基于不停電作業(yè)安全的配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)改造研究

　　摘要： 供電企業(yè)為了減少停電檢修對(duì)用戶正常用電造成的損失，滿足廣大電力用戶對(duì)用電的需求，電網(wǎng)企業(yè)要投入大量的資金完善配網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并提升配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)不停電檢修以提升對(duì)電力用戶的服務(wù)水平。本文以實(shí)際配電網(wǎng)自動(dòng)化改造工程為例對(duì)配電帶電作業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行了分析，介紹了深圳供電局有限公司南山區(qū)配電網(wǎng)的優(yōu)化改造方案，對(duì)配電自動(dòng)化不停電作業(yè)安全影響進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

　　關(guān)鍵詞： 不停電作業(yè); 安全; 配電網(wǎng)自動(dòng)化; 技術(shù)改造

　　1 引言

　　社會(huì)經(jīng)濟(jì)的繁榮發(fā)展帶動(dòng)了工業(yè)以及生活用電量的與日俱增，對(duì)配電網(wǎng)供電可靠性的需求日趨增強(qiáng)。配電網(wǎng)作為完成電力輸送與分配的最后關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其自動(dòng)化水平的提升在某種程度上能夠減少停電概率，增強(qiáng)供電的可靠性與安全性，進(jìn)而提升電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。為此，配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)日益受到廣泛的重視與認(rèn)可。

　　雖然配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)成為電力企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理中廣泛關(guān)注的研究課題，但是配電網(wǎng)的建設(shè)與改造仍然面臨著重重困難。譬如配電設(shè)施數(shù)量多、分布廣、參與建設(shè)與調(diào)試部門多、自動(dòng)化控制與管理水平不高、通信光纜施工進(jìn)度緩慢、一次設(shè)備的可靠性有待加強(qiáng)等眾多不可控因素，導(dǎo)致在配電網(wǎng)自動(dòng)化改造建設(shè)中進(jìn)度緩慢、停電范圍面積大、總體停電時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)操作施工調(diào)試的工作量增加、大面積重復(fù)停電，影響到電網(wǎng)的優(yōu)質(zhì)服務(wù)以及供電可靠性等指標(biāo)[1]。

　　本文通過對(duì)深圳供電局有限公司的智能配電網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)化技術(shù)改造項(xiàng)目為例，構(gòu)建起安全可靠的電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，保證電網(wǎng)在運(yùn)行中具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)化、信息互動(dòng)、快速自愈、不停電檢修等功能，大大提升了該地區(qū)的配電網(wǎng)運(yùn)行效率以及供電可靠性，有效提升了運(yùn)行管理水平，提高了該地區(qū)配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行效率。

　　2 應(yīng)用分析

　　目前深圳供電局有限公司的電網(wǎng)已經(jīng)逐步形成了220kV的環(huán)網(wǎng)、110kV備用電網(wǎng)的供電結(jié)構(gòu)，該電網(wǎng)擁有十分穩(wěn)定的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，能夠滿足深圳供電局有限公司的用電需求，供電穩(wěn)定性較高。深圳供電局有限公司的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)為架空、電纜混合網(wǎng)，10kV單母線分段并采取了不接地的形式，采取單聯(lián)絡(luò)與兩聯(lián)絡(luò)，存在少量的三聯(lián)絡(luò)接線方式;本次試點(diǎn)的地區(qū)是深圳市南山區(qū)，該地區(qū)電聯(lián)線路采取的是單環(huán)網(wǎng)及供--備接線方式。本方案進(jìn)行配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)改造的區(qū)域選擇在深圳供電局有限公司南山區(qū)的核心地帶，該區(qū)域的面積大小約為167.5km2，根據(jù)當(dāng)?shù)氐某鞘幸?guī)劃，該區(qū)域在未來十年內(nèi)將會(huì)被規(guī)劃成為深圳經(jīng)濟(jì)走廊的核心地帶，發(fā)揮著新城區(qū)核心輻射帶的作用[2]。

　　3 配電網(wǎng)不停電作業(yè)特征

　　若采取配電網(wǎng)線路帶電作業(yè)，鑒于線路電壓低，三線導(dǎo)線間距小，配電設(shè)備密度較大，導(dǎo)致作業(yè)范圍較小。在帶電作用中，由于線路錯(cuò)綜復(fù)雜、作業(yè)環(huán)境較為狹窄，工作人員很容易觸碰到其他的電力設(shè)施，為此必須要使用全套的絕緣防護(hù)工具。配電網(wǎng)自動(dòng)化改造，能夠提升當(dāng)前不停電作業(yè)的安全性，具有較高的現(xiàn)實(shí)意義[3]。

　　4 配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)改造

　　4.1 網(wǎng)架優(yōu)化改造方案

　　論文結(jié)合南山區(qū)的城市配電網(wǎng)改造項(xiàng)目，對(duì)配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，以解決市區(qū)18新城的K12線路的單輻射問題，形成單聯(lián)絡(luò);解決25編號(hào)路I線的聯(lián)絡(luò)不足問題，形成雙聯(lián)絡(luò)。

　　針對(duì)南山區(qū)15編號(hào)II線路、分段點(diǎn)位置設(shè)置偏差的換網(wǎng)線路進(jìn)行改進(jìn)與調(diào)整，優(yōu)化當(dāng)前的架空線路實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化。

　　針對(duì)編號(hào)IV路的10號(hào)桿塔處的分段開關(guān)以及F151、L001開關(guān)之間無分段的問題進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，針對(duì)其線路長(zhǎng)且分段少等問題，為了平衡線路，在30號(hào)桿塔與45號(hào)桿塔之間增設(shè)分段開關(guān)2臺(tái)，如下圖3和圖4所示。

　　4.2 饋線自動(dòng)化建設(shè)

　　鑒于10kV的架空線路以及架空電纜等均位于城鄉(xiāng)結(jié)合部等郊區(qū)地帶，若需要實(shí)現(xiàn)故障線路的自愈功能，需要充分將投資回報(bào)、效率、方便維護(hù)、工程易開展等因素考慮在內(nèi)，因此針對(duì)配電網(wǎng)自動(dòng)化改造可以選用智能饋線自動(dòng)化。但是10kV的電纜線路需要敷設(shè)在城市中央地帶，承擔(dān)著城區(qū)工業(yè)、商業(yè)以及生活、辦公用電，其負(fù)荷量較大，對(duì)供電可靠性的要求較高，為此可以選擇集中控制型的饋線自動(dòng)化，以實(shí)現(xiàn)城區(qū)配網(wǎng)自動(dòng)化改造的需求。

　　城市電網(wǎng)故障停電管理是在10kV的中低壓配電網(wǎng)中運(yùn)用多種的管理控制方法。在饋線發(fā)生故障后，能夠?qū)崿F(xiàn)故障快速定位以及隔離、以備用線路恢復(fù)區(qū)域供電的需求，減少停電時(shí)間以及停電次數(shù)，提升供電可靠性[4]。在配電網(wǎng)主站系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到了配電網(wǎng)終端發(fā)生線路或者是設(shè)備故障后，饋線自動(dòng)化技術(shù)能夠根據(jù)變化站來做出相應(yīng)反應(yīng)。目前深圳市配電網(wǎng)一般會(huì)在變電站的出入口配備有斷路器以實(shí)現(xiàn)短路故障的切斷，再輔以饋線自動(dòng)化技術(shù)快速實(shí)現(xiàn)故障查找，恢復(fù)故障區(qū)域以及非故障區(qū)域的正常用電。根據(jù)配電網(wǎng)自動(dòng)化程度的高低，故障停電管控的饋線自動(dòng)化改造與建設(shè)可以劃分為感知停電、減少停電以及防止停電，重點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)10kV架空線路以及架空電纜混合線路的故障自愈[5]。

　　4.3 安裝分界開關(guān)

　　深圳市南山區(qū)配電網(wǎng)改造后要現(xiàn)實(shí)分支線路在發(fā)生故障后能夠自愈的目標(biāo)，并且能感知停電、減少停電以及預(yù)防停電，為此可以在分支線路的首端處設(shè)置分界點(diǎn)，選擇分?jǐn)嚅_關(guān)以實(shí)現(xiàn)預(yù)防主干線路停電事故發(fā)生。在分支線路發(fā)生短路故障后，可以依賴分支線路的分段開關(guān)與變電站的出現(xiàn)開關(guān)配合在變電站出線開關(guān)跳閘之前斷開，自動(dòng)攔截分支線路上所發(fā)生的短路故障，減少出線開關(guān)的跳閘率。針對(duì)線路很長(zhǎng)的分支線路有必須要合理設(shè)置電壓時(shí)間型或者是電流型的分段開關(guān)，其原理和作用于主線路的分段開關(guān)類似，是為了實(shí)現(xiàn)分支線路減少停電的目標(biāo)[6]。故障定位與切斷作用，如下圖5所示，其中FB0004是分界開關(guān)。

　　5 自動(dòng)合閘改造對(duì)配網(wǎng)不停電作業(yè)安全的影響分析

　　通過對(duì)配網(wǎng)不停電作業(yè)改造進(jìn)行合閘實(shí)驗(yàn)，會(huì)出現(xiàn)如下幾種現(xiàn)象。

　　第一，F(xiàn)1點(diǎn)永久性故障。在發(fā)現(xiàn)線路故障后，能夠通過主變電站的10kV出線開關(guān)CB2進(jìn)行檢測(cè)并進(jìn)行分閘。

　　第二，一旦主變電站接收到CB2發(fā)出的相應(yīng)的開關(guān)所傳輸?shù)墓收闲盘?hào)后，可以將故障定位在CB2開關(guān)和F351柱上開關(guān)之間。通過故障排查明確故障發(fā)生點(diǎn)后，主變電站遙信分閘命令，令柱上開關(guān)F351開斷，將故障區(qū)域切出線路。在故障切出后，主變電站可以通過控制H252-K2開關(guān)斷開，從而將線路故障點(diǎn)有效的切出，避免故障進(jìn)一步的擴(kuò)大，確保非故障區(qū)域能夠正常的供電。

　　第三，F(xiàn)2出現(xiàn)永久性的故障。在發(fā)現(xiàn)線路故障后，能夠通過主變電站10kV出現(xiàn)開關(guān)CB2進(jìn)行檢測(cè)并進(jìn)行分閘。配電終端的FTU1檢測(cè)到電流過高或者是持續(xù)電壓失衡、線路電壓過低，便將這一故障傳輸至變電主站[7]。變電主站在接收到線路發(fā)生故障的遙信信號(hào)的時(shí)候，就能夠?qū)ο鄳?yīng)的故障位置進(jìn)行動(dòng)作，將故障點(diǎn)切除后，恢復(fù)供電，此時(shí)開關(guān)CB2和H252-K2就也會(huì)動(dòng)作，這樣對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員人身安全可能造成影響，如圖6所示。

　　通過上述改造后，可以有效地實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的故障切出后的多次合閘功能按照規(guī)定分析帶電作業(yè)可能出現(xiàn)的故障類型，以確定是否對(duì)重合閘裝置進(jìn)行停用。

　　6 結(jié)束語

　　城市配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)方面的問題既是經(jīng)濟(jì)問題的同時(shí)也是技術(shù)問題。本文通過案例分析，針對(duì)城市電網(wǎng)如何實(shí)現(xiàn)快速故障定位，減少停電面積，提升用電效率，提出了圍繞著主干線、分支線以及用戶線進(jìn)行感知停電、減少停電、預(yù)防停電的停電管理控制自動(dòng)化建設(shè)思路[8]。通過對(duì)深圳供電局有限公司南山區(qū)的中心地帶進(jìn)行工程實(shí)踐表明，本文所提出的網(wǎng)架優(yōu)化、饋線自動(dòng)化、分段開關(guān)加裝等自動(dòng)化建設(shè)模式，能夠減少停電次數(shù)以及停電時(shí)間，提升不停電作業(yè)工作者的人身安全以及設(shè)備安全，是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)故障快速自愈的有效技術(shù)，且具有投資少、收效高、免維護(hù)、易建設(shè)等優(yōu)勢(shì)。采用新方法后能夠加強(qiáng)不停電檢修作業(yè)的工作人員安全性，保障電網(wǎng)供電穩(wěn)定以及安全可靠性，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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　　推薦閱讀：《大眾用電》(月刊)創(chuàng)刊于1985年，由湖南大學(xué);湖南省電力行業(yè)協(xié)會(huì)主辦。是一本全國公開發(fā)行、深受廣大電氣工作者及供用電人員喜愛的刊物，被中國期刊全文數(shù)據(jù)庫收錄，中國期刊協(xié)會(huì)指定為全國百家期刊閱覽室贈(zèng)送刊物，湖南省一級(jí)期刊。