供電可靠性的配電網(wǎng)規(guī)劃分析

王調(diào)兵

（國(guó)網(wǎng)寧東供電公司，寧夏 銀川 750001）

0 引 言

電力企業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展過(guò)程中，配電網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)一直是其薄弱環(huán)節(jié)。配電網(wǎng)的整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)下老舊設(shè)備的數(shù)量增多，加上管理水平低下，使得配電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中受到諸多因素的影響，難以保障供電可靠性。當(dāng)前，電力企業(yè)提高了對(duì)電力服務(wù)質(zhì)量的要求，需從現(xiàn)實(shí)需求出發(fā)，增強(qiáng)配電網(wǎng)規(guī)劃方面的可靠性建設(shè)，為正常的供配電提供良好的前提條件，以促進(jìn)配電網(wǎng)安全高效地運(yùn)營(yíng)。

1 配電網(wǎng)規(guī)劃中提高供電可靠性的重要意義

配電網(wǎng)內(nèi)部包含了諸多電力設(shè)備設(shè)施，因此提高供電可靠性極為復(fù)雜。在當(dāng)前的發(fā)展條件下，人們對(duì)供電質(zhì)量的要求日益提高，使得電力企業(yè)配電網(wǎng)供電可靠性的研究和提升日趨重要。電力企業(yè)在發(fā)展過(guò)程中需要為供配電提供安全可靠的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，以保障其在供配電方面發(fā)揮支撐和保障作用。

現(xiàn)階段，隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展，配電自動(dòng)化獲得了一定的發(fā)展，使得電力企業(yè)在配電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)過(guò)程中具有了更多的技術(shù)可選擇性，為提升供電可靠性和質(zhì)量提供了支持[1]。其中，供電可靠性的提升極為關(guān)鍵，也對(duì)電力企業(yè)的配電網(wǎng)規(guī)劃提出了更高要求。在具體的配電網(wǎng)規(guī)劃過(guò)程中，需做好電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、設(shè)備設(shè)施更新以及運(yùn)行狀態(tài)檢修等工作，并全過(guò)程、全方位強(qiáng)化管理，以解決配電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)供電可靠性不足的問(wèn)題，從而為電力企業(yè)創(chuàng)造更大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2 配電網(wǎng)供電可靠性影響因素分析

配電網(wǎng)供電可靠性是電力行業(yè)乃至全社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。如果在配電網(wǎng)規(guī)劃過(guò)程中難以實(shí)現(xiàn)供電可靠性，不僅會(huì)影響整個(gè)配電網(wǎng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行，還可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的安全事故。要提升配電網(wǎng)的供電可靠性，需要從影響因素出發(fā)，加強(qiáng)各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。影響配電網(wǎng)供電可靠性的因素如圖1所示。

2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖1 供電可靠性影響因素示意圖

配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)并不是單一的，而是包含了多種類型。在配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇與優(yōu)化。不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下的安全可靠性存在一定的區(qū)別。通常，如果在當(dāng)前電力行業(yè)發(fā)展過(guò)程中能夠建立清晰的網(wǎng)絡(luò)接線模式，那么將能夠在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障后快速進(jìn)行故障定位與排查，使其盡快恢復(fù)正常狀態(tài)。合理的線路分段能夠縮小故障停電范圍，避免大面積停電對(duì)人們的生產(chǎn)生活造成不利影響。線路間的聯(lián)絡(luò)以及帶備用主變的變電站有助于故障發(fā)生時(shí)線路之間和變電站主變之間的負(fù)荷轉(zhuǎn)供[2]。“N-1”型接線模式與其他接線模式的區(qū)別在于存在多個(gè)電源，即使電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)某段出現(xiàn)異常情況，也可以通過(guò)其他線路來(lái)保持正常的供配電，具有更高的安全性與可靠性。在配電網(wǎng)中，無(wú)論采用何種類型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，都需要保障電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的清晰性，從而為后續(xù)的故障排查及維修處理提供便捷。

2.2 設(shè)備水平

設(shè)備水平是配電網(wǎng)供電可靠性的重要影響因素。這一大影響因素包含線路絕緣化率、中壓線路長(zhǎng)度超限比例、不符合防雷標(biāo)準(zhǔn)線路比例、GIS使用率以及斷路器無(wú)油化率。如果在配電網(wǎng)規(guī)劃中難以科學(xué)控制與優(yōu)化這些影響因素，那么將難以保障配電網(wǎng)的供電可靠性。設(shè)備水平的影響因素中的設(shè)備不僅包括傳統(tǒng)意義上的機(jī)械設(shè)備和電力設(shè)備，還包含線路。設(shè)備運(yùn)行環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，且不同設(shè)備之間存在緊密的關(guān)聯(lián)性。這種情況下要提高配電網(wǎng)供電的可靠性，需要在配電網(wǎng)中引入故障自我診斷設(shè)備與技術(shù)，以快速解決設(shè)備出現(xiàn)的故障[3]。當(dāng)前，市場(chǎng)上出現(xiàn)了各種新型設(shè)備。這些設(shè)備的技術(shù)水平較高，設(shè)備本身的安全性與可靠性相對(duì)較好，有助于提高配電網(wǎng)的安全性。

2.3 技術(shù)水平

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，各種互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)配電網(wǎng)的優(yōu)化起到了重要作用。在配電網(wǎng)規(guī)劃過(guò)程中，技術(shù)水平同樣是影響供電可靠性的關(guān)鍵因素。如果能夠采用自動(dòng)化、智能化與安全化技術(shù)，將有效提升供電可靠性。通常情況下，技術(shù)水平對(duì)供電可靠性的影響主要體現(xiàn)在帶電作業(yè)能力、配電自動(dòng)化能力以及狀態(tài)監(jiān)控與檢查維修能力3個(gè)方面。只有保障這3種能力，才能夠避免技術(shù)對(duì)供電可靠性的影響，否則任何一方面的能力不足都會(huì)影響供電可靠性。

2.3.1 帶動(dòng)作業(yè)

在配電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)過(guò)程中，帶電作業(yè)是一種極為常見(jiàn)的工作方式，主要是在高壓電力設(shè)施正常供電的情況下進(jìn)行電力檢修與維護(hù)。這種工作方式下的危險(xiǎn)系數(shù)相對(duì)較高，參與帶電作業(yè)的人員必須具有極高的專業(yè)素質(zhì)和技術(shù)水平，才能夠保障作業(yè)任務(wù)的完成。

2.3.2 配電自動(dòng)化

配電自動(dòng)化能力通過(guò)構(gòu)建配電自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在系統(tǒng)構(gòu)建過(guò)程中，需加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)信息的整合與共享，充分應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)展開對(duì)電網(wǎng)中各種電力設(shè)備設(shè)施的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，及時(shí)識(shí)別電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的故障威脅。

2.3.3 狀態(tài)監(jiān)控與檢查維修

該工作在各種電力設(shè)備和線路未發(fā)生故障前進(jìn)行，以保障電網(wǎng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)而不會(huì)影響供配電。

2.4 運(yùn)營(yíng)管理

配電網(wǎng)的日常運(yùn)營(yíng)管理也極為重要。通過(guò)科學(xué)全面的運(yùn)營(yíng)管理，可以提高供電可靠性。運(yùn)營(yíng)管理下的影響因素主要包括基礎(chǔ)管理、需求側(cè)管理以及轉(zhuǎn)供電管理。基礎(chǔ)管理能夠使得各種電力信息的采集更精準(zhǔn)，從而通過(guò)分析這些信息來(lái)輔助決策?；A(chǔ)管理下的管控包含了電能暫停時(shí)間的控制與信息系統(tǒng)的建立。需求側(cè)管理屬于一種預(yù)防控制的手段，重點(diǎn)是管控電力缺口。轉(zhuǎn)供電管控下的專業(yè)人員需制定和評(píng)估轉(zhuǎn)供電計(jì)劃，從而縮短停電時(shí)間。

3 提高配電網(wǎng)規(guī)劃的供電可靠性

配電網(wǎng)供電可靠性的提升思路如圖2所示。

3.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

圖2 配電網(wǎng)供電可靠性的提升思路

以某地區(qū)的配電網(wǎng)為例來(lái)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。已知該地區(qū)配電網(wǎng)主要存在以下問(wèn)題。首先，主干長(zhǎng)度方面存在部分線路過(guò)長(zhǎng)問(wèn)題。城區(qū)共有18條線路主干線，長(zhǎng)度都達(dá)到了3 km，占線路總數(shù)的36%；非城區(qū)共有20條線路，長(zhǎng)度超過(guò)了5 km，占線路總數(shù)的40%。線路供電距離相對(duì)較遠(yuǎn)，存在較大的電力損耗。其次，線路構(gòu)成方面。以架空裸導(dǎo)線為主體，整個(gè)中壓網(wǎng)線路的絕緣化率與電纜化率都偏低。再次，接線模式方面。有15條線路采用“手拉手”接線方式，但7條線路無(wú)法實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)供；35條線路采用單輻射接線，且線路在運(yùn)行時(shí)存在較高的負(fù)載率，使得即使存在聯(lián)絡(luò)線路也不能夠完全轉(zhuǎn)帶負(fù)荷，因此電網(wǎng)負(fù)荷的轉(zhuǎn)供能力較差。最后，線路負(fù)載率方面。有7條線路的負(fù)載率在70%以上，正常運(yùn)行負(fù)載率較高，對(duì)負(fù)荷發(fā)展的適應(yīng)性相對(duì)較差；7條線路負(fù)載率在20%以下，資源利用率相對(duì)較低。

針對(duì)上述情況，在配電網(wǎng)規(guī)劃過(guò)程中，要求各個(gè)電力企業(yè)根據(jù)供配電需求優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。首先，優(yōu)化線路分段數(shù)。由于電力需求的分布不均勻，因此對(duì)于電力用戶較多和需求較大的線路，需加裝線路分段設(shè)備減小分段用戶數(shù)，從而縮小線路的停電范圍[4]。其次，適當(dāng)提高線路的環(huán)網(wǎng)化率和線路可轉(zhuǎn)供率。通過(guò)這種方式可實(shí)現(xiàn)線路之間的負(fù)荷轉(zhuǎn)供，從而提高供電可靠性。再次，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)電力負(fù)荷。由于影響負(fù)荷需求的因素非常多，因此在電力負(fù)荷預(yù)測(cè)過(guò)程中必須采取多種方式保障電力負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。具體預(yù)測(cè)過(guò)程中，可以采用比例系數(shù)增長(zhǎng)法、回歸模型預(yù)測(cè)法、曲線擬合法以及空間負(fù)荷預(yù)測(cè)法來(lái)加以預(yù)測(cè)。最后，分析電力平衡，制定相應(yīng)的規(guī)劃方案。專業(yè)人員需結(jié)合前期的負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果分析電力平衡。設(shè)計(jì)規(guī)劃方案時(shí)，需要根據(jù)主網(wǎng)規(guī)劃按目標(biāo)年分階段分區(qū)進(jìn)行電力平衡，進(jìn)而依據(jù)預(yù)測(cè)的負(fù)荷平衡、分布情況以及電力平衡分析結(jié)果來(lái)確定最佳的配電網(wǎng)規(guī)劃方案。

3.2 提升設(shè)備水平

配電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，供電可靠性很大程度上還會(huì)受到設(shè)備水平的影響。配電網(wǎng)中的電力設(shè)備設(shè)施相對(duì)較多，單個(gè)設(shè)備或者多個(gè)設(shè)備的可靠性均可能決定配電網(wǎng)各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的可靠性。如果單個(gè)設(shè)備或者多個(gè)設(shè)備的可靠性較差，那么會(huì)使配電網(wǎng)電力設(shè)備設(shè)施的檢修頻繁。因此，提升設(shè)備水平是提升供電可靠性的重要途徑。

在具體的實(shí)施過(guò)程中，需要從以下幾個(gè)方面來(lái)提升設(shè)備水平。首先，及時(shí)更換老舊設(shè)備。配電網(wǎng)中的設(shè)備較多，一些設(shè)備在長(zhǎng)期使用過(guò)程中面臨著老化和性能降低的問(wèn)題，如果不及時(shí)更換，那么這些設(shè)備在配電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中的故障頻率將相對(duì)較高。因此，電力企業(yè)需定期更換配電網(wǎng)中的老舊設(shè)備，用先進(jìn)設(shè)備替代老舊設(shè)備，以降低設(shè)備發(fā)生概率的幾率[5]。其次，在新建變電站中選用質(zhì)量較好、性能高的電力配置，如開關(guān)和斷路器等，從而提高整個(gè)配電網(wǎng)中電力設(shè)備設(shè)施的配置。最后，提高設(shè)備抵御自然災(zāi)害的能力。尤其是在一些雷害密集的區(qū)域內(nèi)，需要采取必要的防雷保護(hù)措施。例如，可采用高性能避雷器與絕緣子，做好架空避雷線的接地處理，從而降低外力對(duì)電力線路、設(shè)備的破壞。

4 結(jié) 論

現(xiàn)階段，隨著電力行業(yè)的蓬勃發(fā)展，人們?cè)陂L(zhǎng)期發(fā)展過(guò)程中對(duì)供電可靠性提出了更高的要求。針對(duì)這一發(fā)展現(xiàn)狀，各個(gè)電力企業(yè)需要針對(duì)供電可靠性的影響因素，優(yōu)化配電網(wǎng)，從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、設(shè)備管理、運(yùn)營(yíng)管理以及技術(shù)更新的角度提升供電可靠性，使得配電網(wǎng)規(guī)劃能夠符合實(shí)際的用電需求。