基于“三雙”接線模式的中壓配電網(wǎng)智能化接入系統(tǒng)研究

王建中，吳健生

（1.嘉興電力局，浙江嘉興314000；2.浙江省電力公司，杭州310007）

基于“三雙”接線模式的中壓配電網(wǎng)智能化接入系統(tǒng)研究

王建中1，吳健生2

（1.嘉興電力局，浙江嘉興314000；2.浙江省電力公司，杭州310007）

對(duì)“三雙”接線模式的中壓配電網(wǎng)智能化接入系統(tǒng)進(jìn)行研究，探討了配電網(wǎng)智能化接入系統(tǒng)建設(shè)的難點(diǎn)以及“雙接入”應(yīng)用向架空支線及環(huán)網(wǎng)單元延伸的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)架空支線及桿上變壓器、環(huán)網(wǎng)單元及配電站兩種不同形式的“雙接入”分析，提出了公用配變實(shí)現(xiàn)“雙接入”的方案。

配電網(wǎng)；智能化；接入；系統(tǒng)

0 引言

配電網(wǎng)采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)、數(shù)字系統(tǒng)控制技術(shù)、靈活高效和經(jīng)濟(jì)可靠的通信技術(shù)和傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)電力流、信息流、業(yè)務(wù)流的雙向運(yùn)作與高度整合，構(gòu)建形成具備集成、互動(dòng)、自愈、兼容、優(yōu)化等特征的智能配電系統(tǒng)。

配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化是電力現(xiàn)代化的必然趨勢(shì)，它的意義表現(xiàn)在：在正常運(yùn)行情況下，通過(guò)監(jiān)測(cè)配電網(wǎng)運(yùn)行情況優(yōu)化運(yùn)行方式；當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生故障或異常運(yùn)行時(shí)，迅速查找故障區(qū)域及異常情況，快速隔離故障；及時(shí)恢復(fù)非故障區(qū)域用戶供電，縮短停電時(shí)間，減少停電面積；根據(jù)配電網(wǎng)電壓合理、線損最低的原則控制配電網(wǎng)無(wú)功潮流和負(fù)荷分配，提高供電質(zhì)量，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目的；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表，保證抄表計(jì)費(fèi)及時(shí)準(zhǔn)確，提高供電企業(yè)工作效率和經(jīng)濟(jì)效益，為用戶提供電力信息服務(wù)等。

新頒布的《浙江省配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》要求在A與B類(lèi)區(qū)域推廣使用“三雙”接線模式，即“雙電源、雙線路、雙接入”的模式。其中，“雙電源”指2個(gè)上級(jí)變電站，“雙線路”指連接“雙電源”的2條電纜或架空線路，“雙接入”指公用配電變壓器（簡(jiǎn)稱(chēng)配變）通過(guò)自動(dòng)投切的開(kāi)關(guān)接入“雙線路”。典型接線分“推薦類(lèi)”和“選用類(lèi)”，共7種接線方式。目前除“多分段交叉聯(lián)絡(luò)”和“擴(kuò)展型雙環(huán)”尚未有運(yùn)行實(shí)績(jī)外，其他接線方式均已有實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。應(yīng)該說(shuō)“雙電源”和“雙線路”接線方式的主要關(guān)鍵點(diǎn)著重在規(guī)劃層面，只要規(guī)劃到位、按序建設(shè)，“雙電源”和“雙線路”的逐步實(shí)現(xiàn)只是時(shí)間問(wèn)題，但要求在配電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中必須同步應(yīng)用配電自動(dòng)化系統(tǒng)以確保主供線路的供電可靠性。

到目前為止，具有自動(dòng)投切功能的“雙接入”模式的公用配變接入系統(tǒng)研究尚處于初級(jí)階段。從當(dāng)前配電網(wǎng)可靠性運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，由于接入系統(tǒng)未實(shí)現(xiàn)“雙接入”而引發(fā)的故障率占比還是很高，所以如何將“雙接入”研究從理論化轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)用化是提高當(dāng)前配電網(wǎng)供電可靠性的主要途徑和實(shí)現(xiàn)智能化的重要方式。

1 架空支線和桿上變壓器“雙接入”

1.1 適用范圍

架空支線的“雙線路”接線模式主要適用于較為集中的農(nóng)村集居小區(qū)，需多臺(tái)公用配變進(jìn)行供電的區(qū)域；桿上變壓器的“雙接入”模式也主要適用于農(nóng)村集居小區(qū)，但其也可向其他具備“雙線路”的公用配變進(jìn)行延伸使用。

1.2 架空支線的“雙線路”接線模式

分別從就近2個(gè)不同電源和不同線路分支引出的架空支線，根據(jù)地形和環(huán)境可同桿雙回架設(shè)或單獨(dú)并行出線，線路架設(shè)方式可根據(jù)通用設(shè)計(jì)要求進(jìn)行布置，最終形成“雙線路”架空支線的接線模式，但其支線終端不能形成聯(lián)絡(luò)狀態(tài)。

1.3 桿上變壓器的“雙接入”接線模式

將2個(gè)不同電源線路分別接入到NXBD型雙投式負(fù)荷開(kāi)關(guān)，再?gòu)腘XBD型雙投式負(fù)荷開(kāi)關(guān)用電纜引下至桿上變壓器，從而實(shí)現(xiàn)“雙接入”。

NXBD型SF6負(fù)荷開(kāi)關(guān)實(shí)際上相當(dāng)于1臺(tái)柱上環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)“一進(jìn)兩出”或“兩進(jìn)一出”等方案，更適合于環(huán)網(wǎng)供電，其典型接線見(jiàn)圖1。NXBD型負(fù)荷開(kāi)關(guān)額定電壓12～24 kV，可開(kāi)斷負(fù)荷電流及關(guān)合故障電流，既適用于傳統(tǒng)架空線路，也適用于帶絕緣導(dǎo)線的線路。可配置電流、電壓互感器（TA與TV）或電流、電壓傳感器以及智能控制器。開(kāi)關(guān)性能優(yōu)異，短時(shí)耐受電流可達(dá)20 kA/4 s，短路關(guān)合電流達(dá)50 kA/5次。

圖1 柱上負(fù)荷開(kāi)關(guān)典型接線形式

配置的REC523智能控制器具有強(qiáng)大的遠(yuǎn)程控制、測(cè)量、保護(hù)、數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)控、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)和通信功能，能夠同時(shí)檢測(cè)6個(gè)電壓和3個(gè)電流信號(hào)。當(dāng)雙電源回路中的某一側(cè)電源失電后，REC523智能控制器能夠自動(dòng)檢測(cè)到線路的失電，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的邏輯和時(shí)間，控制NXBD開(kāi)關(guān)自動(dòng)合閘或分閘，實(shí)現(xiàn)雙電源的自動(dòng)投切，極大地減少停電時(shí)間，提高供電可靠性。

由于需檢測(cè)兩側(cè)電源共6相電壓，若采用傳統(tǒng)的電壓互感器方式，則至少需要4個(gè)雙柱型電壓互感器。若采用ABB先進(jìn)的電容分壓式傳感器（見(jiàn)圖2），相比于傳統(tǒng)的互感器，分壓傳感器體積更小，僅相當(dāng)于普通的絕緣子。6個(gè)電壓傳感器的輸出信號(hào)通過(guò)開(kāi)關(guān)本體下方的信號(hào)放大器后，再經(jīng)由傳感器專(zhuān)用電纜下引至控制箱，供REC523智能控制器測(cè)量用。

圖2 電壓傳感器

在NXBD開(kāi)關(guān)的用戶出線側(cè)安裝三相外置式電流互感器，用以測(cè)量用戶側(cè)的負(fù)荷電流。外置式電流互感器的安裝、檢修和更換更為方便，桿上變壓器設(shè)備配置見(jiàn)表1。

2 環(huán)網(wǎng)單元及配電站的“雙接入”

2.1 使用范圍

環(huán)網(wǎng)單元和配電站主要適用于城鎮(zhèn)住宅或集居小區(qū)，環(huán)網(wǎng)單元接入系統(tǒng)電源的方式為雙環(huán)式電纜網(wǎng)組成的開(kāi)關(guān)站引出的環(huán)網(wǎng)柜或由“雙線路”模式的架空線路引入的環(huán)網(wǎng)柜（或戶內(nèi)式環(huán)網(wǎng)單元）；配電站接入系統(tǒng)電源的方式為開(kāi)關(guān)站（環(huán)網(wǎng)柜）或由“雙線路”模式的架空線路引出的2個(gè)不同電源。

表1 桿上變壓器配置清單

2.2 環(huán)網(wǎng)單元的“雙接入”模式

由于開(kāi)關(guān)站間隔有限，需通過(guò)環(huán)網(wǎng)單元進(jìn)行分解，而環(huán)網(wǎng)單元2個(gè)進(jìn)出線開(kāi)關(guān)一般為負(fù)荷開(kāi)關(guān)，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投切功能。另外，如果1個(gè)住宅小區(qū)配電站全部實(shí)現(xiàn)“雙接入”接線模式，將會(huì)大量增加開(kāi)關(guān)站和環(huán)網(wǎng)柜的數(shù)量，投資費(fèi)用將會(huì)大大增加。所以，要實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)單元的“雙接入”模式，只要對(duì)原有環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)行一定的改造就可實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)單元的“雙接入”模式，也提高了該環(huán)網(wǎng)單元下配電站的供電可靠性。

從開(kāi)關(guān)站（環(huán)網(wǎng)柜）或“雙線路”模式架空線路的2個(gè)不同電源分別引入到環(huán)網(wǎng)單元中的雙電源切換負(fù)荷開(kāi)關(guān)環(huán)網(wǎng)柜，可以可靠地進(jìn)行配電網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)，可自動(dòng)選擇主供電源和備供電源。在主供電源停電、故障或欠壓的情況下，自動(dòng)切換到備供電源，并且可選擇“自投自復(fù)”等多種運(yùn)行方式，保證供電的連續(xù)性及可靠性，雙電源切換負(fù)荷開(kāi)關(guān)一次接線見(jiàn)圖3。

2.3 配電站的的“雙接入”模式

從開(kāi)關(guān)站（環(huán)網(wǎng)柜）或“雙線路”模式的架空線路的2個(gè)不同電源分別引入到配電站中的雙電源切換負(fù)荷開(kāi)關(guān)環(huán)網(wǎng)柜，運(yùn)行原理同圖3。配變自動(dòng)投切的基本原理：

（1）正常時(shí)，“主”電源供電，即Ⅰ段母線、Ⅱ段母線都帶電時(shí)，由“主”電源（Ⅰ段母線）供電。

（2）Ⅰ段母線失電，裝置自動(dòng)切換（分Ⅰ段母線開(kāi)關(guān)，合電源Ⅱ開(kāi)關(guān)）到Ⅱ段母線供電。

圖3 雙電源切換負(fù)荷開(kāi)關(guān)一次接線

（3）電源切換到電源Ⅱ供電時(shí)，Ⅰ段母線來(lái)電后，裝置自動(dòng)切換到“主”電源（Ⅰ段母線）。

（4）電路正常運(yùn)行時(shí)可多次自動(dòng)切換，并保存自動(dòng)切換動(dòng)作記錄。在區(qū)域內(nèi)故障（相間短路故障）、投切裝置停用（人工檢修狀態(tài)）及相序錯(cuò)誤時(shí)，閉鎖自動(dòng)投切功能。

3 應(yīng)用實(shí)例

秀洲供電分局下屬的歡樂(lè)園開(kāi)關(guān)站Ⅰ段電源由嘉興變ⅡA段母線的嘉州115線供電，Ⅱ段電源由嘉興變Ⅲ段母線的美都113線供電。歡聚園配電站是歡樂(lè)園開(kāi)關(guān)站下接的2個(gè)戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)單元，電氣接線見(jiàn)圖4。

圖4 改造前電氣接線

歡樂(lè)園開(kāi)關(guān)站和歡聚園配電站的接入方式符合配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則中的“雙電源、雙線路”模式。但在線路發(fā)生故障時(shí)（如嘉州115線故障或美都113線故障），歡樂(lè)園開(kāi)關(guān)站所接的3臺(tái)配變和歡聚園環(huán)網(wǎng)單元中對(duì)應(yīng)的母線將面臨停電，此時(shí)歡樂(lè)園開(kāi)關(guān)站所接的配變面臨停電，而歡聚園環(huán)網(wǎng)單元需人工方式手動(dòng)將相應(yīng)母線上的負(fù)荷切換至另一段母線。在這種情況下，配電站的供電可靠性受到影響。

為提高供電可靠性，實(shí)現(xiàn)“雙接入”，最終實(shí)現(xiàn)“三雙”供電模式，對(duì)配電站設(shè)備進(jìn)行了改造，歡樂(lè)園開(kāi)關(guān)站接線仍為電纜網(wǎng)雙環(huán)式接線模式，歡聚園配電站母線安裝1臺(tái)雙電源切換負(fù)荷開(kāi)關(guān)環(huán)網(wǎng)柜，使該母線均有2個(gè)電源接入方式（一供一備），實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則中的“雙接入”，最終實(shí)現(xiàn)“三雙”供電模式，改造后電氣接線見(jiàn)圖5。

當(dāng)任一線路發(fā)生停電、故障或欠壓的情況下，能自動(dòng)切換到備供電源，并且可選擇“自投自復(fù)”等多種運(yùn)行方式，從而保證歡樂(lè)園配電站所接的配變供電的連續(xù)性及可靠性。

圖5 改造后電氣接線

改造工程共新增13個(gè)高壓柜間隔。其中歡樂(lè)園開(kāi)關(guān)站Ⅰ段、Ⅱ段本期各新增1個(gè)出線柜，新安裝歡樂(lè)園開(kāi)關(guān)站開(kāi)關(guān)柜5個(gè)，共計(jì)7個(gè)間隔；歡聚園環(huán)網(wǎng)單元新增柜6個(gè)，分別為：四進(jìn)二轉(zhuǎn)接和2個(gè)電纜T接箱。

從以上工程實(shí)例來(lái)看，改造工程量小、投資省，同時(shí)解決了歡樂(lè)園開(kāi)關(guān)站“雙接入”和歡聚園配電站2個(gè)環(huán)網(wǎng)單元“雙接入”的問(wèn)題，極大地加強(qiáng)了該區(qū)域的供電可靠性。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)架空支線和桿上變壓器、環(huán)網(wǎng)單元和配電站的“雙接入”應(yīng)用情況進(jìn)行分析，其功能均可滿足“雙接入”的要求，提高供電可靠性。從電網(wǎng)建設(shè)造價(jià)控制角度來(lái)看，桿上變壓器由于安裝地點(diǎn)較為分散，實(shí)現(xiàn)“雙接入”有一定的難度，且投資費(fèi)用相對(duì)較高，因此架空支線和桿上變壓器“雙接入”模式適用于中心鎮(zhèn)集約農(nóng)網(wǎng)或集居小區(qū)。實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)開(kāi)關(guān)站和配電站的“雙接入”模式不管是電網(wǎng)建設(shè)還是改造，投資均較為合理，具有較強(qiáng)的可操作性，尤其是環(huán)網(wǎng)單元的“雙接入”具有很高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

[1]吳涵，林韓，溫步瀛，等.中壓配電網(wǎng)接線模式技術(shù)性研究[J].電網(wǎng)與清潔能源，2011，27（9）∶16-20.

[2]張肖青，樓玲俊.中壓配電網(wǎng)“手拉手”接線方式在縣城電網(wǎng)改造中的應(yīng)用[J].浙江電力，2006，25（1）∶42-44.

[3]陳章潮.城市配電網(wǎng)規(guī)劃與改造[M].北京：中國(guó)電力出版社，1998.

（本文編輯：楊勇）

Research on Intelligent Integration System for Medium-voltage Distribution Network Based on"Three-double"Connection Mode

WANG Jian-zhong1，WU Jian-sheng2
（1.Jiaxing Electric Power Bureau，Jiaxing Zhejiang 314000，China；2.Zhejiang Electric Power Corporation，Hangzhou 310007，China）

This paper studies the intelligent integration system for medium-voltage distribution network based on"three-double"connection mode.It explores the difficulties of the construction of intelligent integration system for distribution network as well as the problem of extending the application of"double-integration"to overhead branch and looped network unit.Through the analysis on"double-integration"of two different forms for overhead branch and pole-mounted transformer，looped network unit and distribution station,it also proposes the scheme of achieving"double-integration"for common distribution transformers

distribution network；intelligent；integration；system

TM726

：B

：1007-1881（2012）09-0059-04

2012-01-30

王建中（1969-），男，浙江嘉興人，高級(jí)技師、工程師，長(zhǎng)期從事配電網(wǎng)技術(shù)管理工作。