重慶高可靠性示范區(qū)配電網(wǎng)可靠性薄弱環(huán)節(jié)分析

萬凌云，王宏剛，李曉鵬，陳 濤，付 昂，朱小軍

(1.國網(wǎng)重慶市電力公司 電力科學(xué)研究院，重慶 401123；2.國網(wǎng)電網(wǎng)公司，北京 100031；3.國網(wǎng)福建省三明市電力公司，福建 三明 365099)

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重慶高可靠性示范區(qū)配電網(wǎng)可靠性薄弱環(huán)節(jié)分析

萬凌云1，王宏剛2，李曉鵬3，陳 濤1，付 昂1，朱小軍1

(1.國網(wǎng)重慶市電力公司 電力科學(xué)研究院，重慶 401123；2.國網(wǎng)電網(wǎng)公司，北京 100031；3.國網(wǎng)福建省三明市電力公司，福建 三明 365099)

對(duì)重慶市高可靠性示范區(qū)中壓配電網(wǎng)進(jìn)行可靠性評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果對(duì)所有饋線進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)主要薄弱環(huán)節(jié)為無環(huán)網(wǎng)、分段不足和線路過長(zhǎng)。針對(duì)上述薄弱環(huán)節(jié)提出相應(yīng)的可靠性改善措施，包括技術(shù)措施和管理措施。

可靠性評(píng)估；薄弱環(huán)節(jié)；改善措施；配電自動(dòng)化

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對(duì)配電網(wǎng)的供電能力、供電質(zhì)量和供電可靠性的要求越來越高?，F(xiàn)有城市配電網(wǎng)存在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱、電力設(shè)備陳舊、線路過載嚴(yán)重、配電自動(dòng)化水平較低等薄弱環(huán)節(jié)。因此，必須對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行薄弱環(huán)節(jié)分析，并針對(duì)薄弱環(huán)節(jié)提出相應(yīng)改善措施，提高配電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性[1-3]。

2011年，國家電網(wǎng)公司選定在北京、上海、重慶等6個(gè)城市的部分成熟區(qū)域，開展高可靠性示范供電區(qū)建設(shè)。重慶市高可靠性示范區(qū)位于渝中區(qū)，幅員6 km2，內(nèi)有10 kV線路51回、開閉所50座、配電房77座，重要用戶有重慶市委、市政府等重慶黨政機(jī)關(guān)，重慶市體育場(chǎng)，解放碑核心商業(yè)圈等，涉及居民用戶55萬戶。示范區(qū)中壓配電網(wǎng)共有51回出線，主要由電纜組成，總長(zhǎng)度為179.7 km(其中架空線路3.328 km)，電纜化率98.2%，環(huán)網(wǎng)化率達(dá)到96.08%；變電站6座，開閉所50座，配電房77座，環(huán)網(wǎng)柜62個(gè)，公用配電變壓器190臺(tái)，中壓專用用戶243戶。

本文對(duì)重慶市高可靠性示范區(qū)配電網(wǎng)現(xiàn)狀進(jìn)行可靠性評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果對(duì)所有饋線進(jìn)行可靠性分析，找到系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)；針對(duì)薄弱環(huán)節(jié)提出相應(yīng)可靠性改善措施，改善后的示范區(qū)配電網(wǎng)供電可用率理論值達(dá)到99.999%以上水平。

1 可靠性現(xiàn)狀及薄弱環(huán)節(jié)分析

1.1 示范區(qū)配電網(wǎng)可靠性現(xiàn)狀

本文采用文獻(xiàn)[4]中提出的復(fù)雜中壓配電網(wǎng)的可靠性評(píng)估分塊算法對(duì)重慶市高可靠性示范區(qū)中壓配電網(wǎng)現(xiàn)狀進(jìn)行可靠性評(píng)估，評(píng)估結(jié)果見表1。

表1 中壓配電網(wǎng)現(xiàn)狀可靠性評(píng)估結(jié)果

注：RS-1指供電可用率；AIHC-1指系統(tǒng)平均停電時(shí)間；AITC-1指系統(tǒng)平均停電頻率。

由表1可以看出，現(xiàn)狀配電網(wǎng)的用戶年平均停電時(shí)間為3.657 h，供電可用率為99.958 3%，與高可靠性示范區(qū)供電可用率建設(shè)目標(biāo)差距甚大。因此，需要對(duì)示范區(qū)配電網(wǎng)實(shí)施各項(xiàng)可靠性改善措施，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。

1.2 配電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)分析

配電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)是限制其可靠性水平的主要因素，且針對(duì)網(wǎng)絡(luò)薄弱環(huán)節(jié)實(shí)施改造工程可大大降低投資成本，提高單位投資的可靠性效益[2,5]。因此，找出重慶市高可靠性示范區(qū)配電網(wǎng)存在的薄弱環(huán)節(jié)是對(duì)其進(jìn)行可靠性改造的前提。

配電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)主要類型有無聯(lián)絡(luò)、分段不足、同桿架設(shè)嚴(yán)重、電纜化率低、線路較長(zhǎng)、重載過載等。本文對(duì)上述類型分別定義如下：無聯(lián)絡(luò)指配電網(wǎng)接線方式中，分段母線之間沒有聯(lián)絡(luò)線，即無環(huán)網(wǎng)；分段不足指供電線路需要配置開關(guān)；電纜化率低指電纜的總長(zhǎng)度占線路總長(zhǎng)度的百分比低于70%；線路較長(zhǎng)指線路超過4.5 km；重載過載指線路負(fù)載率超過70%。

根據(jù)上述評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)示范區(qū)配電網(wǎng)51回饋線進(jìn)行薄弱環(huán)節(jié)分析，其中16條饋線存在對(duì)系統(tǒng)可靠性影響較大薄弱環(huán)節(jié)，結(jié)果如表2所示。

表2 可靠性指標(biāo)較差饋線薄弱環(huán)節(jié)

注：“√”表示饋線存在對(duì)應(yīng)的薄弱環(huán)節(jié)。

從表2中可以看出，示范區(qū)配電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)主要包括無聯(lián)絡(luò)、分段不足和線路過長(zhǎng)。存在薄弱環(huán)節(jié)的饋線可靠性指標(biāo)較差，嚴(yán)重影響示范區(qū)配電網(wǎng)的總體可靠性水平，需要進(jìn)行重點(diǎn)改造。

2 改善措施及效果分析

2.1 技術(shù)措施

1)環(huán)網(wǎng)改造。由1.2節(jié)中配網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)分析可知，聯(lián)絡(luò)不足是高可靠性區(qū)域配網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)之一。因此，須加強(qiáng)高可靠性區(qū)域配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)改造。以相互聯(lián)絡(luò)的兩條饋線總期望停電時(shí)戶數(shù)最少為目標(biāo)，初步確定每組環(huán)網(wǎng)間的最優(yōu)聯(lián)絡(luò)點(diǎn)，再結(jié)合高可靠性區(qū)域10 kV饋線地理接線圖，具體分析每組環(huán)網(wǎng)最優(yōu)聯(lián)絡(luò)點(diǎn)的可行性，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)聯(lián)絡(luò)點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)。

2)開關(guān)優(yōu)化配置。中壓配電網(wǎng)饋線裝設(shè)分段開關(guān)后，可縮小故障和檢修的停電范圍，明顯提高供電可靠性水平。由1.2節(jié)可知，分段不足也是高可靠性區(qū)域配網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)之一。因此，須增加分段開關(guān)。根據(jù)文獻(xiàn)[6]提出的配電網(wǎng)開關(guān)優(yōu)化配置的動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法，對(duì)高可靠性區(qū)域的所有10 kV饋線進(jìn)行開關(guān)優(yōu)化配置，確定每條饋線分別增加1臺(tái)或2臺(tái)分段開關(guān)的配置位置。按添加分段開關(guān)后減少的停電時(shí)戶數(shù)，選擇分段開關(guān)配置方案。

3)一次設(shè)備改造。一次設(shè)備的技術(shù)性能是決定配電網(wǎng)綜合自動(dòng)化性能的關(guān)鍵因素之一。因此，根據(jù)自動(dòng)化目標(biāo)和設(shè)備情況，高可靠性示范區(qū)一次設(shè)備改造主要分為設(shè)備檢修、設(shè)備技術(shù)改造以及設(shè)備更換3類。

4)雙電源改造。高可靠性示范區(qū)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)改造主要是對(duì)瑞安東區(qū)的20個(gè)配電房進(jìn)行雙電源改造。

5)配電自動(dòng)化改造。配電自動(dòng)化提高供電可靠性主要表現(xiàn)在：首先，利用饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的故障隔離及自動(dòng)恢復(fù)供電功能，減少故障停電范圍；其次，通過提高電網(wǎng)正常的施工、檢修和事故搶修工作效率，減少計(jì)劃及故障停電時(shí)間；再就是通過對(duì)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理事故隱患，實(shí)施狀態(tài)檢修，提高設(shè)備可靠性，避免停電事故的發(fā)生[7-9]。

重慶市高可靠性示范區(qū)已全面完成配電自動(dòng)化改造工程，示范區(qū)配網(wǎng)全部箱變，均實(shí)現(xiàn)了“二遙”功能。所有環(huán)網(wǎng)柜、開閉所、配電房通過自動(dòng)化終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)了“三遙”功能。

實(shí)施上述5項(xiàng)技術(shù)改善措施后，示范區(qū)配電網(wǎng)可靠性水平得以提高，每項(xiàng)措施具體改善效果如表3所示。

表3 各技術(shù)措施的改善效果

2.2 管理措施

重慶市電力公司對(duì)高可靠性示范區(qū)配電網(wǎng)管理制度和管理系統(tǒng)進(jìn)行了多方面的改善和提升，主要包括以下幾方面。

1)建設(shè)面向配電網(wǎng)的在線風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)評(píng)估配網(wǎng)運(yùn)行能力和安全風(fēng)險(xiǎn)。系統(tǒng)通過在線計(jì)算電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，為可靠性量化分析與管理提供實(shí)用化手段，實(shí)現(xiàn)從定性到定量的提升，指導(dǎo)運(yùn)行方式的優(yōu)化和調(diào)整。

2)建設(shè)配電設(shè)備在線綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)集配電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)、面保護(hù)、安防系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)、變壓器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和備用電源系統(tǒng)等功能于一體，具有面向設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和檢測(cè)能力，能實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)開關(guān)柜、配變、電纜等設(shè)備的健康狀態(tài)和安全風(fēng)險(xiǎn)。

3)建設(shè)配網(wǎng)故障快速搶修服務(wù)移動(dòng)平臺(tái)。通過整合配電自動(dòng)化和95598用戶報(bào)修資源，配置帶GIS功能、PDA掌上電腦，以及能實(shí)時(shí)接收搶修指令的標(biāo)準(zhǔn)化故障搶修車輛。在故障搶修車輛上配置移動(dòng)攝像頭，實(shí)現(xiàn)故障搶修全過程監(jiān)控，全面提升事故應(yīng)急處理能力。

4)高可靠性示范區(qū)電網(wǎng)改造項(xiàng)目完成后，取消所有計(jì)劃施工預(yù)安排停電。

5)全面開展終端用戶標(biāo)準(zhǔn)化不停電作業(yè)。配置移動(dòng)發(fā)電車、移動(dòng)變壓器車等，對(duì)瑞安東區(qū)配電房等20個(gè)單電源配電房開展雙電源建設(shè)。在配電網(wǎng)設(shè)施計(jì)劃施工、設(shè)施檢修及故障情況下采用帶電作業(yè)、旁路作業(yè)法或者轉(zhuǎn)供電，以快速恢復(fù)用戶供電。

配電設(shè)備在線綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和配網(wǎng)故障快速搶修服務(wù)移動(dòng)平臺(tái)能夠降低電纜和配電變壓器的故障率及減少修復(fù)時(shí)間；不停電作業(yè)和取消計(jì)劃施工預(yù)安排停電可降低電纜的預(yù)安排停電率。實(shí)施上述管理措施后，配網(wǎng)可靠性水平改善效果如表4所示。

表4 各管理措施的改善效果

2.3 改善工程總體效果

針對(duì)示范區(qū)配電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)高可靠性示范區(qū)實(shí)施技術(shù)和管理措施后，示范區(qū)供電可靠性水平大幅度提高。其改善措施的可靠性綜合效益如表5所示。

表5 各項(xiàng)改善措施的總體改善效果

結(jié)果表明，經(jīng)過上述改善措施，高可靠性示范區(qū)配電網(wǎng)供電可用率理論值為99.999 1%。

3 結(jié)束語

本文對(duì)重慶市高可靠性示范區(qū)配電網(wǎng)現(xiàn)狀進(jìn)行可靠性評(píng)估，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果對(duì)所有饋線進(jìn)行薄弱環(huán)節(jié)分析。針對(duì)薄弱環(huán)節(jié)，提出相應(yīng)的可靠性改善措施，通過計(jì)算分析各項(xiàng)改善措施的可靠性效益及改善工程的總體可靠性效益可得，改造后示范區(qū)配電網(wǎng)可靠性達(dá)到了高可靠性示范區(qū)建設(shè)目標(biāo)。

重慶市高可靠性示范區(qū)的成功建設(shè)可以為區(qū)域內(nèi)配電網(wǎng)的規(guī)劃、改造和電網(wǎng)運(yùn)行管理等提供一定參考依據(jù)。其具體提高配網(wǎng)可靠性的策略如下。

1)深入開展可靠性管理工作，包括可靠性管理系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用，可靠性信息及時(shí)準(zhǔn)確的采集和發(fā)布等。

2)合理規(guī)劃網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，進(jìn)行環(huán)網(wǎng)改造、開關(guān)優(yōu)化配置、設(shè)備改造等，逐步解決配電網(wǎng)中無聯(lián)絡(luò)、分段不足、線路過長(zhǎng)等薄弱環(huán)節(jié)。

3)實(shí)施配電自動(dòng)化，快速清除故障和恢復(fù)供電，縮短停電時(shí)間，大幅提高配網(wǎng)可靠性。

重慶高可靠性示范區(qū)建設(shè)是進(jìn)一步提升配電網(wǎng)整體運(yùn)行管理水平，完善用戶供電可靠性管理體系的科學(xué)實(shí)踐，為供電可靠性管理工作的持續(xù)改進(jìn)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。示范區(qū)的建設(shè)完成，能提升經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和管理效益，區(qū)域內(nèi)的計(jì)劃?rùn)z修停電時(shí)間和故障停電時(shí)間得到有效控制，供電可用率理論值也達(dá)到了99.999 1%。

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Analysis of the Weak Links of the Reliability of the Distribution Network in the Hi-Rel Demonstration Zone of Chongqing

WAN Lingyun1，WANG Honggang2，LI Xiaopeng3，CHEN Tao1，F(xiàn)U Ang1，ZHU Xiaojun1
(1．Electric Power Research Institute of State Grid Chongqing Electric Power Company，Chongqing 401123，P.R.China；2．State Grid Corporation of China，Beijing 100031，P.R.China；3．State Grid Sanming Electric Power Supply Company，Sanming Fujian 365099，P.R.China)

This paper introduces the reliability assessment of the medium-voltage distribution network in the Hi-Rel demonstration zone of Chongqing．The feeder analysis based on the assessment results has revealed such weak links as no looped network，insufficient sections and long lines．To improve the weak links，this paper also presents relevant technical and management measures of the reliability improvement．

reliability assessment；weak links；measures of improvement；distribution automation

2016-09-18

萬凌云(1983-)，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)殡娏煽啃约半娔苜|(zhì)量。

TM732

A

1008- 8032(2016)06- 0028- 04