基于鉆石型配電網(wǎng)供二級開關(guān)站接線的研究及應(yīng)用

肖遠(yuǎn)兵，鄭真，盧婧婧，黃晨宏，蔣獻偉，顏華敏，任明珠

(國網(wǎng)上海市電力公司青浦供電公司， 上海 201707)

為適應(yīng)上海全球城市規(guī)劃，國網(wǎng)“具有中國特色國際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)”發(fā)展戰(zhàn)略和上海世界一流城市配電網(wǎng)建設(shè)，解決現(xiàn)狀配電網(wǎng)的實際問題，國網(wǎng)上海市電力公司基于現(xiàn)狀配電網(wǎng)的條件和配電網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)[1-3]，提煉了“鉆石型”配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，研究了基于鉆石型配電網(wǎng)供二級開關(guān)站的接線及其應(yīng)用。

1 鉆石型配電網(wǎng)供二級開關(guān)站接線的提出

典型鉆石型配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是以開關(guān)站為核心節(jié)點的雙環(huán)網(wǎng)接線[4-5]，如圖1所示。鉆石型配電網(wǎng)供二級開關(guān)站接線，即在典型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加第二級開關(guān)站接入雙環(huán)網(wǎng)開關(guān)站節(jié)點，如圖2所示。

圖1 鉆石型配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)(環(huán)入開關(guān)站4～6座)

圖2 鉆石型配電網(wǎng)供二級開關(guān)站接線

1)在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上，鉆石型配電網(wǎng)以開關(guān)站為核心節(jié)點的雙環(huán)網(wǎng)特性不變，即一次系統(tǒng)和設(shè)備選型可不變。

2)在功能特征上，鉆石型配電網(wǎng)具備高可靠性、高負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力、負(fù)荷平衡能力不變[6-8]，第二級開關(guān)站可隨雙環(huán)網(wǎng)開關(guān)站節(jié)點在變電站之間實現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)移和負(fù)荷平衡，同時可進一步減少對變電站電源倉位和電纜通道的占用。

2 繼電保護及自愈系統(tǒng)分析

2.1 鉆石型配電網(wǎng)的繼電保護及自愈系統(tǒng)配置分析

1)變電站出線側(cè)：101(401)斷路器主保護配置線路光纖差動保護；后備保護配置反時限過流、反時限零流保護；自愈保護、過流、零流加速保護。

2)雙環(huán)網(wǎng)線路：102(402)，103(403)，104(404)和105(405)斷路器配置主保護為線路光纖差動保護；后備保護配置反時限過流、反時限零流保護；自愈保護、過流、零流加速保護。

3)開關(guān)站分段斷路器：配置分段自切保護，后加速過流，零流保護(自愈裝置自帶)。

4)開關(guān)站出線側(cè)：配置過流、零流保護。

鉆石型配電網(wǎng)電氣接線如圖3所示。

圖3 鉆石型配電網(wǎng)電氣接線

該繼電保護及自愈系統(tǒng)在變電站出線側(cè)、雙環(huán)網(wǎng)線路、開關(guān)站出線形成了三級過流、零流保護，保護配置復(fù)雜、整定時間長，并且雙環(huán)網(wǎng)開環(huán)點調(diào)整或新加入開關(guān)站節(jié)點時，保護需重新整定。

2.2 繼電保護及自愈系統(tǒng)配置優(yōu)化方案

鉆石型配電網(wǎng)供二級開關(guān)站電氣接線如圖4所示。

圖4 鉆石型配電網(wǎng)供二級開關(guān)站電氣接線

如按現(xiàn)狀繼電保護及自愈系統(tǒng)配置，當(dāng)鉆石型配電網(wǎng)供二級開關(guān)站時，將形成變電站出線側(cè)、雙環(huán)網(wǎng)線路、雙環(huán)網(wǎng)節(jié)點開關(guān)站出線、第二級開關(guān)站出線四級過流、零流保護，第二級開關(guān)站出線過流、零流保護將無法整定。

根據(jù)鉆石型配電網(wǎng)供二級開關(guān)站的接線模式，提出繼電保護及自愈系統(tǒng)配置優(yōu)化方案：

簡化雙環(huán)網(wǎng)側(cè)的繼電保護配置，開關(guān)站側(cè)102(402)，103(403)，104(404)和105(405)斷路器僅配置線路光纖差動保護和自愈保護、過流、零流加速保護，后備反時限過流、反時限零流保護不投運，開關(guān)站母線配置簡易母差保護(自愈裝置自帶)。

優(yōu)化方案在實現(xiàn)鉆石型配電網(wǎng)供二級開關(guān)站具備自愈功能的情況下，可減少建設(shè)初期的保護整定時間，并且在雙環(huán)網(wǎng)開環(huán)點調(diào)整時無需再開展保護整定工作；雙環(huán)網(wǎng)中加入開關(guān)站節(jié)點時，僅需整定加入開關(guān)站的保護，大幅降低了鉆石型配電網(wǎng)運行的難度。

對鉆石型配電網(wǎng)供二級開關(guān)站繼電保護及自愈系統(tǒng)配置優(yōu)化方案實施后，可以滿足配電網(wǎng)的運行要求，也可以適應(yīng)分布式電源的接入，有利于提高配電網(wǎng)的供電質(zhì)量。

3 鉆石型配電網(wǎng)供二級開關(guān)站接線的優(yōu)勢

3.1 提升鉆石型配電網(wǎng)改造的可實施性

現(xiàn)狀10 kV配電網(wǎng)中已存在一定數(shù)量的開關(guān)站供開關(guān)站接線或中心開關(guān)站供多座終端開關(guān)站接線[9-10]。如采用鉆石型配電網(wǎng)供二級開關(guān)站接線，可將開關(guān)站供開關(guān)站的第一級開關(guān)站或中心開關(guān)站作為鉆石型配電網(wǎng)雙環(huán)網(wǎng)節(jié)點，第二級開關(guān)站及其電源進線不變，避免地塊內(nèi)部網(wǎng)架接線大幅改造，提升了鉆石型配電網(wǎng)的可實施性。鉆石型配電網(wǎng)供二級開關(guān)站接線建設(shè)改造如圖5所示。

圖5 鉆石型配電網(wǎng)供二級開關(guān)站接線建設(shè)改造

3.2 提升鉆石型配電網(wǎng)建設(shè)改造的經(jīng)濟性

現(xiàn)狀開關(guān)站的實際布局較為分散，部分開關(guān)站位置偏離110(35)kV變電站之間10 kV的電纜通道。鉆石型配電網(wǎng)供二級開關(guān)站接線可避免迂回供電情況，減少新建或改造線路和通道規(guī)模，進而提升鉆石型配電網(wǎng)建設(shè)改造的經(jīng)濟性。

3.3 提升鉆石型配電網(wǎng)建設(shè)改造的靈活性

可根據(jù)開關(guān)站及其進線的實際情況和建設(shè)改造需求，提出開關(guān)站作為鉆石型配電網(wǎng)雙環(huán)網(wǎng)節(jié)點或作為第二級開關(guān)站供電的不同建設(shè)改造方式，給予了形成鉆石型配電網(wǎng)的不同模式和不同建設(shè)改造方案(如已建或新建開關(guān)站串入雙環(huán)網(wǎng)或作為第二級開關(guān)站接入雙環(huán)網(wǎng))，從而提升了鉆石型配電網(wǎng)建設(shè)改造的靈活性。

3.4 提升鉆石型配電網(wǎng)線路利用效率

現(xiàn)狀開關(guān)站所供負(fù)荷差距較大，特別是居民小區(qū)中開關(guān)站所供負(fù)荷偏低。鉆石型配電網(wǎng)供二級開關(guān)站接線可進一步增加所供開關(guān)站數(shù)量，打破鉆石配電網(wǎng)雙環(huán)網(wǎng)供4～6座開關(guān)站的限制，從而提高了線路的利用效率。

鉆石型配電網(wǎng)供二級開關(guān)站接線是典型鉆石型配電網(wǎng)的一種延伸模式，具備建設(shè)改造的可行性、可實施性和靈活性，并且可提升鉆石型配電網(wǎng)的利用效率和經(jīng)濟性。鉆石型配電網(wǎng)供二級開關(guān)站接線在某110 kV變電站10 kV配套出線工程先行試點開展。

4 鉆石型配電網(wǎng)供二級開關(guān)站接線應(yīng)用案例

鉆石型配電網(wǎng)供二級開關(guān)站接線方案在某110 kV變電站配套出線工程中進行應(yīng)用。某110 kV變電站10 kV配套出線工程中在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上先行改造為以開關(guān)站為節(jié)點的雙環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并且將供出第二級開關(guān)站的雙環(huán)網(wǎng)開關(guān)站節(jié)點設(shè)置在兩端，雙環(huán)網(wǎng)中間開關(guān)站節(jié)點不供出第二級開關(guān)站，如圖6所示。

圖6 某110 kV變電站10 kV配套出線運行模式

在運行模式上可采用兩種模式，具體如下：

1)模式1。不配置自愈系統(tǒng)，形成兩組中心開關(guān)站供終端開關(guān)站接線，兩組接線之間線路作為聯(lián)絡(luò)線，采用現(xiàn)有繼電保護配置，并預(yù)留自愈系統(tǒng)空間。

2)模式2。直接形成鉆石型配電網(wǎng)供二級開關(guān)站接線，即主干網(wǎng)為以開關(guān)站為節(jié)點的雙環(huán)網(wǎng)，并配置自愈系統(tǒng)。

在某110 kV變電站10 kV配套出線工程中網(wǎng)架結(jié)構(gòu)一次建成，選擇2～3組線路采用運行模式2，先行作為鉆石型配電網(wǎng)供二級開關(guān)站接線的試點；其他線路采用運行模式1，待試點運行成功、成熟后，再加裝自愈系統(tǒng)發(fā)展為運行模式2。

5 結(jié) 論

通過對鉆石型配電網(wǎng)供二級開關(guān)站接線進行研究，分析了該接線的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、用戶與電源接入、繼電保護與配電自動化配置及其可靠性。在某110 kV變電站配套出線工程中的應(yīng)用結(jié)果表明：

1)典型鉆石型配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為以開關(guān)站為核心節(jié)點的雙環(huán)網(wǎng)接線，在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及功能特征方面，鉆石型接線的經(jīng)濟性將優(yōu)于雙側(cè)電源開關(guān)站單環(huán)網(wǎng)接線。

2)鉆石型配電網(wǎng)適用于把開關(guān)站定位為配電網(wǎng)主要節(jié)點或以環(huán)網(wǎng)站為節(jié)點的常規(guī)雙環(huán)式接線，并且適用于供電安全性和可靠性要求高的地區(qū)。