基于不停電作業安全的配電網自動化技術改造研究

　　摘要： 供電企業為了減少停電檢修對用戶正常用電造成的損失，滿足廣大電力用戶對用電的需求，電網企業要投入大量的資金完善配網結構，并提升配電網自動化技術水平，實現不停電檢修以提升對電力用戶的服務水平。本文以實際配電網自動化改造工程為例對配電帶電作業特點進行了分析，介紹了深圳供電局有限公司南山區配電網的優化改造方案，對配電自動化不停電作業安全影響進行了詳細的分析。

　　關鍵詞： 不停電作業; 安全; 配電網自動化; 技術改造

　　1 引言

　　社會經濟的繁榮發展帶動了工業以及生活用電量的與日俱增，對配電網供電可靠性的需求日趨增強。配電網作為完成電力輸送與分配的最后關鍵環節，其自動化水平的提升在某種程度上能夠減少停電概率，增強供電的可靠性與安全性，進而提升電力系統的運行效率。為此，配電網自動化技術日益受到廣泛的重視與認可。

　　雖然配電網自動化技術已經成為電力企業運營管理中廣泛關注的研究課題，但是配電網的建設與改造仍然面臨著重重困難。譬如配電設施數量多、分布廣、參與建設與調試部門多、自動化控制與管理水平不高、通信光纜施工進度緩慢、一次設備的可靠性有待加強等眾多不可控因素，導致在配電網自動化改造建設中進度緩慢、停電范圍面積大、總體停電時間過長，導致現場操作施工調試的工作量增加、大面積重復停電，影響到電網的優質服務以及供電可靠性等指標[1]。

　　本文通過對深圳供電局有限公司的智能配電網進行自動化技術改造項目為例，構建起安全可靠的電力網絡系統，保證電網在運行中具有經濟優化、信息互動、快速自愈、不停電檢修等功能，大大提升了該地區的配電網運行效率以及供電可靠性，有效提升了運行管理水平，提高了該地區配電網的安全穩定運行效率。

　　2 應用分析

　　目前深圳供電局有限公司的電網已經逐步形成了220kV的環網、110kV備用電網的供電結構，該電網擁有十分穩定的網架結構，能夠滿足深圳供電局有限公司的用電需求，供電穩定性較高。深圳供電局有限公司的配電網結構為架空、電纜混合網，10kV單母線分段并采取了不接地的形式，采取單聯絡與兩聯絡，存在少量的三聯絡接線方式;本次試點的地區是深圳市南山區，該地區電聯線路采取的是單環網及供--備接線方式。本方案進行配電網自動化技術改造的區域選擇在深圳供電局有限公司南山區的核心地帶，該區域的面積大小約為167.5km2，根據當地的城市規劃，該區域在未來十年內將會被規劃成為深圳經濟走廊的核心地帶，發揮著新城區核心輻射帶的作用[2]。

　　3 配電網不停電作業特征

　　若采取配電網線路帶電作業，鑒于線路電壓低，三線導線間距小，配電設備密度較大，導致作業范圍較小。在帶電作用中，由于線路錯綜復雜、作業環境較為狹窄，工作人員很容易觸碰到其他的電力設施，為此必須要使用全套的絕緣防護工具。配電網自動化改造，能夠提升當前不停電作業的安全性，具有較高的現實意義[3]。

　　4 配電網自動化技術改造

　　4.1 網架優化改造方案

　　論文結合南山區的城市配電網改造項目，對配電網的網架結構進行改造，以解決市區18新城的K12線路的單輻射問題，形成單聯絡;解決25編號路I線的聯絡不足問題，形成雙聯絡。

　　針對南山區15編號II線路、分段點位置設置偏差的換網線路進行改進與調整，優化當前的架空線路實現配電自動化。

　　針對編號IV路的10號桿塔處的分段開關以及F151、L001開關之間無分段的問題進行優化調整，針對其線路長且分段少等問題，為了平衡線路，在30號桿塔與45號桿塔之間增設分段開關2臺，如下圖3和圖4所示。

　　4.2 饋線自動化建設

　　鑒于10kV的架空線路以及架空電纜等均位于城鄉結合部等郊區地帶，若需要實現故障線路的自愈功能，需要充分將投資回報、效率、方便維護、工程易開展等因素考慮在內，因此針對配電網自動化改造可以選用智能饋線自動化。但是10kV的電纜線路需要敷設在城市中央地帶，承擔著城區工業、商業以及生活、辦公用電，其負荷量較大，對供電可靠性的要求較高，為此可以選擇集中控制型的饋線自動化，以實現城區配網自動化改造的需求。

　　城市電網故障停電管理是在10kV的中低壓配電網中運用多種的管理控制方法。在饋線發生故障后，能夠實現故障快速定位以及隔離、以備用線路恢復區域供電的需求，減少停電時間以及停電次數，提升供電可靠性[4]。在配電網主站系統監測到了配電網終端發生線路或者是設備故障后，饋線自動化技術能夠根據變化站來做出相應反應。目前深圳市配電網一般會在變電站的出入口配備有斷路器以實現短路故障的切斷，再輔以饋線自動化技術快速實現故障查找，恢復故障區域以及非故障區域的正常用電。根據配電網自動化程度的高低，故障停電管控的饋線自動化改造與建設可以劃分為感知停電、減少停電以及防止停電，重點是能夠實現10kV架空線路以及架空電纜混合線路的故障自愈[5]。

　　4.3 安裝分界開關

　　深圳市南山區配電網改造后要現實分支線路在發生故障后能夠自愈的目標，并且能感知停電、減少停電以及預防停電，為此可以在分支線路的首端處設置分界點，選擇分斷開關以實現預防主干線路停電事故發生。在分支線路發生短路故障后，可以依賴分支線路的分段開關與變電站的出現開關配合在變電站出線開關跳閘之前斷開，自動攔截分支線路上所發生的短路故障，減少出線開關的跳閘率。針對線路很長的分支線路有必須要合理設置電壓時間型或者是電流型的分段開關，其原理和作用于主線路的分段開關類似，是為了實現分支線路減少停電的目標[6]。故障定位與切斷作用，如下圖5所示，其中FB0004是分界開關。

　　5 自動合閘改造對配網不停電作業安全的影響分析

　　通過對配網不停電作業改造進行合閘實驗，會出現如下幾種現象。

　　第一，F1點永久性故障。在發現線路故障后，能夠通過主變電站的10kV出線開關CB2進行檢測并進行分閘。

　　第二，一旦主變電站接收到CB2發出的相應的開關所傳輸的故障信號后，可以將故障定位在CB2開關和F351柱上開關之間。通過故障排查明確故障發生點后，主變電站遙信分閘命令，令柱上開關F351開斷，將故障區域切出線路。在故障切出后，主變電站可以通過控制H252-K2開關斷開，從而將線路故障點有效的切出，避免故障進一步的擴大，確保非故障區域能夠正常的供電。

　　第三，F2出現永久性的故障。在發現線路故障后，能夠通過主變電站10kV出現開關CB2進行檢測并進行分閘。配電終端的FTU1檢測到電流過高或者是持續電壓失衡、線路電壓過低，便將這一故障傳輸至變電主站[7]。變電主站在接收到線路發生故障的遙信信號的時候，就能夠對相應的故障位置進行動作，將故障點切除后，恢復供電，此時開關CB2和H252-K2就也會動作，這樣對現場工作人員人身安全可能造成影響，如圖6所示。

　　通過上述改造后，可以有效地實現配電網的故障切出后的多次合閘功能按照規定分析帶電作業可能出現的故障類型，以確定是否對重合閘裝置進行停用。

　　6 結束語

　　城市配電網自動化建設方面的問題既是經濟問題的同時也是技術問題。本文通過案例分析，針對城市電網如何實現快速故障定位，減少停電面積，提升用電效率，提出了圍繞著主干線、分支線以及用戶線進行感知停電、減少停電、預防停電的停電管理控制自動化建設思路[8]。通過對深圳供電局有限公司南山區的中心地帶進行工程實踐表明，本文所提出的網架優化、饋線自動化、分段開關加裝等自動化建設模式，能夠減少停電次數以及停電時間，提升不停電作業工作者的人身安全以及設備安全，是實現電網故障快速自愈的有效技術，且具有投資少、收效高、免維護、易建設等優勢。采用新方法后能夠加強不停電檢修作業的工作人員安全性，保障電網供電穩定以及安全可靠性，具有較高的推廣應用價值。

　　參考文獻：

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　　[2]王 帆. 配電自動化對配網帶電作業安全的影響分析[J]. 科技資訊，2017，10.

　　[3]周 鋒，王鵬程，翁利國，等. 一種不停電安裝的新型高壓帶電顯示裝置的研制[J]. 自動化應用，2016，5.

　　[4]王志軍，羅健斌，陳 韜，等. 一種不停電作業柔性電纜自動收放裝置的優化設計[J]. 電子世界，2017，9.

　　[5]基于靈活組網的智能配電自動化檢測系統[J]. 電力系統自動化，2017，7.

　　[6]文 銳，張 俊，黃曉軍，等. 高中壓配電網的一體化安全性校驗方法[J]. 高電壓技術，2016，7.

　　[7]劉夏清，牛 捷，楊 琪，等. 10kV環網柜完全不停電作業方法[J]. 電力科學與技術學報，2016，12.

　　[8]毛航銀，馬振宇. 地縣一體化提升配網不停電作業管理水平[J]. 企業管理，2016，10.

　　推薦閱讀：《大眾用電》(月刊)創刊于1985年，由湖南大學;湖南省電力行業協會主辦。是一本全國公開發行、深受廣大電氣工作者及供用電人員喜愛的刊物，被中國期刊全文數據庫收錄，中國期刊協會指定為全國百家期刊閱覽室贈送刊物，湖南省一級期刊。