基于網(wǎng)架靈活性的中壓配電網(wǎng)接線模式選擇研究

鄭 圓

（廣州電力設計院有限公司，廣東廣州510610)

0 引言

對于內(nèi)部不同區(qū)域間在負荷密度、接線模式、接線標準化程度等方面均存在較大差異的特大型城市配電網(wǎng)，在對現(xiàn)狀網(wǎng)架進行優(yōu)化提升的過程中應尤其注意要遵循微調(diào)挖潛、避免大拆大建的改造思路，確保網(wǎng)架調(diào)整構(gòu)建過程的經(jīng)濟合理性。因此有必要從尊重配電網(wǎng)的現(xiàn)狀實際出發(fā)，對現(xiàn)狀大量存在的多種接線模式全面展開靈活性分析，對接線模式的可延展性和在該城市配電網(wǎng)內(nèi)的遠期適應性進行驗證，選定合適的接線模式并研究該接線模式下一步的發(fā)展方向，確保城市配電網(wǎng)向目標網(wǎng)架有序、平穩(wěn)地過渡發(fā)展。

1 靈活性評估思路和評估內(nèi)容

1.1 研究評估對象

根據(jù)某特大型城市現(xiàn)狀采用的典型接線，以下述中壓配電網(wǎng)接線模式作為靈活性評估的具體對象：單環(huán)網(wǎng)接線（“2-1”環(huán)網(wǎng)、“3-1”環(huán)網(wǎng)）；單分段單聯(lián)絡接線、多分段多聯(lián)絡接線；N供一備接線（N=2，3）；花瓣接線；雙環(huán)網(wǎng)接線。

1.2 研究評估思路

配電網(wǎng)接線模式的靈活性主要體現(xiàn)在兩個方面：一是接線方式本身為適應供電要求的變化而發(fā)生變動時的靈活性，或稱結(jié)構(gòu)靈活性；二是運行操作方面的靈活性，或稱運行靈活性。其中以結(jié)構(gòu)靈活性最為關(guān)鍵，因為結(jié)構(gòu)合理的接線單元是構(gòu)建簡單、清晰、標準化的配網(wǎng)網(wǎng)架的基礎，因此應將其作為研究重點。

1.3 兩個基本概念和關(guān)鍵評估內(nèi)容

（1）提出本次靈活性分析中運用到的兩個基本概念：

“系列接線”概念：以合理簡化和提煉關(guān)鍵特性為目的，將現(xiàn)狀多種接線模式按“系列”進行合并歸類，以“系列”作為基本評估單元。

“目標接線”概念：在本次靈活性分析中，“目標接線”并非若干“單一接線模式”的組合，而是若干“系列接線”的組合。

（2）關(guān)鍵評估內(nèi)容和評估方法：將接線模式的結(jié)構(gòu)靈活性分解為“系列接線的可過渡性”和“目標接線的可適應性”，并分別進行分析研究。

2 接線模式靈活性分析

2.1 典型接線模式的結(jié)構(gòu)靈活性分析

2.1.1 系列接線的可過渡性

總結(jié)近年來某特大型城市配電網(wǎng)規(guī)劃、建設的實踐經(jīng)驗，結(jié)合相關(guān)理論研究成果，提出適用于特大型城市配電網(wǎng)的三個“系列接線”，分別如圖1所示。

圖1 三個“系列接線”及系列內(nèi)具體接線模式的過渡發(fā)展

可見，每一“系列接線”中所包含的幾種具體接線模式之間具有相互關(guān)聯(lián)、循序漸進的關(guān)系。

“系列接線”的可過渡性體現(xiàn)在以下方面：

（1）隨著負荷水平的逐步提升，在同一系列所包含的若干種接線模式中，供電能力較低的模式無需通過大修大改，即可以較小的代價繼續(xù)過渡為負荷承載能力更高的同系列接線模式。

（2）對于單環(huán)系列、分段聯(lián)絡系列，當某個區(qū)域內(nèi)的典型接線組都發(fā)展到所屬“接線系列”中的最高承載能力模式時，可通過新增負荷出線重新展開新一輪的系列接線構(gòu)建，以達到調(diào)整原饋線組負荷、維持組內(nèi)饋線的相互轉(zhuǎn)供能力的目的。

（3）在區(qū)域內(nèi)負荷水平不斷提高的過程中，在同一系列中選擇下一步過渡接線即可在滿足負荷需求的同時保持區(qū)域接線模式的“簡單化”。應特別注意，為遵循“簡單化”的網(wǎng)架構(gòu)建原則，不建議跨系列過渡。例如：若無特殊需求不建議將“2-1”單環(huán)網(wǎng)過渡為“兩供一備”。

無法納入上述3個“系列”的兩種相對獨立、分別有其特定適用場合的典型接模式為雙環(huán)網(wǎng)接線和花瓣型接線。花瓣型接線模式僅適用于較小范圍的試點區(qū)域，雙環(huán)網(wǎng)模式目前僅應用于范圍較小的高可靠性示范區(qū)，不會與其他中壓典型接線模式產(chǎn)生應用范圍的重疊交叉。上述兩種接線模式分別存在占用變電站間隔資源較多、建設投資較高和實際組網(wǎng)難度較大等問題，目前條件下尚不適合大規(guī)模推廣應用。

2.1.2 目標接線的可適應性

通常情況下，“目標接線”指的是當某個區(qū)域范圍內(nèi)的配電網(wǎng)達到負荷水平基本穩(wěn)定、關(guān)鍵指標全部滿足、區(qū)域內(nèi)網(wǎng)架變動以微調(diào)為主而非建設為主的狀態(tài)時，該區(qū)域配電網(wǎng)包含的若干典型接線模式的組合。而在進行靈活性分析時，“目標接線”不宜僅簡單理解為若干“單一接線模式”的組合，更適合理解為若干“接線系列”的組合。

若打破城市配電網(wǎng)按負荷密度進行分類分區(qū)的方式，不關(guān)注某個分區(qū)的整體負荷密度，可將城市配電網(wǎng)從另一劃分角度細分為“無大負荷區(qū)域”“有大負荷區(qū)域”“高可靠性無大用戶區(qū)域”“高可靠性有大用戶區(qū)域”四種類型。在此基礎上，以“系列”作為基本單元對各類供電區(qū)域的目標接線進行選擇，可得到如表1所示的目標接線選擇策略。

表1 基于區(qū)域負荷特征的目標接線選擇策略

根據(jù)表1，可由一個區(qū)域的終期負荷大致水平和區(qū)域負荷特點（如是否存在大用戶）確定該區(qū)域適合采用的“目標接線系列”，由于每一“系列”都具備良好的過渡性和負荷發(fā)展適應性，所以以上目標接線可以較好地適應某特大型城市配電網(wǎng)中各類分區(qū)的差異化發(fā)展要求，同時也完全符合“標準化”“簡單化”的網(wǎng)絡構(gòu)建原則。

2.2 典型接線模式的運行靈活性比較

典型接線模式的運行靈活性如表2所示。

表2 各典型接線方式的運行操作靈活性比較

（1）單聯(lián)絡與單環(huán)網(wǎng)的接線模式操作簡便，只需要兩次開關(guān)操作便可實現(xiàn)線路負荷的完全轉(zhuǎn)供。因此，單聯(lián)絡方式是一種簡單而可靠的網(wǎng)架接線方式。

（2）N供一備線路（包括兩供一備、三供一備）的接線模式操作簡便，只需要兩次開關(guān)操作便可實現(xiàn)線路負荷的完全轉(zhuǎn)供。

（3）多聯(lián)絡線路（包括三分段兩聯(lián)絡、“3-1”環(huán)網(wǎng)）的負荷轉(zhuǎn)供電操作較為復雜，需要4次開關(guān)操作才可實現(xiàn)線路負荷的完全轉(zhuǎn)供，因此，該種聯(lián)絡方式對于運行人員的操作水平要求較高。

（4）雙環(huán)網(wǎng)由于本身線路結(jié)構(gòu)較為復雜，對運行人員和設備要求較高，操作靈活性較其他接線方式低。

實際上最影響關(guān)鍵性指標“停電時長”的因素還是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)本身的可靠性。各典型接線模式雖然在“負荷轉(zhuǎn)供電操作次數(shù)”的多少和“對操作運行人員要求”的高低上存在一定差異，但尚在目前技術(shù)手段可接受的范圍之內(nèi)，所以在選擇恰當?shù)牡湫徒泳€模式用于構(gòu)建網(wǎng)架時，運行操作方面的靈活性宜作為參考因素，而非決定性因素。

本節(jié)分析說明，本文評估的某特大型城市現(xiàn)狀采用的典型接線模式具備足夠的靈活性，可適應大型城市配電網(wǎng)不同區(qū)域、不同負荷發(fā)展水平和不同供電需求的配電網(wǎng)構(gòu)建要求。

3 基于網(wǎng)架靈活性的接線模式選擇案例

基于上述研究評估結(jié)論，對于在大型城市配電網(wǎng)中占據(jù)重要分量的電纜網(wǎng)可選擇如下典型接線模式逐步完成單輻射線路的環(huán)網(wǎng)改造及非典型接線的改造：對于新建公用線路不再采取單輻射接線模式，應按典型接線配置，主要采用“2-1”環(huán)網(wǎng)接線，并隨著負荷發(fā)展逐步改造為“3-1”環(huán)網(wǎng)接線，或由“3-1”環(huán)網(wǎng)重新組建“2-1”；對于負荷密度較高、大用戶較多區(qū)域，建議采取帶母聯(lián)的雙環(huán)網(wǎng)接線模式或N供一備接線模式，減少出線間隔及電網(wǎng)投資。

4 結(jié)語

本文的研究結(jié)論為內(nèi)部分區(qū)間在負荷密度、接線模式、供電可靠性要求等方面均存在較大差異的特大型城市配電網(wǎng)選定合適的目標接線模式提供了理論支撐，靈活性高的接線模式由于具有較好的可延展性和遠期適應性，可確保城市配電網(wǎng)向目標網(wǎng)架有序、平穩(wěn)地過渡發(fā)展。