基于“三雙”接線模式的中壓配電網智能化接入系統研究

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智能化接入系統研究

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“三雙”接線模式的中壓配電網智能化接入系統進行研究，探討了配電網智能化接入系統建設的難點以及“雙接入”應用向架空支線及環網單元延伸的問題。通過對架空支線及桿上變壓器、環網單元及配電站兩種不同形式的“雙接入”分析，提出了公用配變實現“雙接入”的方案。

配電網；智能化；接入；系統

0 引言

配電網采用先進的計算機技術、電力電子技術、數字系統控制技術、靈活高效和經濟可靠的通信技術和傳感器技術，實現配電網電力流、信息流、業務流的雙向運作與高度整合，構建形成具備集成、互動、自愈、兼容、優化等特征的智能配電系統。

配電網實現自動化是電力現代化的必然趨勢，它的意義表現在：在正常運行情況下，通過監測配電網運行情況優化運行方式；當配電網發生故障或異常運行時，迅速查找故障區域及異常情況，快速隔離故障；及時恢復非故障區域用戶供電，縮短停電時間，減少停電面積；根據配電網電壓合理、線損最低的原則控制配電網無功潮流和負荷分配，提高供電質量，達到經濟運行目的；實現自動抄表，保證抄表計費及時準確，提高供電企業工作效率和經濟效益，為用戶提供電力信息服務等。

新頒布的《浙江省配電網規劃設計導則》要求在A與B類區域推廣使用“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個上級變電站，“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（簡稱配變）通過自動投切的開關接入“雙線路”。典型接線分“推薦類”和“選用類”，共7種接線方式。目前除“多分段交叉聯絡”和“擴展型雙環”尚未有運行實績外，其他接線方式均已有實際運行經驗。應該說“雙電源”和“雙線路”接線方式的主要關鍵點著重在規劃層面，只要規劃到位、按序建設，“雙電源”和“雙線路”的逐步實現只是時間問題，但要求在配電網建設過程中必須同步應用配電自動化系統以確保主供線路的供電可靠性。

到目前為止，具有自動投切功能的“雙接入”模式的公用配變接入系統研究尚處于初級階段。從當前配電網可靠性運行數據分析，由于接入系統未實現“雙接入”而引發的故障率占比還是很高，所以如何將“雙接入”研究從理論化轉變為實用化是提高當前配電網供電可靠性的主要途徑和實現智能化的重要方式。

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村集居小區，需多臺公用配變進行供電的區域；桿上變壓器的“雙接入”模式也主要適用于農村集居小區，但其也可向其他具備“雙線路”的公用配變進行延伸使用。

1.2 架空支線的“雙線路”接線模式

分別從就近2個不同電源和不同線路分支引出的架空支線，根據地形和環境可同桿雙回架設或單獨并行出線，線路架設方式可根據通用設計要求進行布置，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絡狀態。

1.3 桿上變壓器的“雙接入”接線模式

將2個不同電源線路分別接入到NXBD型雙投式負荷開關，再從NXBD型雙投式負荷開關用電纜引下至桿上變壓器，從而實現“雙接入”。

NXBD型SF6負荷開關實際上相當于1臺柱上環網開關，可以實現“一進兩出”或“兩進一出”等方案，更適合于環網供電，其典型接線見圖1。NXBD型負荷開關額定電壓12～24 kV，可開斷負荷電流及關合故障電流，既適用于傳統架空線路，也適用于帶絕緣導線的線路。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。開關性能優異，短時耐受電流可達20 kA/4 s，短路關合電流達50 kA/5次。

圖1 柱上負荷開關典型接線形式

配置的REC523智能控制器具有強大的遠程控制、測量、保護、數據采集、狀態監控、電能質量監測和通信功能，能夠同時檢測6個電壓和3個電流信號。當雙電源回路中的某一側電源失電后，REC523智能控制器能夠自動檢測到線路的失電，并根據預先設定好的邏輯和時間，控制NXBD開關自動合閘或分閘，實現雙電源的自動投切，極大地減少停電時間，提高供電可靠性。

由于需檢測兩側電源共6相電壓，若采用傳統的電壓互感器方式，則至少需要4個雙柱型電壓互感器。若采用ABB先進的電容分壓式傳感器（見圖2），相比于傳統的互感器，分壓傳感器體積更小，僅相當于普通的絕緣子。6個電壓傳感器的輸出信號通過開關本體下方的信號放大器后，再經由傳感器專用電纜下引至控制箱，供REC523智能控制器測量用。

圖2 電壓傳感器

在NXBD開關的用戶出線側安裝三相外置式電流互感器，用以測量用戶側的負荷電流。外置式電流互感器的安裝、檢修和更換更為方便，桿上變壓器設備配置見表1。

2 環網單元及配電站的“雙接入”

2.1 使用范圍

環網單元和配電站主要適用于城鎮住宅或集居小區，環網單元接入系統電源的方式為雙環式電纜網組成的開關站引出的環網柜或由“雙線路”模式的架空線路引入的環網柜（或戶內式環網單元）；配電站接入系統電源的方式為開關站（環網柜）或由“雙線路”模式的架空線路引出的2個不同電源。

表1 桿上變壓器配置清單

2.2 環網單元的“雙接入”模式

由于開關站間隔有限，需通過環網單元進行分解，而環網單元2個進出線開關一般為負荷開關，不能實現自動投切功能。另外，如果1個住宅小區配電站全部實現“雙接入”接線模式，將會大量增加開關站和環網柜的數量，投資費用將會大大增加。所以，要實現環網單元的“雙接入”模式，只要對原有環網柜進行一定的改造就可實現環網單元的“雙接入”模式，也提高了該環網單元下配電站的供電可靠性。

從開關站（環網柜）或“雙線路”模式架空線路的2個不同電源分別引入到環網單元中的雙電源切換負荷開關環網柜，可以可靠地進行配電網絡的重構，可自動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，自動切換到備供電源，并且可選擇“自投自復”等多種運行方式，保證供電的連續性及可靠性，雙電源切換負荷開關一次接線見圖3。

2.3 配電站的的“雙接入”模式

從開關站（環網柜）或“雙線路”模式的架空線路的2個不同電源分別引入到配電站中的雙電源切換負荷開關環網柜，運行原理同圖3。配變自動投切的基本原理：

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

（2）Ⅰ段母線失電，裝置自動切換（分Ⅰ段母線開關，合電源Ⅱ開關）到Ⅱ段母線供電。

圖3 雙電源切換負荷開關一次接線

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

（4）電路正常運行時可多次自動切換，并保存自動切換動作記錄。在區域內故障（相間短路故障）、投切裝置停用（人工檢修狀態）及相序錯誤時，閉鎖自動投切功能。

3 應用實例

秀洲供電分局下屬的歡樂園開關站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園開關站下接的2個戶內環網單元，電氣接線見圖4。

圖4 改造前電氣接線

歡樂園開關站和歡聚園配電站的接入方式符合配電網規劃設計導則中的“雙電源、雙線路”模式。但在線路發生故障時（如嘉州115線故障或美都113線故障），歡樂園開關站所接的3臺配變和歡聚園環網單元中對應的母線將面臨停電，此時歡樂園開關站所接的配變面臨停電，而歡聚園環網單元需人工方式手動將相應母線上的負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，實現“雙接入”，最終實現“三雙”供電模式，對配電站設備進行了改造，歡樂園開關站接線仍為電纜網雙環式接線模式，歡聚園配電站母線安裝1臺雙電源切換負荷開關環網柜，使該母線均有2個電源接入方式（一供一備），實現配電網規劃設計導則中的“雙接入”，最終實現“三雙”供電模式，改造后電氣接線見圖5。

當任一線路發生停電、故障或欠壓的情況下，能自動切換到備供電源，并且可選擇“自投自復”等多種運行方式，從而保證歡樂園配電站所接的配變供電的連續性及可靠性。

圖5 改造后電氣接線

改造工程共新增13個高壓柜間隔。其中歡樂園開關站Ⅰ段、Ⅱ段本期各新增1個出線柜，新安裝歡樂園開關站開關柜5個，共計7個間隔；歡聚園環網單元新增柜6個，分別為：四進二轉接和2個電纜T接箱。

從以上工程實例來看，改造工程量小、投資省，同時解決了歡樂園開關站“雙接入”和歡聚園配電站2個環網單元“雙接入”的問題，極大地加強了該區域的供電可靠性。

4 結語

對架空支線和桿上變壓器、環網單元和配電站的“雙接入”應用情況進行分析，其功能均可滿足“雙接入”的要求，提高供電可靠性。從電網建設造價控制角度來看，桿上變壓器由于安裝地點較為分散，實現“雙接入”有一定的難度，且投資費用相對較高，因此架空支線和桿上變壓器“雙接入”模式適用于中心鎮集約農網或集居小區。實現配電網開關站和配電站的“雙接入”模式不管是電網建設還是改造，投資均較為合理，具有較強的可操作性，尤其是環網單元的“雙接入”具有很高的推廣應用價值。

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

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

[3]陳章潮.城市配電網規劃與改造[M].北京：中國電力出版社，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，高級技師、工程師，長期從事配電網技術管理工作。