基于“三雙”接線模式的中壓配電網(wǎng)智能化接入系統(tǒng)研究

王建中，吳健生

（1.嘉興電力局，浙江嘉興314000；2.浙江省電力公司，杭州310007）

基于“三雙”接線模式的中壓配電網(wǎng)智能化接入系統(tǒng)研究

王建中1，吳健生2

（1.嘉興電力局，浙江嘉興314000；2.浙江省電力公司，杭州310007）

對“三雙”接線模式的中壓配電網(wǎng)智能化接入系統(tǒng)進行研究，探討了配電網(wǎng)智能化接入系統(tǒng)建設的難點以及“雙接入”應用向架空支線及環(huán)網(wǎng)單元延伸的問題。通過對架空支線及桿上變壓器、環(huán)網(wǎng)單元及配電站兩種不同形式的“雙接入”分析，提出了公用配變實現(xiàn)“雙接入”的方案。

配電網(wǎng)；智能化；接入；系統(tǒng)

0 引言

配電網(wǎng)采用先進的計算機技術、電力電子技術、數(shù)字系統(tǒng)控制技術、靈活高效和經(jīng)濟可靠的通信技術和傳感器技術，實現(xiàn)配電網(wǎng)電力流、信息流、業(yè)務流的雙向運作與高度整合，構建形成具備集成、互動、自愈、兼容、優(yōu)化等特征的智能配電系統(tǒng)。

配電網(wǎng)實現(xiàn)自動化是電力現(xiàn)代化的必然趨勢，它的意義表現(xiàn)在：在正常運行情況下，通過監(jiān)測配電網(wǎng)運行情況優(yōu)化運行方式；當配電網(wǎng)發(fā)生故障或異常運行時，迅速查找故障區(qū)域及異常情況，快速隔離故障；及時恢復非故障區(qū)域用戶供電，縮短停電時間，減少停電面積；根據(jù)配電網(wǎng)電壓合理、線損最低的原則控制配電網(wǎng)無功潮流和負荷分配，提高供電質量，達到經(jīng)濟運行目的；實現(xiàn)自動抄表，保證抄表計費及時準確，提高供電企業(yè)工作效率和經(jīng)濟效益，為用戶提供電力信息服務等。

新頒布的《浙江省配電網(wǎng)規(guī)劃設計導則》要求在A與B類區(qū)域推廣使用“三雙”接線模式，即“雙電源、雙線路、雙接入”的模式。其中，“雙電源”指2個上級變電站，“雙線路”指連接“雙電源”的2條電纜或架空線路，“雙接入”指公用配電變壓器（簡稱配變）通過自動投切的開關接入“雙線路”。典型接線分“推薦類”和“選用類”，共7種接線方式。目前除“多分段交叉聯(lián)絡”和“擴展型雙環(huán)”尚未有運行實績外，其他接線方式均已有實際運行經(jīng)驗。應該說“雙電源”和“雙線路”接線方式的主要關鍵點著重在規(guī)劃層面，只要規(guī)劃到位、按序建設，“雙電源”和“雙線路”的逐步實現(xiàn)只是時間問題，但要求在配電網(wǎng)建設過程中必須同步應用配電自動化系統(tǒng)以確保主供線路的供電可靠性。

到目前為止，具有自動投切功能的“雙接入”模式的公用配變接入系統(tǒng)研究尚處于初級階段。從當前配電網(wǎng)可靠性運行數(shù)據(jù)分析，由于接入系統(tǒng)未實現(xiàn)“雙接入”而引發(fā)的故障率占比還是很高，所以如何將“雙接入”研究從理論化轉變?yōu)閷嵱没翘岣弋斍芭潆娋W(wǎng)供電可靠性的主要途徑和實現(xiàn)智能化的重要方式。

1 架空支線和桿上變壓器“雙接入”

1.1 適用范圍

架空支線的“雙線路”接線模式主要適用于較為集中的農(nóng)村集居小區(qū)，需多臺公用配變進行供電的區(qū)域；桿上變壓器的“雙接入”模式也主要適用于農(nóng)村集居小區(qū)，但其也可向其他具備“雙線路”的公用配變進行延伸使用。

1.2 架空支線的“雙線路”接線模式

分別從就近2個不同電源和不同線路分支引出的架空支線，根據(jù)地形和環(huán)境可同桿雙回架設或單獨并行出線，線路架設方式可根據(jù)通用設計要求進行布置，最終形成“雙線路”架空支線的接線模式，但其支線終端不能形成聯(lián)絡狀態(tài)。

1.3 桿上變壓器的“雙接入”接線模式

將2個不同電源線路分別接入到NXBD型雙投式負荷開關，再從NXBD型雙投式負荷開關用電纜引下至桿上變壓器，從而實現(xiàn)“雙接入”。

NXBD型SF6負荷開關實際上相當于1臺柱上環(huán)網(wǎng)開關，可以實現(xiàn)“一進兩出”或“兩進一出”等方案，更適合于環(huán)網(wǎng)供電，其典型接線見圖1。NXBD型負荷開關額定電壓12～24 kV，可開斷負荷電流及關合故障電流，既適用于傳統(tǒng)架空線路，也適用于帶絕緣導線的線路?？膳渲秒娏?、電壓互感器（TA與TV）或電流、電壓傳感器以及智能控制器。開關性能優(yōu)異，短時耐受電流可達20 kA/4 s，短路關合電流達50 kA/5次。

圖1 柱上負荷開關典型接線形式

配置的REC523智能控制器具有強大的遠程控制、測量、保護、數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)控、電能質量監(jiān)測和通信功能，能夠同時檢測6個電壓和3個電流信號。當雙電源回路中的某一側電源失電后，REC523智能控制器能夠自動檢測到線路的失電，并根據(jù)預先設定好的邏輯和時間，控制NXBD開關自動合閘或分閘，實現(xiàn)雙電源的自動投切，極大地減少停電時間，提高供電可靠性。

由于需檢測兩側電源共6相電壓，若采用傳統(tǒng)的電壓互感器方式，則至少需要4個雙柱型電壓互感器。若采用ABB先進的電容分壓式傳感器（見圖2），相比于傳統(tǒng)的互感器，分壓傳感器體積更小，僅相當于普通的絕緣子。6個電壓傳感器的輸出信號通過開關本體下方的信號放大器后，再經(jīng)由傳感器專用電纜下引至控制箱，供REC523智能控制器測量用。

圖2 電壓傳感器

在NXBD開關的用戶出線側安裝三相外置式電流互感器，用以測量用戶側的負荷電流。外置式電流互感器的安裝、檢修和更換更為方便，桿上變壓器設備配置見表1。

2 環(huán)網(wǎng)單元及配電站的“雙接入”

2.1 使用范圍

環(huán)網(wǎng)單元和配電站主要適用于城鎮(zhèn)住宅或集居小區(qū)，環(huán)網(wǎng)單元接入系統(tǒng)電源的方式為雙環(huán)式電纜網(wǎng)組成的開關站引出的環(huán)網(wǎng)柜或由“雙線路”模式的架空線路引入的環(huán)網(wǎng)柜（或戶內式環(huán)網(wǎng)單元）；配電站接入系統(tǒng)電源的方式為開關站（環(huán)網(wǎng)柜）或由“雙線路”模式的架空線路引出的2個不同電源。

表1 桿上變壓器配置清單

2.2 環(huán)網(wǎng)單元的“雙接入”模式

由于開關站間隔有限，需通過環(huán)網(wǎng)單元進行分解，而環(huán)網(wǎng)單元2個進出線開關一般為負荷開關，不能實現(xiàn)自動投切功能。另外，如果1個住宅小區(qū)配電站全部實現(xiàn)“雙接入”接線模式，將會大量增加開關站和環(huán)網(wǎng)柜的數(shù)量，投資費用將會大大增加。所以，要實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)單元的“雙接入”模式，只要對原有環(huán)網(wǎng)柜進行一定的改造就可實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)單元的“雙接入”模式，也提高了該環(huán)網(wǎng)單元下配電站的供電可靠性。

從開關站（環(huán)網(wǎng)柜）或“雙線路”模式架空線路的2個不同電源分別引入到環(huán)網(wǎng)單元中的雙電源切換負荷開關環(huán)網(wǎng)柜，可以可靠地進行配電網(wǎng)絡的重構，可自動選擇主供電源和備供電源。在主供電源停電、故障或欠壓的情況下，自動切換到備供電源，并且可選擇“自投自復”等多種運行方式，保證供電的連續(xù)性及可靠性，雙電源切換負荷開關一次接線見圖3。

2.3 配電站的的“雙接入”模式

從開關站（環(huán)網(wǎng)柜）或“雙線路”模式的架空線路的2個不同電源分別引入到配電站中的雙電源切換負荷開關環(huán)網(wǎng)柜，運行原理同圖3。配變自動投切的基本原理：

（1）正常時，“主”電源供電，即Ⅰ段母線、Ⅱ段母線都帶電時，由“主”電源（Ⅰ段母線）供電。

（2）Ⅰ段母線失電，裝置自動切換（分Ⅰ段母線開關，合電源Ⅱ開關）到Ⅱ段母線供電。

圖3 雙電源切換負荷開關一次接線

（3）電源切換到電源Ⅱ供電時，Ⅰ段母線來電后，裝置自動切換到“主”電源（Ⅰ段母線）。

（4）電路正常運行時可多次自動切換，并保存自動切換動作記錄。在區(qū)域內故障（相間短路故障）、投切裝置停用（人工檢修狀態(tài)）及相序錯誤時，閉鎖自動投切功能。

3 應用實例

秀洲供電分局下屬的歡樂園開關站Ⅰ段電源由嘉興變ⅡA段母線的嘉州115線供電，Ⅱ段電源由嘉興變Ⅲ段母線的美都113線供電。歡聚園配電站是歡樂園開關站下接的2個戶內環(huán)網(wǎng)單元，電氣接線見圖4。

圖4 改造前電氣接線

歡樂園開關站和歡聚園配電站的接入方式符合配電網(wǎng)規(guī)劃設計導則中的“雙電源、雙線路”模式。但在線路發(fā)生故障時（如嘉州115線故障或美都113線故障），歡樂園開關站所接的3臺配變和歡聚園環(huán)網(wǎng)單元中對應的母線將面臨停電，此時歡樂園開關站所接的配變面臨停電，而歡聚園環(huán)網(wǎng)單元需人工方式手動將相應母線上的負荷切換至另一段母線。在這種情況下，配電站的供電可靠性受到影響。

為提高供電可靠性，實現(xiàn)“雙接入”，最終實現(xiàn)“三雙”供電模式，對配電站設備進行了改造，歡樂園開關站接線仍為電纜網(wǎng)雙環(huán)式接線模式，歡聚園配電站母線安裝1臺雙電源切換負荷開關環(huán)網(wǎng)柜，使該母線均有2個電源接入方式（一供一備），實現(xiàn)配電網(wǎng)規(guī)劃設計導則中的“雙接入”，最終實現(xiàn)“三雙”供電模式，改造后電氣接線見圖5。

當任一線路發(fā)生停電、故障或欠壓的情況下，能自動切換到備供電源，并且可選擇“自投自復”等多種運行方式，從而保證歡樂園配電站所接的配變供電的連續(xù)性及可靠性。

圖5 改造后電氣接線

改造工程共新增13個高壓柜間隔。其中歡樂園開關站Ⅰ段、Ⅱ段本期各新增1個出線柜，新安裝歡樂園開關站開關柜5個，共計7個間隔；歡聚園環(huán)網(wǎng)單元新增柜6個，分別為：四進二轉接和2個電纜T接箱。

從以上工程實例來看，改造工程量小、投資省，同時解決了歡樂園開關站“雙接入”和歡聚園配電站2個環(huán)網(wǎng)單元“雙接入”的問題，極大地加強了該區(qū)域的供電可靠性。

4 結語

對架空支線和桿上變壓器、環(huán)網(wǎng)單元和配電站的“雙接入”應用情況進行分析，其功能均可滿足“雙接入”的要求，提高供電可靠性。從電網(wǎng)建設造價控制角度來看，桿上變壓器由于安裝地點較為分散，實現(xiàn)“雙接入”有一定的難度，且投資費用相對較高，因此架空支線和桿上變壓器“雙接入”模式適用于中心鎮(zhèn)集約農(nóng)網(wǎng)或集居小區(qū)。實現(xiàn)配電網(wǎng)開關站和配電站的“雙接入”模式不管是電網(wǎng)建設還是改造，投資均較為合理，具有較強的可操作性，尤其是環(huán)網(wǎng)單元的“雙接入”具有很高的推廣應用價值。

[1]吳涵，林韓，溫步瀛，等.中壓配電網(wǎng)接線模式技術性研究[J].電網(wǎng)與清潔能源，2011，27（9）∶16-20.

[2]張肖青，樓玲俊.中壓配電網(wǎng)“手拉手”接線方式在縣城電網(wǎng)改造中的應用[J].浙江電力，2006，25（1）∶42-44.

[3]陳章潮.城市配電網(wǎng)規(guī)劃與改造[M].北京：中國電力出版社，1998.

（本文編輯：楊勇）

Research on Intelligent Integration System for Medium-voltage Distribution Network Based on"Three-double"Connection Mode

WANG Jian-zhong1，WU Jian-sheng2
（1.Jiaxing Electric Power Bureau，Jiaxing Zhejiang 314000，China；2.Zhejiang Electric Power Corporation，Hangzhou 310007，China）

This paper studies the intelligent integration system for medium-voltage distribution network based on"three-double"connection mode.It explores the difficulties of the construction of intelligent integration system for distribution network as well as the problem of extending the application of"double-integration"to overhead branch and looped network unit.Through the analysis on"double-integration"of two different forms for overhead branch and pole-mounted transformer，looped network unit and distribution station,it also proposes the scheme of achieving"double-integration"for common distribution transformers

distribution network；intelligent；integration；system

TM726

：B

：1007-1881（2012）09-0059-04

2012-01-30

王建中（1969-），男，浙江嘉興人，高級技師、工程師，長期從事配電網(wǎng)技術管理工作。