廣州電網(wǎng)供電可靠性改進(jìn)策略研究

代曉豐，任 倩，賴穎東

（廣州供電局有限公司天河供電局，廣東 廣州 510620)

1 廣州電網(wǎng)供電可靠性現(xiàn)狀

供電可靠性是供電系統(tǒng)對(duì)用戶持續(xù)供電的能力，是考核供電系統(tǒng)電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。供電系統(tǒng)的可靠性水平是整個(gè)電力系統(tǒng)在電源建設(shè)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、供電能力、電能質(zhì)量和運(yùn)行管理等諸多方面問(wèn)題的集中反映，是提高電網(wǎng)自身現(xiàn)代化水平的重要方面。研究電網(wǎng)供電可靠性改善策略，對(duì)保證電力系統(tǒng)可靠供電，促進(jìn)與改善電力企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和管理水平，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，以及指導(dǎo)電網(wǎng)建設(shè)和改造具有著十分重要的意義。

廣州電網(wǎng)供電可靠性管理從2007年全面起步，重點(diǎn)是抓好電網(wǎng)規(guī)劃、工程建設(shè)、運(yùn)行管理、技術(shù)進(jìn)步和基礎(chǔ)管理。通過(guò)5年的時(shí)間，將城市用戶平均停電時(shí)間從23.83h降低到3h以內(nèi)。但隨著時(shí)間的推移，各項(xiàng)快速顯效的管理與技術(shù)舉措，都已基本發(fā)揮了其最大的潛力，僅維持舉措現(xiàn)狀，將難以滿足下階段的指標(biāo)改善要求。因此需要重新審視和豐富既有舉措內(nèi)涵，并尋找新的提升舉措，為后續(xù)工作補(bǔ)充強(qiáng)勁動(dòng)力。

國(guó)際先進(jìn)供電企業(yè)用戶平均停電時(shí)間SAIDI基本在1h以內(nèi)。新加坡新能源電網(wǎng)的SAIDI指標(biāo)在國(guó)際先進(jìn)供電企業(yè)中處于領(lǐng)先地位，2010年平均停電時(shí)間為0.012h/戶(0.70min/戶)，2009年平均停電時(shí)間僅為0.005h/戶(0.31min/戶)。因此，與新加坡新能源電網(wǎng)進(jìn)行全面對(duì)比分析，能有效地發(fā)現(xiàn)差距差異，挖掘提升廣州地區(qū)電網(wǎng)可靠性的潛力。

2 廣州電網(wǎng)與新加坡電網(wǎng)差距分析

在電網(wǎng)發(fā)展歷史上，新加坡新能源電網(wǎng)前后歷經(jīng)了10年時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了可靠性的跨越式發(fā)展。上世紀(jì)90年代初期，新加坡配網(wǎng)以6.6kV環(huán)網(wǎng)結(jié)線為主，即使開(kāi)環(huán)運(yùn)行，線路設(shè)備也大都滿足“N-1”要求，用戶平均停電時(shí)間約30min。90年代中期，新加坡開(kāi)始將6.6kV配網(wǎng)逐步改造成22kV電網(wǎng)，形成花瓣式環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)“N-1”，甚至部分“N-2”，核心城區(qū)配電自動(dòng)化系統(tǒng)全覆蓋，光纖差動(dòng)保護(hù)全覆蓋，實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)隔離及自動(dòng)轉(zhuǎn)電，用戶年平均停電時(shí)間降至10min以內(nèi)。21世紀(jì)初期，新加坡通過(guò)推廣狀態(tài)監(jiān)測(cè)和狀態(tài)檢修策略，大幅度減少計(jì)劃維修，用戶年平均停電時(shí)間控制在3min以內(nèi)。

由此可見(jiàn)，一個(gè)地區(qū)供電可靠性的快速提升，主要還是依靠網(wǎng)架的發(fā)展、新技術(shù)的投入以及運(yùn)維策略的革新。而國(guó)內(nèi)不注重電網(wǎng)投資、技術(shù)更新，過(guò)分依賴考核、評(píng)比等管理手段進(jìn)行可靠性管理，實(shí)質(zhì)上是舍本逐末的體現(xiàn)。因此，若要在真正意義上實(shí)現(xiàn)供電可靠性的可持續(xù)提升，必須從根本入手，通過(guò)發(fā)掘自身的不足，找到提升的方向。

2.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)比較

(1)新加坡新能源電網(wǎng)以“N-1”為原則開(kāi)展電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)。新加坡本地電源充裕，發(fā)電裝機(jī)容量相當(dāng)于最高供電負(fù)荷的1.4倍。變電站布點(diǎn)和容量充足，平均負(fù)載不到40%，無(wú)重過(guò)載問(wèn)題。新加坡主干環(huán)網(wǎng)，230kV電網(wǎng)以400kV變電站為中心成環(huán)，各片網(wǎng)間設(shè)置聯(lián)絡(luò)(見(jiàn)圖1)，66kV電網(wǎng)為日字形環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。22kV電網(wǎng)采用花瓣式接線(見(jiàn)圖2)，合環(huán)運(yùn)行，配網(wǎng)典型接線率、可轉(zhuǎn)供電率均達(dá)100%；低壓配電網(wǎng)在低壓母線處設(shè)置聯(lián)絡(luò)，同樣滿足“N-1”要求，并在低壓母線預(yù)留發(fā)電車專用接口，減少低壓網(wǎng)故障引起的停電影響。

圖1 新加坡230kV電網(wǎng)接線

圖2 新加坡22kV電網(wǎng)花瓣式接線

(2)廣州電網(wǎng)發(fā)展相對(duì)滯后。廣州電網(wǎng)本地電源支撐不足，220kV及以下電網(wǎng)裝機(jī)容量?jī)H占最高負(fù)荷的40%，電力供應(yīng)依賴外網(wǎng)下送。廣州電網(wǎng)不滿足“N-1”的設(shè)備數(shù)量眾多，超過(guò)10%的變電站出現(xiàn)重過(guò)載問(wèn)題，部分地區(qū)配電網(wǎng)設(shè)備重過(guò)載比例超20%。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)仍不完善，220kV電網(wǎng)以鏈?zhǔn)浇泳€為主(見(jiàn)圖3)，由于短路電流超標(biāo)被迫分列運(yùn)行，導(dǎo)致多個(gè)220kV站單側(cè)電源串行供電，同塔線路故障易造成多站失壓，運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)突出；110kV電網(wǎng)采用3T接線，存在部分變電站單線供電、主變并接以及線路T接主變過(guò)多等問(wèn)題，不滿足“N-1”要求。2010年，廣州配網(wǎng)典型接線率僅為55%，可轉(zhuǎn)供率為78%。低壓電網(wǎng)建設(shè)無(wú)規(guī)劃，不成環(huán)，未配置發(fā)電車專用接口。低壓故障、新用戶接入均會(huì)影響用戶停電。

圖3 廣州220kV電網(wǎng)接線

2.2 技術(shù)支持比較

(1)新加坡新能源公司將配網(wǎng)自動(dòng)化要求納入統(tǒng)一的配網(wǎng)規(guī)劃原則、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備商務(wù)技術(shù)規(guī)范中，要求一、二次設(shè)備同步建設(shè)。二次設(shè)備全部使用專門的導(dǎo)引電纜通訊，全面實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信及遙控，系統(tǒng)功能完善，使用簡(jiǎn)單，可實(shí)時(shí)查看設(shè)備在線狀態(tài)，由SCADA(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))部門統(tǒng)一進(jìn)行專業(yè)維護(hù)。22kV花瓣式配電網(wǎng)，全部配備繼電保護(hù)裝置，投入差動(dòng)保護(hù)；開(kāi)環(huán)運(yùn)行的6.6kV手拉手環(huán)網(wǎng)，也在斷路器處配備過(guò)流、接地保護(hù)，分段設(shè)置定值。保護(hù)配備直流電源系統(tǒng)，與自動(dòng)化終端共用電源及通信導(dǎo)引線，信號(hào)接入配網(wǎng)SCADA系統(tǒng)，并開(kāi)發(fā)高級(jí)應(yīng)用。故障后保護(hù)動(dòng)作直接跳開(kāi)故障段，非故障段自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)電，限制停電于最小范圍。

(2)廣州供電局配電網(wǎng)光纖覆蓋范圍率不足30%，大量采用無(wú)線通信方式，因電房運(yùn)行環(huán)境惡劣，無(wú)線信號(hào)極度不穩(wěn)定，2010年終端系統(tǒng)在線率僅為65%。自動(dòng)化設(shè)備廠家繁多、維護(hù)不力，故障頻發(fā)。建設(shè)初期沒(méi)有專業(yè)的維護(hù)人員，導(dǎo)致實(shí)用化水平低下。典型設(shè)計(jì)未同時(shí)考慮配套的直流配電系統(tǒng)。電纜網(wǎng)僅在變電站10kV出線處設(shè)置饋線保護(hù)，線路中段未裝設(shè)繼電保護(hù)裝置。一旦發(fā)生設(shè)備故障，易造成全線停電，擴(kuò)大了影響范圍。

2.3 運(yùn)維策略比較

(1)新加坡新能源公司狀態(tài)監(jiān)測(cè)開(kāi)展10余年，主、配網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)體系化運(yùn)作。新加坡新能源公司狀態(tài)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目覆蓋全面，已全部替代停電預(yù)防性試驗(yàn)；根據(jù)設(shè)備狀態(tài)評(píng)估結(jié)果動(dòng)態(tài)調(diào)整監(jiān)測(cè)周期。新加坡新能源公司建立了狀態(tài)監(jiān)測(cè)的實(shí)施、初步診斷、專家診斷“三級(jí)梯隊(duì)”架構(gòu)，制定了狀態(tài)監(jiān)測(cè)手冊(cè)，狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝備技術(shù)成熟，有效確保工作的開(kāi)展。新加坡新能源公司建立了以狀態(tài)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的狀態(tài)檢修機(jī)制，通過(guò)分析設(shè)備狀態(tài)趨勢(shì)、故障歷史、維修歷史及廠家建議，結(jié)合設(shè)備年限、績(jī)效、狀態(tài)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，制定維修準(zhǔn)則，有效地降低了設(shè)備事故停電風(fēng)險(xiǎn)。

(2)廣州地區(qū)狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作處于起步階段，主要依靠紅外測(cè)溫和局放測(cè)試，均需要巡視人員現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。其檢修策略以往主要采用預(yù)防性試驗(yàn)和年度定檢，或設(shè)備發(fā)生故障后檢修，造成一定程度的過(guò)度檢修或失修。

3 提升廣州地區(qū)供電可靠性策略

3.1 強(qiáng)化網(wǎng)架基礎(chǔ)

強(qiáng)化網(wǎng)架基礎(chǔ)以改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)性缺陷，向堅(jiān)強(qiáng)、靈活的電網(wǎng)發(fā)展為目標(biāo)。

(1)對(duì)原有規(guī)劃思路進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。將220kV鏈?zhǔn)浇泳€調(diào)整為以500kV變電站為中心的閉式環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，同時(shí)220kV變電站確保有2個(gè)獨(dú)立進(jìn)線走廊，避免同塔線路故障造成220kV變電站全站失壓，提高電網(wǎng)抗風(fēng)險(xiǎn)能力。調(diào)整后的規(guī)劃接線在裝備規(guī)模和投資基本相當(dāng)?shù)臈l件下，供電能力較鏈?zhǔn)浇泳€提升約33%。結(jié)合500kV木棉站、穗西站等重點(diǎn)工程建設(shè)，構(gòu)建以500kV變電站為中心的220kV閉式環(huán)網(wǎng)，計(jì)劃于2015年形成六大供電片區(qū)。

(2)加快220kV站配套110kV線路建設(shè)，完善110kV標(biāo)準(zhǔn)化3T接線。為了避免大范圍的改造引起投資浪費(fèi)，繼續(xù)堅(jiān)持推廣10kV“3-1”典型接線。將10kV配網(wǎng)典型接線率和可轉(zhuǎn)供電率指標(biāo)逐年分解到配網(wǎng)單位，并落實(shí)到具體規(guī)劃項(xiàng)目;新建10kV線路嚴(yán)格按配網(wǎng)典型接線建設(shè)，對(duì)不符合典型接線的原有網(wǎng)絡(luò)，借新用戶接入、重過(guò)載線路改造等機(jī)會(huì)逐步改造完善。

(3)完善低壓配電網(wǎng)規(guī)劃原則，明確低壓電網(wǎng)典型結(jié)線。在新建公變低壓母線間適當(dāng)設(shè)置聯(lián)絡(luò)，并將低壓業(yè)擴(kuò)接入納入規(guī)劃管理。在新建配網(wǎng)項(xiàng)目中，結(jié)合實(shí)際情況及客戶對(duì)供電可靠性的要求，在配變低壓側(cè)設(shè)置發(fā)電設(shè)施接口，滿足發(fā)電車接入的要求。

(4)在廣州中新知識(shí)城開(kāi)展20kV花瓣式接線環(huán)網(wǎng)運(yùn)行試點(diǎn)建設(shè)。經(jīng)初步計(jì)算，建設(shè)完成后城市用戶平均停電時(shí)間將小于5min，可打造世界頂尖水平的可靠供電區(qū)域。

3.2 提高配電網(wǎng)技術(shù)水平支持

提高配電網(wǎng)技術(shù)水平主要依靠配電自動(dòng)化及繼電保護(hù)等二次設(shè)備。

(1)提高配網(wǎng)自動(dòng)化規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)，將配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)納入配網(wǎng)典型設(shè)計(jì)。加強(qiáng)配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)化終端與一次設(shè)備同步施工，同步驗(yàn)收，同期投產(chǎn)。制定涵蓋從設(shè)計(jì)、安裝、驗(yàn)收、投運(yùn)到質(zhì)保期各階段的商務(wù)技術(shù)規(guī)范，將配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備納入統(tǒng)一招標(biāo)清單，加強(qiáng)配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備入網(wǎng)檢測(cè)。結(jié)合其他設(shè)備改造、更新及業(yè)擴(kuò)新建，逐步完成運(yùn)行中設(shè)備的自動(dòng)化改造。配備配網(wǎng)二次專業(yè)運(yùn)行隊(duì)伍，保障配網(wǎng)二次系統(tǒng)的工程驗(yàn)收、運(yùn)維和定值管理，建立長(zhǎng)效運(yùn)維工作機(jī)制。完善配網(wǎng)二次專業(yè)運(yùn)行指標(biāo)，建立監(jiān)督機(jī)制，常態(tài)化開(kāi)展配網(wǎng)二次設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量分析，嚴(yán)格做好缺陷閉環(huán)管理，確保終端在線率。

(2)研究10kV策略點(diǎn)加裝斷路器、配置繼電保護(hù)的可行性。選取公用線路中主干分段、重要分支、聯(lián)絡(luò)點(diǎn)等策略點(diǎn)加裝斷路器并適當(dāng)配備保護(hù)，縮小停電范圍。二次專業(yè)運(yùn)維班組負(fù)責(zé)配網(wǎng)保護(hù)、配網(wǎng)自動(dòng)化相關(guān)設(shè)備、通信通道、圖紙的一般維護(hù)，并明確管理職責(zé)和維護(hù)要求。

3.3 建立健全狀態(tài)監(jiān)測(cè)、狀態(tài)檢修策略

(1)建立由試驗(yàn)研究所和各運(yùn)行單位組成的2級(jí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)體系。運(yùn)行單位負(fù)責(zé)巡檢測(cè)試，試驗(yàn)研究所負(fù)責(zé)專業(yè)測(cè)試與診斷分析。確立在試驗(yàn)研究所設(shè)立設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)與檢修策略技術(shù)支持中心及其技術(shù)監(jiān)督職能，完善狀態(tài)監(jiān)測(cè)相關(guān)機(jī)構(gòu)設(shè)置和技術(shù)崗位配備，規(guī)范并完善各級(jí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備配置。

(2)以狀態(tài)監(jiān)測(cè)為核心全面開(kāi)展?fàn)顟B(tài)檢修。推廣成熟的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，特別是在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)處理，并根據(jù)處理意見(jiàn)開(kāi)展?fàn)顟B(tài)檢修。系統(tǒng)構(gòu)建狀態(tài)檢修的標(biāo)準(zhǔn)體系，主要包括：狀態(tài)監(jiān)測(cè)與狀態(tài)檢修技術(shù)導(dǎo)則、狀態(tài)評(píng)價(jià)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則、狀態(tài)監(jiān)測(cè)及狀態(tài)檢修管理規(guī)定、狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理規(guī)定以及相關(guān)的作業(yè)指導(dǎo)書及作業(yè)表單等。

(3)提高狀態(tài)監(jiān)測(cè)和狀態(tài)檢修結(jié)果運(yùn)用水平。將狀態(tài)監(jiān)測(cè)和狀態(tài)檢修結(jié)果應(yīng)用于設(shè)備采購(gòu)環(huán)節(jié)，作為設(shè)備技術(shù)評(píng)價(jià)的重要依據(jù)。

3.4 其他策略

除以上各類措施以外，加強(qiáng)設(shè)備質(zhì)量控制，深化綜合停電管理，做好事故障礙技術(shù)分析，提升快速?gòu)?fù)電搶修效率，提高帶電作業(yè)水平等，都是加強(qiáng)基礎(chǔ)建設(shè)，提高技術(shù)、管理水平的重要舉措。

4 總結(jié)

通過(guò)與新加坡新能源電網(wǎng)進(jìn)行對(duì)比分析，得出了廣州電網(wǎng)主要在電網(wǎng)網(wǎng)架、技術(shù)支持、運(yùn)維策略上的差異差距，通過(guò)提升主配網(wǎng)網(wǎng)架強(qiáng)度，提高繼保自動(dòng)化水平，健全狀態(tài)監(jiān)測(cè)、狀態(tài)檢修機(jī)制，可大大縮小與國(guó)際先進(jìn)電網(wǎng)企業(yè)的差距。所有能夠避免用戶停電、減少用戶停電的措施，都是對(duì)提高供電可靠性最直接的體現(xiàn)。只有從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)度、運(yùn)行、檢修、維護(hù)等各階段、各環(huán)節(jié)入手，才能從根本上實(shí)現(xiàn)供電可靠性可持續(xù)性的提高。

1 國(guó)家電網(wǎng)公司.供電可靠性管理實(shí)用技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008.

2 駱 敏.配電網(wǎng)供電可靠性定量評(píng)估及可靠性成本效益[J].供用電，2006.

3 張建志.提高火力發(fā)電企業(yè)供電可靠性的幾項(xiàng)措施[J].電力安全技術(shù)，2014(1).