新加坡電網(wǎng)高可靠性供電方案分析

黃河，田浩，解進(jìn)軍，黃俊輝，程林，談建，李琥

(1.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司，南京市210024；2.電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(清華大學(xué)電機(jī)系)，北京市100084；3.北方工業(yè)大學(xué)，北京市100041；4.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，南京市210024)

新加坡電網(wǎng)高可靠性供電方案分析

黃河1，田浩2，解進(jìn)軍3，黃俊輝4，程林2，談建4，李琥4

(1.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司，南京市210024；2.電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(清華大學(xué)電機(jī)系)，北京市100084；3.北方工業(yè)大學(xué)，北京市100041；4.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，南京市210024)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和生活水平的提高，用戶對(duì)供電可靠性需求不斷攀升。相比新加坡等先進(jìn)國(guó)家的電網(wǎng)，我國(guó)電網(wǎng)的供電可靠性水平相對(duì)落后，不少研究學(xué)者希望按照新加坡“梅花”狀網(wǎng)架結(jié)構(gòu)打造“世界一流電網(wǎng)”。目前對(duì)新加坡電網(wǎng)的研究主要集中在“梅花”狀網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和合環(huán)運(yùn)行上，也有論文對(duì)其自動(dòng)化水平、管理水平等因素開展研究，但對(duì)新加坡電網(wǎng)的研究比較零散，缺乏全面系統(tǒng)的剖析，該文圍繞高可靠性供電，從一次網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與二次系統(tǒng)配合、全電壓等級(jí)協(xié)同合環(huán)運(yùn)行、技術(shù)要素與管理要素相結(jié)合等3個(gè)方面深入剖析新加坡電網(wǎng)高可靠性供電方案，為提升我國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃、運(yùn)行和管理提供科學(xué)參考和借鑒依據(jù)。

新加坡電網(wǎng)；可靠性；網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；全電壓等級(jí)；合環(huán)運(yùn)行；配電自動(dòng)化

0 引 言

電力系統(tǒng)可靠性，是對(duì)電力系統(tǒng)按可接受的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和所需數(shù)量不間斷地向電力用戶供應(yīng)電力和電能能力的度量[1]，供電可靠性同時(shí)也是衡量電力系統(tǒng)供電水平的重要指標(biāo)。目前，供電可靠性較高的城市有新加坡、巴黎、東京等地區(qū)，以新加坡電網(wǎng)最為典型，新加坡2013年的平均供電可用率指標(biāo)(average service availability index，ASAI)為99.999 86%，系統(tǒng)平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)(system average interruption duration index，SAIDI)為0.74 min/(戶·a)。相比之下，我國(guó)城市電網(wǎng)供電可靠性差距較為明顯，2013年我國(guó)城市(市中心＋市區(qū)＋城鎮(zhèn))系統(tǒng)平均供電可用率為99.9582%，系統(tǒng)平均停電持續(xù)時(shí)間為3.66 h/(戶·a)，系統(tǒng)平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)比新加坡電網(wǎng)長(zhǎng)3.648 h/(戶·a)。

因此，國(guó)內(nèi)外有專家學(xué)者紛紛對(duì)新加坡電網(wǎng)從網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式、自動(dòng)化水平、管理手段等各個(gè)角度展開了相關(guān)研究。

(1)在一次網(wǎng)架結(jié)構(gòu)方面:文獻(xiàn)[2-5]介紹了新加坡各電壓等級(jí)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，認(rèn)為新加坡22 kV“梅花瓣”[6]狀網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、合環(huán)運(yùn)行方式是其電網(wǎng)高可靠性的基礎(chǔ)，并按照該網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行我國(guó)城市配電網(wǎng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)。

(2)在二次配電自動(dòng)化方面:新加坡于1988年投入使用數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制(supervisory control and data acquisition，SCADA)系統(tǒng)[7]；近年來新加坡電網(wǎng)已經(jīng)形成了具備自愈功能的成熟配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)[8-9]，實(shí)現(xiàn)了配電站的集中監(jiān)控，配電站通過遠(yuǎn)程終端控制單位(remote terminal unit，RTU)采集傳輸三遙信息上送主站，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)視配電網(wǎng)線路的潮流、開關(guān)位置、保護(hù)動(dòng)作和各類設(shè)備報(bào)警信號(hào)等，并對(duì)斷路器進(jìn)行遠(yuǎn)方遙控。

(3)在電網(wǎng)管理方面:文獻(xiàn)[10-12]介紹了新加坡電網(wǎng)的電力改革，促進(jìn)發(fā)電與供電市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，為新加坡電網(wǎng)的健康發(fā)展提供了溫床；文獻(xiàn)[13]介紹了新加坡電網(wǎng)在規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行、資產(chǎn)管理等方面，都取得了顯著的成就，為高可靠性電網(wǎng)的建設(shè)提供了有力保障；文獻(xiàn)[14]介紹了以狀態(tài)監(jiān)測(cè)和狀態(tài)檢修為核心的設(shè)備管理策略，既提高了電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，同時(shí)又能夠帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益[15]。

然而，目前對(duì)新加坡電網(wǎng)都是從一次網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、二次自動(dòng)化和電網(wǎng)管理等不同角度開展的研究，還沒有文獻(xiàn)綜合以上幾種因素，系統(tǒng)、全面地對(duì)新加坡電網(wǎng)進(jìn)行剖析。因此，論文將從一次網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與二次自動(dòng)化配合、全電壓等級(jí)協(xié)同合環(huán)運(yùn)行、技術(shù)要素與管理要素相結(jié)合等3個(gè)方面深入介紹新加坡電網(wǎng)供電方案，剖析新加坡電網(wǎng)高可靠性運(yùn)行的原因，為提升我國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃、運(yùn)行和管理提供科學(xué)參考和借鑒依據(jù)。

1 新加坡電網(wǎng)一次網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與二次系統(tǒng)的配合

新加坡電網(wǎng)堅(jiān)強(qiáng)、可靠的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是其高可靠性供電的基礎(chǔ)，輔以配電自動(dòng)化技術(shù)可以使故障定位、隔離及非故障段恢復(fù)供電時(shí)間縮短至秒級(jí)，從而進(jìn)一步提高供電可靠性，達(dá)到高可靠性供電的目標(biāo)。

目前新加坡已經(jīng)形成了66 kV及以上電壓等級(jí)電網(wǎng)“網(wǎng)狀”連接，22 kV配電網(wǎng)“梅花”狀網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，各電壓等級(jí)實(shí)現(xiàn)N-1設(shè)計(jì)、重要用戶實(shí)現(xiàn)N-2設(shè)計(jì)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；新加坡電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)一、二次設(shè)備同步建設(shè)，目前已經(jīng)全面實(shí)現(xiàn)了配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)。

1.1 一次網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

新加坡目前電壓等級(jí)分為400 kV、230 kV、66 kV、22 kV、6.6 kV和400/230 V等，其中66 kV及以上為輸電網(wǎng)，22 kV及以下為配電網(wǎng)。各電壓等級(jí)線路全部采用地下電纜，全戶內(nèi)配電裝置。新加坡電壓等級(jí)如圖1所示。

圖1 新加坡電壓等級(jí)Fig.1 Voltage level in Singapore

新加坡于20世紀(jì)90年代中期發(fā)展400 kV網(wǎng)絡(luò)。為控制短路電流，先于2000年將230 kV網(wǎng)絡(luò)分成2個(gè)分區(qū)，又于2007年繼續(xù)將230 kV網(wǎng)絡(luò)分成4個(gè)分區(qū)。2007年新加坡的大型發(fā)電廠、400 kV和230 kV輸電線路結(jié)構(gòu)如圖2所示。為保證較高的供電可靠性，發(fā)電廠有2路或2路以上的線路向外輸出；變電站輸電線路采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模式，每個(gè)變電站均有2路或2路以上的上級(jí)電源供電，確保符合N-1或N-2原則。即使變電站發(fā)生故障也可以通過相應(yīng)的操作來快速恢復(fù)供電。事實(shí)上，變電站發(fā)生故障的概率非常小，即使是小概率事件，新加坡都會(huì)認(rèn)真的思考怎樣消除或減小其帶來的停電影響。

圖2 新加坡4OO kV和23O kV輸電線路結(jié)構(gòu)Fig.2 4OO kV and 23O kV transmission line structure in Singapore

由圖2可見，新加坡高壓輸電網(wǎng)之間形成了較強(qiáng)的聯(lián)絡(luò)，保證了輸電系統(tǒng)較高的供電可靠性，但同樣增加了輸電保護(hù)、調(diào)度與管理的復(fù)雜性，以及維護(hù)、修理等人力和物力的投入。

新加坡輸電網(wǎng)通過2根容量為250 MW的230 kV海底電纜連接到馬來西亞國(guó)家電網(wǎng)，以應(yīng)對(duì)緊急事件與電荒，正常情況下并無功率交換[15]。

新加坡66/22 kV配電網(wǎng)如圖3所示，變電站每2回饋線構(gòu)成一個(gè)環(huán)，閉環(huán)運(yùn)行，稱之為梅花狀供電模型。不同變電站的每2個(gè)環(huán)網(wǎng)又相互連接，閉環(huán)運(yùn)行，互為備用，每個(gè)花瓣?duì)钆潆娋W(wǎng)的負(fù)載率控制在不超過50%。

圖3 新加坡梅花狀供電模型Fig.3 Quincunx power supply model in Singapore

新加坡關(guān)于供電可靠性要求較高:對(duì)于66 kV系統(tǒng)，要求符合N-2、供電無中斷設(shè)計(jì)；對(duì)于22 kV系統(tǒng)要求符合N-2或N-1、供電可短暫中斷設(shè)計(jì)。新加坡幾乎所有的重要負(fù)荷，如銀行、機(jī)場(chǎng)、車站、政府機(jī)關(guān)與公共場(chǎng)所，均滿足N-2設(shè)計(jì)；對(duì)于住宅區(qū)、部分商業(yè)地區(qū)等，也均滿足N-1設(shè)計(jì)。

對(duì)于低壓400 V的接線模式，新加坡也格外重視。按照負(fù)荷大小與重要程度的不同，可分為如圖4中的幾種情況。

圖4(a)單環(huán)負(fù)荷小于400 A，采用電纜單環(huán)網(wǎng)接線，閉環(huán)設(shè)計(jì)，開環(huán)運(yùn)行，適用于低密度住宅區(qū)；

圖4(b)單環(huán)負(fù)荷小于400 A，采用雙回路電纜供電，適用于高密度住宅區(qū)；

圖4(c)單環(huán)負(fù)荷大于800 A，采用電纜單環(huán)網(wǎng)帶備用接線，適用于高密度住宅區(qū)；

圖4(d)單環(huán)負(fù)荷大于800 A，采用雙變電站電纜單環(huán)網(wǎng)接線，適用于重要住宅區(qū)。

1.2 二次系統(tǒng)設(shè)備

新加坡對(duì)于設(shè)備選型標(biāo)準(zhǔn)較高，配電網(wǎng)采用全電纜、全戶內(nèi)少維護(hù)設(shè)備。1993—1994年新加坡實(shí)現(xiàn)22 kV合環(huán)改造時(shí)，即實(shí)現(xiàn)了光纖差動(dòng)保護(hù)全覆蓋。400 V采用環(huán)網(wǎng)接線開環(huán)運(yùn)行，變壓器低壓出線采用隔離開關(guān)不帶斷路器保護(hù)，分支路出線采用RTO熔斷器保護(hù)。繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間均為ms級(jí)，均為高自動(dòng)化設(shè)備，減少了人為干預(yù)，保證了供電的高可靠性。

圖4 低壓4OOV接線模式Fig.4 Connection mode of 4OO V line

新加坡采用了高度自動(dòng)化的開關(guān)設(shè)備，為了保證設(shè)備的可靠性，除了定期的巡檢、維護(hù)之外，新加坡還實(shí)施狀態(tài)監(jiān)測(cè)與狀態(tài)檢修，在設(shè)備故障之前以及故障范圍擴(kuò)大之前將問題解決。

新加坡配電網(wǎng)采用了先進(jìn)的雙向通信頻道監(jiān)管控制及數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，配有專用的通訊電纜，保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸；結(jié)合遠(yuǎn)程終端控制單元，這樣隨時(shí)都可以自動(dòng)檢測(cè)供電過程中的遙測(cè)信息(負(fù)荷/電壓量數(shù)據(jù)采集)與遙信信息(開關(guān)狀態(tài)監(jiān)視)。RTU采用環(huán)狀連接，確保當(dāng)一條通信通道故障時(shí)數(shù)據(jù)的可靠傳輸，如圖5所示。計(jì)算機(jī)分析并處理RTU所采集的數(shù)據(jù)，同時(shí)為避免計(jì)算機(jī)故障設(shè)置有備用計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)將信息傳送至區(qū)域控制中心(areacontrolcenter，ACC)與配網(wǎng)控制中心(distribution control center，DCC)，由ACC制定相應(yīng)的處理策略，DCC作為ACC的備用。

圖5 RTU通信環(huán)Fig.5 RTU communication ring

2 新加坡電網(wǎng)全電壓等級(jí)協(xié)同合環(huán)運(yùn)行

新加坡電網(wǎng)通過全面實(shí)施配電自動(dòng)化技術(shù)，使供電可靠性得到了大幅度提升。然而，由于通訊、自動(dòng)化等二次設(shè)備自身的不可靠，也影響了供電可靠性的進(jìn)一步提高；即便采用配電自動(dòng)化技術(shù)也會(huì)出現(xiàn)短暫的停電，對(duì)重要敏感性負(fù)荷帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失。新加坡電網(wǎng)通過全電壓等級(jí)合環(huán)運(yùn)行，既可以從一次系統(tǒng)角度彌補(bǔ)二次系統(tǒng)不可靠性，進(jìn)一步提升供電可靠性，又可以提高供電質(zhì)量，降低重要敏感性負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)損失。

電網(wǎng)合環(huán)運(yùn)行會(huì)帶來短路電流偏大的問題，因此需要進(jìn)行全網(wǎng)全電壓等級(jí)分析，避免由于短路電流超標(biāo)造成的設(shè)備損壞及電網(wǎng)安全性問題，如新加坡電網(wǎng)出于對(duì)系統(tǒng)短路電流控制因素的考慮，2000年將230 kV網(wǎng)絡(luò)分成2個(gè)分區(qū)，2007年繼續(xù)將230 kV網(wǎng)絡(luò)分成東、西、南、北4個(gè)分區(qū)運(yùn)行，230 kV采用150 MVA的小容量變壓器等一系列的短路電流限制措施。

新加坡典型的全電壓等級(jí)運(yùn)行，從400 kV到400 V的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖6所示。

由圖6可知，新加坡每一電壓等級(jí)均滿足N-2或N-1原則，22 kV采用合環(huán)運(yùn)行、環(huán)間聯(lián)絡(luò)，400 V采用閉環(huán)設(shè)計(jì)、開環(huán)運(yùn)行。其中，22 kV“梅花”狀供電模型，是配電網(wǎng)合環(huán)供電的典范，如圖7所示。

圖6 新加坡電網(wǎng)結(jié)構(gòu)Fig.6 Singapore power grid structure

圖7 22 kV配電網(wǎng)故障模擬Fig.7 Fault simulation of 22 kV distribution network

22 kV“梅花”狀配電網(wǎng)某段故障時(shí)，故障區(qū)域?qū)?huì)快速、準(zhǔn)確地切除，非故障區(qū)域不停電，故障區(qū)域故障修護(hù)后恢復(fù)供電。圖7中:當(dāng)負(fù)荷A處故障時(shí)，開關(guān)K1與K2迅速斷開，隔離故障，其余負(fù)荷不受故障影響，供電無中斷，故障區(qū)域經(jīng)過維修，恢復(fù)供電。當(dāng)負(fù)荷A處與負(fù)荷B處同時(shí)故障，經(jīng)過開關(guān)自動(dòng)隔離故障，通過花瓣間聯(lián)絡(luò)開關(guān)L1恢復(fù)非故障區(qū)域供電。當(dāng)變電站1故障時(shí)，D1與D2迅速斷開，花瓣間聯(lián)絡(luò)開關(guān)L1迅速閉合，恢復(fù)供電。

新加坡電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，從電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)，到運(yùn)行、管理，都有著自己的獨(dú)特之處。

3 新加坡電網(wǎng)管理

在我國(guó)城市電網(wǎng)，停電主要是由計(jì)劃停電造成的，如2013年我國(guó)城市電網(wǎng)系統(tǒng)平均停電持續(xù)時(shí)間為3.66 h/(戶·a)，其中故障停電為0.71 h，計(jì)劃停電為2.95 h，占停電時(shí)間的80.6%。因此，全面學(xué)習(xí)借鑒新加坡電網(wǎng)的管理理念、管理方法、管理手段，解決目前我國(guó)對(duì)計(jì)劃停電影響較大的用戶報(bào)裝、電網(wǎng)施工及運(yùn)行維護(hù)等問題，將對(duì)提高供電可靠性意義重大。

3.1 新加坡電網(wǎng)管理理念

新能源電網(wǎng)有限公司始終以“高可靠性和高質(zhì)量的供電”為唯一目標(biāo)，所有的部門和工作必須圍繞這個(gè)目標(biāo)，改善電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)效率。

3.2 新加坡電力改革

20世紀(jì)90年代，新加坡政府對(duì)電力進(jìn)行了公司化改革，旨在發(fā)電側(cè)和零售側(cè)引入競(jìng)爭(zhēng)。整個(gè)電力市場(chǎng)的監(jiān)管職能由能源市場(chǎng)管理局(energy market authority，EMA)承擔(dān)。新加坡新能源集團(tuán)公司經(jīng)過體制改革，逐步脫離政府機(jī)構(gòu)，成為一家完全按市場(chǎng)化模式運(yùn)作、管理的公司。21世紀(jì)初，新能源集團(tuán)公司再次進(jìn)行內(nèi)部體制改革，所有電網(wǎng)資產(chǎn)歸屬于新能源資產(chǎn)有限公司，而電網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)行管理則完全委托于新能源電網(wǎng)有限公司，電網(wǎng)資產(chǎn)與電網(wǎng)管理相互分開，互相監(jiān)督，有利于電網(wǎng)發(fā)展。

3.3 電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)

新加坡各地區(qū)的歷史負(fù)荷和歷史用電量數(shù)據(jù)較齊全，擁有一套較為完善的負(fù)荷分析預(yù)測(cè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，提高了負(fù)荷預(yù)測(cè)的精度。輸、配電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，不僅要分析現(xiàn)狀負(fù)荷的大小與分布，還要考慮到未來的負(fù)荷增長(zhǎng)情況，確保電網(wǎng)的擴(kuò)展性與靈活性，滿足電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展。

輸電項(xiàng)目工程量大，建設(shè)周期長(zhǎng)，項(xiàng)目實(shí)施方案確定以后，會(huì)由新能源電網(wǎng)有限公司進(jìn)行項(xiàng)目招標(biāo)，且是面向國(guó)際的招標(biāo)；輸電項(xiàng)目一般只招標(biāo)一次，中標(biāo)單位最終會(huì)簽訂一份整體項(xiàng)目的合同。對(duì)于配電項(xiàng)目，其工程量相對(duì)較小，建設(shè)周期短，項(xiàng)目數(shù)量多，一般會(huì)同中標(biāo)施工單位簽訂期限合同，以保證高效率業(yè)績(jī)。新能源電網(wǎng)有限公司將整個(gè)新加坡分為九個(gè)地區(qū)，每次招標(biāo)時(shí)，都會(huì)將某地區(qū)與臨近的2個(gè)地區(qū)合起來一同招標(biāo)，這樣可以保證每個(gè)地區(qū)都有2～3個(gè)施工單位支持。

新加坡是最先使用電網(wǎng)建模與規(guī)劃系統(tǒng)(grid modeling and planning system，GMAP)來規(guī)劃地下電纜網(wǎng)絡(luò)的國(guó)家之一。GMAP提供一個(gè)綜合的信息，包括土地信息、電網(wǎng)設(shè)備信息、電網(wǎng)接線信息、設(shè)備地理位置和設(shè)備連接信息等，并以此為平臺(tái)形成了強(qiáng)大的設(shè)備管理系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)以SCADA為支撐，于每天夜間在后臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性與唯一性。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在新加坡電纜損壞事件中，有七成以上是因?yàn)橥恋厥┕ひ鸬?。為此，新能源電網(wǎng)有限公司專門設(shè)立的土地施工監(jiān)督與電纜保護(hù)部門(earthworks monitoring＆cable protection section，EMCP)協(xié)助施工單位。新加坡政府通過法律手段，強(qiáng)制規(guī)范地面施工審批程序，對(duì)于施工破環(huán)電纜的責(zé)任人，將會(huì)處以1～100萬元新幣罰款，并將面臨1～5年的監(jiān)禁。

3.4 電網(wǎng)運(yùn)行

新加坡輸電網(wǎng)包括400 kV、230 kV和66 kV這3個(gè)電壓等級(jí)，230 kV電網(wǎng)劃分為東、西、南、北4個(gè)分區(qū)運(yùn)行，以限制電網(wǎng)短路電流，減少故障影響的范圍。新加坡電力系統(tǒng)控制中心(power system control center，PSCC)使用能源管理系統(tǒng)(energy management system，EMS)監(jiān)控和控制輸電網(wǎng)絡(luò)，使用配網(wǎng)管理系統(tǒng)(distribution management system，DMS)監(jiān)控和控制配電網(wǎng)絡(luò)。新加坡22 kV配電網(wǎng)劃分為東、西、南、北、中五大分區(qū)，每個(gè)分區(qū)都設(shè)置了管理機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)電網(wǎng)設(shè)備維護(hù)運(yùn)行。在調(diào)度中心下有緊急服務(wù)中心，分為低壓團(tuán)隊(duì)和高壓團(tuán)隊(duì)，分別負(fù)責(zé)不同電壓等級(jí)事故的維修。低壓檢修小組在接到通知后30 min內(nèi)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，小組配有移動(dòng)發(fā)電車，確保3 h內(nèi)恢復(fù)供電。新能源電網(wǎng)有限公司根據(jù)事故性質(zhì)的嚴(yán)重程度交于3個(gè)組深入調(diào)查:調(diào)查組、調(diào)查委員會(huì)和調(diào)查團(tuán)。輕微事故由事故發(fā)生的部門組織調(diào)查組調(diào)查和上報(bào)，比較嚴(yán)重的事故以第三方部門成立調(diào)查委員會(huì)或調(diào)查團(tuán)對(duì)事故進(jìn)行調(diào)查和上報(bào)。

自2001年起，新能源電網(wǎng)有限公司就開始開展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)和狀態(tài)檢修的工作。狀態(tài)監(jiān)測(cè)和狀態(tài)檢修是新能源電網(wǎng)公司電網(wǎng)管理的兩大支柱，也是他們?cè)谌蛞詾榘恋募夹g(shù)和管理成就，真正做到防患于未然。狀態(tài)檢修是在對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。狀態(tài)檢修可以減少電力設(shè)備停電檢修，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備故障隱患，提高供電可靠性，準(zhǔn)確反映高壓設(shè)備的使用壽命程度、安全指標(biāo)，保證系統(tǒng)始終處于可控狀態(tài)。

新加坡推行狀態(tài)監(jiān)測(cè)10年以來，避免了500多起事故，成本節(jié)約了62%，保證了供電可靠性與質(zhì)量，大大降低停電時(shí)間和檢修成本[9]。

3.5 資產(chǎn)管理與監(jiān)督

新能源電網(wǎng)有限公司設(shè)立資產(chǎn)管理部，負(fù)責(zé)制定資產(chǎn)戰(zhàn)略、規(guī)定設(shè)備技術(shù)參數(shù)等，此外該部門還負(fù)責(zé)監(jiān)督，主要包括電網(wǎng)績(jī)效的監(jiān)督和項(xiàng)目績(jī)效的監(jiān)督，以保證公司的經(jīng)濟(jì)效益和電網(wǎng)業(yè)績(jī)。資產(chǎn)管理部使用“項(xiàng)目跟蹤系統(tǒng)軟件”，同SCADA系統(tǒng)連接，可以準(zhǔn)確地跟進(jìn)每個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)了信息及時(shí)共享、有效跟蹤、全方位監(jiān)督、資源合理安排等。新能源電網(wǎng)有限公司建立了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理體系，明確了風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法和管理程序，規(guī)定了各級(jí)部門在體系的位置與職責(zé)，將風(fēng)險(xiǎn)對(duì)電網(wǎng)的影響程度降到最低。在財(cái)務(wù)管理上，各級(jí)部門分工明確，并且只有有限的權(quán)限，使得任何部門或人員不能控制及干涉到全部過程。

3.6 用戶申請(qǐng)用電管理

避免用戶隨意報(bào)裝問題，新加坡電網(wǎng)規(guī)定低壓用戶申請(qǐng)用電，根據(jù)用戶申請(qǐng)的供電容量收取申請(qǐng)費(fèi)。高壓用戶申請(qǐng)用電，用戶必須與新能源電網(wǎng)公司簽訂合同，確保其5年內(nèi)的用電不低于一定的標(biāo)準(zhǔn)，從而確保新能源電網(wǎng)的投資得到回報(bào)。

對(duì)于22 kV的用電申請(qǐng)規(guī)定如下:2回22 kV供電，5年內(nèi)簽約容量不得小于2 MVA；4回22 kV供電，5年內(nèi)簽約容量不得小于15 MVA；6回22 kV供電，5年內(nèi)簽約容量不得小于30 MVA。

4 配電網(wǎng)合環(huán)在我國(guó)的應(yīng)用

借鑒新加坡高可靠性配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，我國(guó)在部分示范區(qū)實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)“梅花”狀網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、合環(huán)運(yùn)行的供電模式。

南京奧體中心為青奧會(huì)A類重要場(chǎng)館，其負(fù)荷等級(jí)為特級(jí)重要負(fù)荷，由110 kV奧體變同一母線出線形成環(huán)網(wǎng)、合環(huán)運(yùn)行，2個(gè)環(huán)網(wǎng)之間通過常開聯(lián)絡(luò)開關(guān)連接，構(gòu)成“梅花”狀網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。奧體中心接線模式使用10 kV電纜線路、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，正常運(yùn)行下110 kV奧體變至10 kV奧體中心變按照2個(gè)獨(dú)立的閉環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，接線模式如圖8所示。

圖8 南京奧體中心接線模式Fig.8 Connection mode of Nanjing Olympic Sports Center

2015年7月，江蘇省泰州供電公司在醫(yī)藥高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)的10 kV橋開116線、橋藥126線帶負(fù)荷驗(yàn)證性試驗(yàn)獲得成功，該項(xiàng)目采用同一變壓器下2段不同母線配出的2回10 kV線路構(gòu)成“梅花”狀接線模式、合環(huán)運(yùn)行，用戶年平均停電時(shí)間將控制在1 min以內(nèi)，接線模式如圖9所示。

圖9 泰州示范區(qū)接線模式Fig.9 Connection mode of Taizhou demonstration area

南京奧體中心和泰州的10 kV配電網(wǎng)均是同一變壓器下的母線出線形成的“梅花”狀供電模式、合環(huán)運(yùn)行，這種接線模式可以避免配電網(wǎng)合環(huán)運(yùn)行時(shí)短路電流過大及電磁環(huán)網(wǎng)的問題。但與新加坡電網(wǎng)從400 kV到22 kV形成全電壓等級(jí)合環(huán)運(yùn)行相比，南京奧體中心和泰州的合環(huán)運(yùn)行方式，若發(fā)生變電站主變故障仍然會(huì)出現(xiàn)短時(shí)停電的問題，影響供電可靠性的進(jìn)一步提升。

5 對(duì)我國(guó)電網(wǎng)啟示及結(jié)論

新加坡高可靠性電網(wǎng)是一次網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與二次系統(tǒng)的配合、全電壓等級(jí)協(xié)同合環(huán)運(yùn)行、技術(shù)要素與管理要素相結(jié)合等多種因素共同作用的結(jié)果，對(duì)我國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃、運(yùn)行和建設(shè)的啟示如下:

(1)電網(wǎng)需要實(shí)現(xiàn)一次網(wǎng)架和二次系統(tǒng)同步規(guī)劃和建設(shè)。新加坡電網(wǎng)供電方案中，全電壓等級(jí)實(shí)現(xiàn)N-1設(shè)計(jì)、重要用戶實(shí)現(xiàn)N-2設(shè)計(jì)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，并全面實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化，這是電網(wǎng)高可靠性供電的基礎(chǔ)，可以將故障定位、隔離及非故障段恢復(fù)供電時(shí)間縮短至秒級(jí)。

(2)電網(wǎng)需要全電壓等級(jí)協(xié)同實(shí)現(xiàn)合環(huán)運(yùn)行，既克服了單一電壓等級(jí)合環(huán)運(yùn)行的困難，又在最大程度上提高了全系統(tǒng)的供電可靠性。電網(wǎng)合環(huán)運(yùn)行既可以彌補(bǔ)自動(dòng)化等二次設(shè)備自身不可靠的缺陷，又可以避免采用自動(dòng)化技術(shù)出現(xiàn)的短時(shí)中斷問題，從而進(jìn)一步提高供電可靠性和供電質(zhì)量。

(3)管理要素和技術(shù)要素對(duì)提高電網(wǎng)供電可靠性同等重要，管理和技術(shù)要互相配合，相得益彰?？梢酝ㄟ^提升管理理念、管理方法、管理手段，加強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)、用戶報(bào)裝、施工作業(yè)管理，減少系統(tǒng)計(jì)劃停電時(shí)間，從而提高供電可靠性。

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(編輯：張媛媛)

High-Reliability Power Supply Scheme Analysis for Singapore Power Grid

HUANG He1，TIAN Hao2，XIE Jinjun3，HUANG Junhui4，CHENG Lin2，TAN Jian4，LI Hu4
(1.State Grid Jiangsu Electric Power Company，Nanjing 210024，China；2.State Key Lab of Power Systems，Department of Electric Engineering，Tsinghua University，Beijing 100084，China；3.North China University of Technology，Beijing 100041，China；4.State Grid Jiangsu Electric Power Company Economic Research Institute，Nanjing 210024，China)

With the economy developing rapidly and the living standard improving continuously in our country，customers need much higher demand for power supply reliability.Compared with the power grid in other advanced countries such as Singapore，the level of power supply reliability in our country is backward.So many researchers hope to build，a world-class power grid，in China according to the Quincunx-type power grid in Singapore.At present，the researches on Singapore power grid have mainly focused on its Quincunx-type structure and closed-loop operation.In addition，several papers study its automation level，management level and other factors，but the researches on Singapore power grid are relatively scattered and lack comprehensive and systematic analysis.Around the high reliability of power supply，this paper deeply analyzed the high-reliability power supply scheme of Singapore power grid from three aspects:the cooperation between primary grid structure and secondary system，the coordinated closed-loop operation with full voltage level，the combination of technology factor and management factor，which could provide scientific references for the promotion of power grid，s planning，operation and management in China.

Singaporepowergrid；reliability；gridstructure；fullvoltagelevel；closedloopoperation；distribution automation

TM 715

A

1000-7229(2015)11-0091-07

10.3969/j.issn.1000-7229.2015.11.014

2015-05-15

2015-07-14

黃河(1978)，男，高級(jí)工程師，主要從事電力發(fā)展規(guī)劃的研究工作；

田浩(1981)，男，工程師，主要從事電力系統(tǒng)可靠性的研究工作；

解進(jìn)軍(1990)，男，碩士研究生，主要從事電力系統(tǒng)可靠性的研究工作；

黃俊輝(1964)，男，高級(jí)工程師，主要從事電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的研究工作；

程林(1973)，男，副教授，博士生導(dǎo)師，主要從事電力系統(tǒng)可靠性、主動(dòng)配電網(wǎng)與電力系統(tǒng)規(guī)劃方面的研究工作。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51177078)；國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目(GHJS1500008)。

Project Supported by the National Natural Science Foundation of China (51177078).