論城區(qū)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及故障隔離技術(shù)

摘 要：城市配網(wǎng)結(jié)構(gòu)依然存在多種問題，需要科學(xué)優(yōu)化配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高配網(wǎng)運行效率，保護配網(wǎng)安全。文章首先分析了城區(qū)配網(wǎng)建設(shè)中存在的問題，然后分析了配網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略，以及故障隔離技術(shù)。

關(guān)鍵詞：城區(qū)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)；優(yōu)化；故障隔離技術(shù)

城區(qū)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對繁瑣，配網(wǎng)承受較大的運行壓力，要想維護配網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行，就必須對配網(wǎng)結(jié)構(gòu)加以優(yōu)化，提高配網(wǎng)運行效率，采用先進的故障隔離技術(shù)，及時隔離配網(wǎng)故障，維護配網(wǎng)的安全運行。

1 城區(qū)配網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀分析

城市用電量不斷增加對配網(wǎng)運行帶來了巨大的壓力，然而，目前的城區(qū)配網(wǎng)架構(gòu)依然落后，實際體現(xiàn)在：架空裸線較多，線路絕緣水平低、不具有自我保護能力，易受外界侵襲，配網(wǎng)多為輻射架設(shè)，缺少手拉手接線模式，干線截面較小、網(wǎng)構(gòu)不科學(xué)，增加了城區(qū)用戶的停電發(fā)生率，配網(wǎng)規(guī)劃也相對落后，接線較為隨意，無法滿足用戶的需求。

當(dāng)前的SCADA系統(tǒng)具有一定的實用價值，能夠?qū)崿F(xiàn)對短路故障的精準(zhǔn)化判斷，也能更加高效地切斷故障，但是在實際運用中依然有多種問題，無法精準(zhǔn)地接地故障所在區(qū)段，也不能及時地隔離故障，故障判斷總體達(dá)不到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。而且故障切除耗時較長，無法達(dá)到預(yù)期的配網(wǎng)運行標(biāo)準(zhǔn)。

2 城區(qū)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

2.1 設(shè)定優(yōu)化目標(biāo)

依據(jù)相關(guān)部門的要求與規(guī)定，結(jié)合一個地區(qū)電力需求與經(jīng)濟發(fā)展情況，城區(qū)配網(wǎng)建設(shè)需要達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：低壓配網(wǎng)線路中的用戶應(yīng)享受兩個以上的電源，確保供電的安全可靠，而且要有70%以上的用戶能夠享受N-1可靠性準(zhǔn)則，中壓配網(wǎng)各項設(shè)備故障情況下，憑借倒閘操作可以更為快捷地重新構(gòu)建配網(wǎng)系統(tǒng)，將故障部位隔離開來，非故障部位的供電能夠被及時恢復(fù)。配網(wǎng)重構(gòu)以及轉(zhuǎn)移負(fù)荷過程中，其他的載流設(shè)備依然處于穩(wěn)定狀態(tài)，用戶依然能夠正常享受供電，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部的一個設(shè)備發(fā)生故障，對應(yīng)的停電用戶數(shù)需控制在一定數(shù)量范圍內(nèi)，同時，要在確保網(wǎng)構(gòu)簡單、便捷基礎(chǔ)上來進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，以此來確保運行模式更為簡便、靈活，讓機電保護更為基礎(chǔ)化、簡單化，支持配網(wǎng)的智能化發(fā)展。

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)需要同城市發(fā)展相符合，設(shè)置一定的拓展余度，而且要確保網(wǎng)架改造達(dá)到最優(yōu)性價比。

2.2 配網(wǎng)接線模式的優(yōu)化

（1）各類電源環(huán)網(wǎng)供電接線。若干電源供應(yīng)一個線路，線路開環(huán)運行，這一類配網(wǎng)主干線通常選擇分段式接線，分支線路則可選擇真空開關(guān)，刀閘設(shè)備等同干線鏈接起來。可以選擇手拉手的接線模式，這一接線模式有著良好的適應(yīng)性，存在兩個或以上變電站的地區(qū)都較為適宜選擇這一接線模式，線路開環(huán)運轉(zhuǎn)，電源能夠交替發(fā)揮供電功能，線路內(nèi)部的分段數(shù)量會直接影響安全度，通常來說分段數(shù)越多，對應(yīng)的停電范圍越小。一般來說分段數(shù)量會影響N-1準(zhǔn)則運用的穩(wěn)定性，為了獲得更大的經(jīng)濟利益，城區(qū)環(huán)網(wǎng)干線長如果小于6km，通常應(yīng)該將該線路分成3-5段，單段長度控制在1km，如果線路長度達(dá)到10km，則應(yīng)該結(jié)合線路中用戶多少來對應(yīng)分段。

（2）多電源環(huán)網(wǎng)供電接線。該接線模式的特征為：若干電源為一只配網(wǎng)線路供電，開環(huán)運行，若干電源交替使用，有著高度的安全性、穩(wěn)定性，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建模式靈活，然而，倒閘則相對繁瑣，本著環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)最簡的原則，所連接的電源一般要控制在3個以下。

（3）環(huán)網(wǎng)接線模式。當(dāng)個別城市中僅存在一個變電站，可以嘗試采用環(huán)網(wǎng)接線模式。該接線模式運行的特征為：相同變電站各類母線供電，兩條母線輪流使用，有著更加安全、穩(wěn)定的供電效果。

（4）網(wǎng)格供電接線。這一接線模式適合于市中心經(jīng)濟高度發(fā)達(dá)地帶，同時，負(fù)荷相對密布、供電較為穩(wěn)定的地區(qū)，也可以嘗試在最新開發(fā)的地域來選擇這一接線模式。此接線通常適合選擇電纜模式，或者將架空線同電纜配合進行接線，如果配網(wǎng)采用了雙電源供電，小區(qū)電源適合從各個環(huán)網(wǎng)線路進行連接，打造出一個環(huán)網(wǎng)供電格局，常規(guī)情況下，小區(qū)電源處于開環(huán)狀態(tài)，當(dāng)線路發(fā)生故障則可以轉(zhuǎn)移負(fù)荷，這一接線模式特征體現(xiàn)為：能夠有效提高干線上用戶的供電服務(wù)水平，使其達(dá)到N-1可靠性，對應(yīng)的分支線路的一些用電客戶也能達(dá)到這一安全穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)。而且在這一接線模式下，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為基礎(chǔ)、簡單，無需對故障進行大范圍隔離，能夠支持并促進負(fù)荷的大范圍轉(zhuǎn)移。

3 城區(qū)配網(wǎng)故障隔離技術(shù)措施

3.1 相間短路故障的隔離

（1）電流速斷保護

變電站出線開關(guān)，通常被配置為電流速斷模式，遇到較大電流時將發(fā)出保護性動作，無論是分段開關(guān)還是聯(lián)絡(luò)開關(guān)都有一定的保護性作用，遇到短路時，變電站出線開關(guān)將發(fā)出保護性動作，切斷線路，重合閘發(fā)出反應(yīng)，使線路走向充電狀態(tài)。若為長期性短路故障，則將又一次切斷線路，對應(yīng)斷定故障位置。

（2）饋線故障隔離技術(shù)

該技術(shù)是建立在電流與時間相協(xié)調(diào)基礎(chǔ)上的技術(shù)，能夠?qū)_(dá)到饋線自動化的配網(wǎng)線路進行科學(xué)地分段，根據(jù)電流保護整定原則來保護各個開關(guān)安全，當(dāng)出現(xiàn)短路故障時，不同開關(guān)依照相關(guān)定值來切斷故障。這一技術(shù)優(yōu)勢體現(xiàn)在：更為高效地分辨故障區(qū)域從而隔離故障，而且分支線路發(fā)生故障時，配網(wǎng)感想依然健康運行，因為能夠針對地進行隔離。饋線故障不會帶來太大影響，而且設(shè)置了更多的后備保護，保護設(shè)備運行相對基礎(chǔ)、運行靈便，未發(fā)生故障的線路也能更快地回歸到正常運行狀態(tài)。不足之處：故障判斷的精準(zhǔn)度有待提高，而且系統(tǒng)運行狀態(tài)的不確定性也將影響保護動作的準(zhǔn)確度。

同時，也可以從電壓、時間保護相互協(xié)調(diào)的角度出發(fā)來進行故障隔離，配網(wǎng)應(yīng)該選擇特殊的開關(guān)，例如：失壓脫扣型負(fù)荷開關(guān)。當(dāng)線路短路時，開關(guān)斷開、線路失壓，其他分段開關(guān)因為沒有壓力而斷開。重合閘能夠發(fā)出響應(yīng)，不同負(fù)荷開關(guān)當(dāng)發(fā)現(xiàn)線路中出現(xiàn)電壓時，再逐漸閉合，此時故障依然存在，開關(guān)將第二次跳閘，對應(yīng)不同區(qū)段的負(fù)荷開關(guān)也將再次反復(fù)以上操作，最終將故障隔離開來，此類技術(shù)的優(yōu)勢：成本低、易于操作、建設(shè)規(guī)模有限，容易實現(xiàn)。不足：開關(guān)需反復(fù)重合閘動作，會增添開關(guān)負(fù)擔(dān)，故障隔離過程中會影響用戶的持續(xù)用電，而且將會對電氣設(shè)備帶來不良影響，特別是干線為主如果設(shè)置了分支開關(guān)，區(qū)段的故障可能影響分支開關(guān)的運行，使得更多的用戶出現(xiàn)故障停電，將加劇故障查找工作負(fù)擔(dān)。

3.2 接地故障的隔離

立足于目前的配網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量、特征，一旦系統(tǒng)發(fā)生接地故障，一般通過合、拉變電站內(nèi)出線開關(guān)的方法來尋找出現(xiàn)故障問題的線路，然而，這一方法具有一定的局限性，無法準(zhǔn)確確定故障位置，為了確保故障被精準(zhǔn)地定位、隔離，則需要第一步拉開或閉合分支線路，對應(yīng)斷定故障所處大致范圍，在此基礎(chǔ)上安排專業(yè)的檢修人員來對各個設(shè)備、線路等進行故障查找與檢修。

4 結(jié)束語

城市經(jīng)濟在不斷發(fā)展，用電量在持續(xù)增加，必須積極優(yōu)化配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，采用先進的故障隔離技術(shù)，通過科學(xué)地接線，配網(wǎng)結(jié)構(gòu)改造等來提高配網(wǎng)運行穩(wěn)定性，及時隔離故障，提高配網(wǎng)運行水平。

參考文獻(xiàn)

[1]陳章潮，唐德光.城市電網(wǎng)規(guī)劃與改造[M].中國電力出版社，1998.

[2]束洪春.配電網(wǎng)絡(luò)故障選線[M].機械工業(yè)出版社，2008.

[3]桑安慶，桑志超.10kV配電線路故障自動定位與隔離技術(shù)研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015（19）.

[4]王占宇.配電網(wǎng)故障檢測、隔離與恢復(fù)系統(tǒng)的算法研究及應(yīng)用[D].華北電力大學(xué)，2013.

[5]馬軍，蒙金有，馮慶東，等.配電網(wǎng)故障定位、隔離和供電恢復(fù)系統(tǒng)工程實踐[J].中國電力，2003，4（S1）：60-62.