基于高可靠性的新型低壓網絡應用研究

呂培強

摘 要：電力能源供應服務于國家改革發展大局，安全可靠、經濟運行、綠色環保、適度超前對電力行業創新發展具有深遠的社會價值。文章重點對如何加快提升供配電保障能力，優化電力能源供給，普惠千家萬戶，提出了新型高可靠性低壓網絡組態方式，適應分布式電源友好接入消納，進而綜合提升低壓供電安全、經濟、清潔效能，實現節能降耗新目標。同時，也為相關制造企業、社會資源參與堅強智能電網建設提供了市場前景分析。

關鍵詞：低壓網絡；智能互聯；節能降耗；技術改造

1 概述

電能作為安全、清潔、優質、高效的二次能源，能夠替代絕大多數能源需求，是未來最重要的終端能源。在智能制造、自動控制、信息通信、電力電子等先進技術和可再生能源加速發展推動下，電網邁向了智能發展的新階段。當下如何適應新型城鎮化、城市化發展對高可靠性供電提出的新目標，深化滿足分布式電源和用電負荷持續增長需求，保障其安全可靠供電能力，大幅度提升降耗節能的經濟成效，將成為新的研究課題之一。而傳統低壓供配電網絡主要存在的問題集中反映在以下幾個方面。

1.1 傳統低壓網絡接線方式靈活性不足

隨著城市建設的發展，用戶對供電可靠性的要求越來越高，這就給原有配電設備的質量和配電網絡的可靠性提出了更高的要求。

而原有低壓配電網大部分采用放射形供電，雖然有助于保證潮流的單向流動，易于繼電保護等設施的實現，但這種供電方式弊病較多，一旦某處發生故障，就會造成整條線路的大面積低壓客戶停電，且停電時間較長，可靠性差。對此需要研究推進國際對標，實現停電次數與時間減少到先進國家水平，縮短差距進而對社會公眾造成的影響最小，保障合格、連續、可靠的電力供應，改變傳統低壓網絡接線方式靈活性不足，切實提升低壓配電網智能化、互動化、信息化管控能力，不斷滿足用電客戶訴求及服務質量體驗的新需求。

1.2 低壓網絡智能化供電的應用能力不足

由于目前低壓配電網缺乏自動化設備，沒有對低壓配電網絡進行監測，故障信息依賴用戶反饋，智能化化程度低。

對于故障的排除往往通過人工現場操作實現，而實際現場低壓配電網絡覆蓋面廣，終端眾多，進一步延長了故障的排除時間，加大了人力的投入。

為此亟需推進智能電網設計、建設、物料、施工和驗收應用標準，契合分布式新能源提速融合的發展需求，提升供電服務全流程貫通能力，加速形成電網企業與電力客戶之間“共享、和諧、雙贏”的協作共建關系，讓廣大電力客戶貼心感受到智能供電的新體驗。

1.3 低壓供電可靠性與經濟性評估存在薄弱環節

目前低壓供電可靠性信息較為分散，對此比較供電部門所投入的輻射狀網架改造，智能化提升等運營成本，是否切實解決了配電系統的薄弱環節，迫切需要不斷完善可靠性與經濟性評估方案。

通過合理有效的評估，揭示影響電力供應和電能質量環節上存在的主要問題，指導低壓配電網接線方式的改造、改變其現有的輻射狀網架結構，并進行智能化控制，實現對低壓配網的實時監測，及時掌握運行設備與安全裕度、供電可靠性和經濟運營等關鍵影響因素，為妥善消除設備隱患、保證安全可靠供電、儲備建設與改造項目等提供決策依據。

2 新型低壓網絡組態方式的探索

2.1 互聯互供組網設想

與傳統低壓網絡采用輻射型供電對比，新型低壓互聯互供接線方式，在保持原有低壓網絡構架的基礎上，通常工程應用采取少改造，突出安全與經濟，智能與靈活特征，達到適應分布式電源的開放與接納。

所涉一次設備改動量少，巧妙增設微機保護功能，數據通信傳輸功能，適當位置補充低壓網絡聯絡功能，具備遠方監測與調控功能，改變以往僅依憑運行人員經驗，而實際負荷估算差別大，“盲調”幾乎處處存在，更多只能通過事后彌補等被動工作局面。

2.2 互聯互供接線方式

新型低壓互聯互供接線方式（如圖1所示）用于連接兩路電源和多個負載的低壓配電網，包括第一母線、第二母線、第一進線低壓斷路器DLa、第二進線低壓斷路器DLb、第一多位刀閘DZ/a、第二多位刀閘DZ/b以及若干個低壓環網供配三位態調整負荷裝置。

第一路電源經第一進線低壓斷路器DLa和第一多位刀閘DZ/a而能夠與第一母線的上游和（或）第二母線的下游相可分離的連接，即第一路電源可以連接第一母線的上游A1、第二母線的下游B8中的一個或者兩個；而第二路電源經第二進線低壓斷路器DLb和第二多位刀閘DZ/b而能夠與第二母線的上游和（或）第一母線的下游相可分離的連接，即第二路電源可以連接第二母線的上游B1、第一母線的下游A8中的一個或者兩個。

2.3 新型組網的顯著特征

新型低壓組網方式至少具有以下顯著特征。

（1）是進一步提升可靠供電能力，解決了電力用戶受電末端相對可靠供電弱化的問題，保障所有電力用戶“一視同仁”均衡得到持續供電。

（2）是借助數據通信及微機保護新技術，可實現就地平衡負載出力，解決了以往“大馬拉小車”，容量錯配的問題。

（3）是科學對應“超重載”現象，通過輔助遠程監測預知電力用戶負荷變化趨勢，靈活調配供電容量滿足增量需求。

（4）值得關注的是自適應“微網”組態分布式電源的接入需求，就地消納太陽能、天然氣、生物質能、風能等類型資源，主動營造社會力量參與電力投資的良好環境，共享電力發展新成果。

3 適用現場的應用實踐分析

3.1 安全供電與經濟節能雙提升

低壓配電網絡安全供電、可靠用電的基礎重點之一是如何提升低壓斷路器工作性能，適應低壓互聯互供接線方式新要求，提升制造企業轉型升級，不斷開拓新市場的能力。

3.2 靈活實現“削峰填谷”技術方案

新型低壓網絡組態方式，改變了傳統輻射型供電模式，即自配電變壓器電源端起至供電末端，其供電可靠性逐級弱化的問題。

3.3 優化利用配電變壓器容量

隨機抽取800千伏安公用配電變壓器一臺，其中月度負載率和抄見電量作為重點觀察對象，反映出1月-12月份配電變壓器平均負載率與配電變壓器峰值負載率之間存在60%-70%的差值，如何應對現場出現的這類情況，目前更多的依賴于增加變壓器容量。

實際工程應用新型低壓網絡組態方式，可大力提升配電變壓器平均負載率，通過部分配電變壓器依次輪流投入現場，在減少新增配電變壓器投入，降低配電變壓器運行損耗的同時，綜合負載利用率可見提升85%-140%，節能效果明顯。

3.4 “微網”就地接入消納更經濟

以10kW的光伏并網發電單元為例接入新型低壓網絡，可實現自適應“余電”上網。

光伏發電用戶上網電量可按下式推算：

W=K*H*P*E （1）

其中：W：上網發電量（kWh）；K：綜合效率系數；H：水平面太陽能總輻照量（kW·h/m2）；P：安裝組件容量（kW）；E：標準條件下的輻照度常數取1kW/m2；

W=0.43×3.75×365×10×1=5885.625kWh

隨著光伏組件轉換效率、逆變器效率、光伏發電系統可用率等主要綜合效率的不斷提升，可預測平均上網電量將突破1萬度/年。

4 結束語

新型高可靠性低壓網絡實踐探索，其核心價值是為了進一步提升供電質量和效率效能，更好地就地均衡負載，提高負載利用率，消納分布式微網接入公網，使得最廣泛用戶切實感受到智能電網發展新成果，實現節能降耗新目標，其中孕育著供配電新技術、新設備、新裝置的推陳出新，更新換代，必將吸引更大范圍的制造企業創新研發，更多層面的社會資源參與建設，從而加速成果轉化更好地服務社會。

參考文獻

[1]Q/GDW 480-2010.分布式電源接入電網技術規定[S].

[2]劉振亞.企業資產全壽命管理[M].北京：中國電力出版社，2015，12（2016.2重印）：131-134.