同杆回路数的限制，许多街道输送容量跟不上社会用电的发展；

电缆线路为主，架空线路为辅的输电线路的优缺点：

1）同一地下电缆通道，可以容纳多回线路，输送容量的适应性强；自然条件（如雷电、风雨、盐雾、污秽等）和周围环境对电缆的影响较小，供电可靠性高；

2）电缆隐蔽在地下，对人身比较安全；电缆线路的运行维护费用比较小，施工难度较小。

3）配合环网柜、分接箱等设备，可进行多线路联络，形成供电网络，运行方式极为灵活，可大大缩减停电次数和停电范围，容易实现配网自动化；

4）电缆线路敷设于地下，不占地面、空间，有利于市容美观；

5）电缆线路建设投资费用较高，是架空线路的几倍；

三、电力线路入地带来哪些效益

1）线路的电感与电容取决于导线的几何排列,因此它与电压等级关系不大,而电缆单位长度电容是架空线的20~30倍,因此电缆特征阻抗是架空线的1/10~1/5。电缆是容抗,它能补偿线路中的感抗,有利于线路运行。

2）有利于改善和提高配电系统安全可靠性，大大减少人身触电伤亡危险，减少合杆线路作业时停电次数，减少维护工作量，提高了线路供电利用率；减少线路沿线树木修剪量；

3）节约了架空线路所占用空间，便于架空线路狭小通道内穿越。缩小了线路走廊，与架空裸线相比较，线路走廊可缩小一半；

4）减少导线腐蚀，相应提高线路使用寿命和配电可靠性，降低了对线路支持件绝缘要求，提高同杆线路回路数；

5）线路技术状况提高，减少了维修工作量，延长了检修周期，减少了因检修而停电时间。

四、基于层次分析法的区域架空线路入地改造的判断

在电缆化改造中所涉及到的因素较多，各种因素错综复杂，相互叠加从而使决策问题的难度增加。城市电网架空线电缆化入地改造的根本目的是加强和优化城市电网的网络结构，提高配电网的供电能力，提高供电可靠性，而不仅仅简单地满足城市环境美化的要求，更不是简单的地下化。

层次分析法是一种定性与定量相结合，针对多层次、多目标规划决策问题的有效决策方法，具有高度的逻辑性、系统性、简洁性和实用性。

在架空线路入地改造中采用层次分析法能够有效的解决这些问题。先将整个城市电网以各个变电站的供电区域进行分区，然后根据各个变电站分别供电范围内制订l0kV架空线的电缆化改造计划。在建立一个站内的层次分析模型时，全面考虑各种因素，以功能区域和l0kV配电线路为评判对象，从而很好地解决了上述问题。该方法分两个阶段进行。

第一阶段：确定变电站供电范围内各个功能区域的优先改造顺序。由于变电站在正常供电时都是开环运行、辐射式供电，因此，在控制规划时先按照城市功能对整个变电站的供电区域进行划分，分成几个小的城市功能区。然后用层次分析法从改善城市环境、用户可靠性要求、工程经济性、区域地理位置等指标对这几个功能区域进行评价，得到优先权值，从而确定功能区域电缆化改造的优先顺序。根据城市规划，城市一般可分成以下几个功能区：工业区、商业区、普通居民住宅区。

第二阶段：确定每个功能区域内l0kV线路的改造顺序。在各个功能区域内，用层次分析法从线路的线路平均负载率、线路重要负载、沿线道路等级、工程经济性等方面对变电站在该功能小区内辐射出来的l0kV中压线路进行评价，得到对该功能小区内中压架空线路的优先权值，从而确定该功能区域内各条中压线路的改造顺序。这样，整个变电站供电区域内架空线的电缆化改造就有了一个合理的控制和规划，从而实现城市电网电缆化改造工程良好的社会经济效益。

五、层次分析法在从化10kv架空线路入地改造的应用

以街口街和江埔街为例来建立模型。首先对对这两个功能区的优先权重进行判断，满分10分。

以满分10分对各个指标进行打分，或者根据各个指标按重要程度确定权重。权重（改善城市环境0.7；用户可靠性0.8；工程经济性0.6；地理位置0.7）然后根据按照

分数=评分×权重；街口街得分=8×0.7（改善城市环境，权重0.7）+9×0.8（用户可靠性要求，权重0.8）+6×0.6（工程经济性，权重0.6）+9×0.7（地理位置，权重0.7）=22.7；江埔街得分=5×0.7（改善城市环境，权重0.7）+8×0.8（用户可靠性要求，权重0.8）+8×0.6（工程经济性，权重0.6）+7×0.7（地理位置，权重0.7）=19.6

确定街口街为优先区域，然后对街口街的府前路、凤仪东路、建设路三个路段的10kv架空线路改造进行层次分析比较。满分10分。

分数=评分×权重；府前路=8×0.8（线路平均负载率，权重0.8）+0×0.9（线路重要负荷，权重0.9）+3×0.8（沿线道路等级，权重0.8）+7×0.6（工程经济性，权重0.6）=13；凤仪东路=8×0.8+0×0.9+3×0.8+6×0.6=12.4；建设路=7×0.8+0×0.9+2×0.8+6×0.6=10.8

层次分析法制定制定架空线路中远期改造规划，能和市政工程配套施工的配套施工降低施工成本，改造过程中能合并施工的项目合并施工，尽量少的影响用户的正常用电需求。

总结

电气改造方案编制结合城市道路改造，建设电力电缆管道，一般要求20年内不变，因此电气改造方案务必考虑周全，具有超前性和前瞻性。结合城市道路改造也是贯彻落实城市配电网络规划、优化整合原有落后的配网结构的有利时机。因此电气改造方案编制显得非常重要，应考虑以下几个因素：

1）总体原则，配电网网络结构应符合中远期规划要求；考虑发展余度，环网柜及电缆分支箱需预留间隔。

2）根据线路现有负荷和规划负荷水平，确定主线电缆和分支电缆线径,确保主线电缆10～15年不落后；

参考文献：

[1]基于区间层次分析法的城市电网规划综合评判决策[J].肖峻,王成山,周敏.中国电机工程学报.2004(04)

[2]董智.基于层次分析法的城市电网电缆化改造的研究[D].天津大学,2005.