朱圣盼，戴曉紅，朱義勇，蘇毅方

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司寧波供電公司，浙江 寧波 315200；2.國網(wǎng)浙江省電力公司，杭州 310007）

高可靠性的寧波配電網(wǎng)“三雙”接線分析與實(shí)踐

朱圣盼1，戴曉紅1，朱義勇2，蘇毅方2

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司寧波供電公司，浙江 寧波 315200；2.國網(wǎng)浙江省電力公司，杭州 310007）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用戶對供電可靠性提出了更高的要求，具有高可靠性的配電網(wǎng)接線模式也擁有了更大的應(yīng)用空間。分析寧波老城區(qū)的電網(wǎng)現(xiàn)狀，結(jié)合高可靠性配電網(wǎng)“三雙”接線模式的主要特點(diǎn)，提出在寧波老城區(qū)配電自動化范圍內(nèi)實(shí)施“三雙”接線全覆蓋方案，并對供電可靠性水平進(jìn)行了分析。

老城區(qū)；可靠性；配電自動化；三雙接線

國家電網(wǎng)公司在十二五規(guī)劃中提出解決“兩頭薄弱”、重點(diǎn)發(fā)展特高壓和配電網(wǎng)的發(fā)展戰(zhàn)略。加強(qiáng)配電網(wǎng)的規(guī)劃和建設(shè)，樹立以提高供電可靠性為目標(biāo)的發(fā)展理念，早日建成結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)先進(jìn)、靈活可靠、經(jīng)濟(jì)高效的現(xiàn)代配電網(wǎng)已成共識。國網(wǎng)浙江省電力公司在深入研究和比較國內(nèi)外配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了一種新型配電網(wǎng)接線模式——“三雙”接線?！叭p”接線具有結(jié)構(gòu)清晰、可靠性高、運(yùn)行靈活等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合近幾年寧波供電公司配電自動化的實(shí)際應(yīng)用，為寧波老城區(qū)實(shí)施新一輪“三雙”接線全覆蓋、建設(shè)高可靠性供電區(qū)域創(chuàng)造了良好的條件。

1 寧波老城區(qū)電網(wǎng)概況

寧波老城區(qū)包含海曙區(qū)、江東區(qū)、江北核心區(qū)、洪塘、慈城新城等區(qū)域，共計(jì)面積 148.5 km2，共有110 kV變電站28座，另有2座220 kV變電站配10 kV線路，共有10 kV線路461條，其中10 kV公用線路452條，公用變壓器2 625臺，公用線路總長2 025 km，其中架空線路長度192 km，電纜線路長度 1 833 km，電纜化率90.51%，電纜線路雙環(huán)網(wǎng)比例55.5%，單環(huán)網(wǎng)比例42.5%。

2 “三雙”接線模式的特點(diǎn)

“三雙”接線模式是“雙電源、雙線路、雙接入”的一種配電網(wǎng)接線方式。其中，“雙電源”指2個上級高壓變電站，“雙線路”指連接“雙電源”的2條中壓電纜或架空線路，“雙接入”指公用配電變壓器通過自動投切的斷路器接入“雙線路”，其典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。

該接線模式的特點(diǎn)是在中壓配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)雙環(huán)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)每臺公用配電變壓器從不同的主干電纜上引入2路電源，并通過具有自動投切功能的配電變壓器高壓側(cè)雙向負(fù)荷開關(guān)，實(shí)現(xiàn)主備電源之間的切換。配電變壓器分支線路安裝零序電流選線裝置和過電流保護(hù)。在小電流接地模式下，當(dāng)分支線發(fā)生單相接地時，可通過分支線路的零序電流選線裝置實(shí)現(xiàn)對支線故障的隔離。分支線發(fā)生相間短路，或在大電流接地模式下發(fā)生單相接地短路時，通過主電源保護(hù)與分支線路保護(hù)的延時配合，實(shí)現(xiàn)對分支線故障的隔離。

圖1 “三雙”典型結(jié)構(gòu)

3 寧波老城區(qū)“三雙”接線建設(shè)情況

為建設(shè)高可靠性供電區(qū)域，寧波供電公司大力優(yōu)化完善老城區(qū)配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，開展“三雙”接線建設(shè)，共規(guī)劃了113個“三雙”接線環(huán)，涉及10 kV公用線路452回、公用變壓器1 163臺。部分位于老小區(qū)中的公用變壓器主要受配電房空間、地理位置等因素的影響，無法實(shí)現(xiàn)末端“雙接入”，新小區(qū)的公用變壓器已實(shí)現(xiàn)“三雙”全覆蓋。

基于寧波老城區(qū)現(xiàn)有的配電自動化基礎(chǔ)，結(jié)合重點(diǎn)城市配電網(wǎng)示范工程，寧波供電公司創(chuàng)造性地開展了“三雙+配電自動化”建設(shè)模式，具體實(shí)施方式是：將雙接入投切柜上的保護(hù)監(jiān)控單元與站內(nèi)通信終端等通過網(wǎng)線連接，利用配電自動化已有的通信通道，采用104等協(xié)議將雙接入投切柜相關(guān)信息上送至配電主站，通過主站監(jiān)控雙接入運(yùn)行狀況，采集的信息包括投切動作信號、雙向負(fù)荷開關(guān)柜開關(guān)位置信號等，同時可擴(kuò)展電壓、電流的遙測采集。

寧波老城區(qū)有19 km2的區(qū)域已實(shí)現(xiàn)“三雙+配電自動化”模式，主要在海曙核心示范區(qū)，涉及11個“三雙”接線環(huán)、44條10 kV線路、102臺配電變壓器。通過開展“三雙”接線建設(shè)，一方面充分發(fā)揮“三雙”尤其是“雙接入”就地快速投切帶來的高可靠性效益，另一方面通過配電自動化加強(qiáng)對雙接入投切柜的運(yùn)行監(jiān)控，提升動作可靠性。

4 供電可靠性分析

4.1 計(jì)算方法

本文采用故障模式后果分析法進(jìn)行可靠性計(jì)算。故障模式后果分析法是利用元件的可靠性數(shù)據(jù)，在計(jì)算系統(tǒng)故障指標(biāo)之前先選定合適的故障判據(jù)，然后根據(jù)判據(jù)將系統(tǒng)狀態(tài)分為完好和故障兩大類的一種檢驗(yàn)方法。具體做法是建立故障模式后果表，查清每個基本故障事件及其后果，然后加以綜合分析。該方法是以配電系統(tǒng)的元件組合關(guān)系、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)為基礎(chǔ)的，對分析不同接線模式的可靠性有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

系統(tǒng)可靠性的評估指標(biāo)主要包括ASAI（系統(tǒng)平均用電有效度）、SAIFI（系統(tǒng)平均斷電頻率）、SAIDI（系統(tǒng)平均斷電持續(xù)時間）等。本文采用SAIDI作為可靠性評估的主要參考指標(biāo)。

式中：Ni為故障時受影響的用戶數(shù)；Ui為停運(yùn)時間。

4.2 典型參數(shù)

以圖1為例，進(jìn)行可靠性計(jì)算如下。

電纜發(fā)生故障的概率為0.05次/（公里·年），環(huán)網(wǎng)單元故障率為0.02次/（臺·年）；線路的計(jì)劃停電率為0.029次/（公里·年），環(huán)網(wǎng)單元的計(jì)劃停電率為0.001 5次/（臺·年）。計(jì)劃停電時間為5 h，傳統(tǒng)故障排查及隔離時間為0.75 h，故障修復(fù)時間為1.5 h，到達(dá)故障現(xiàn)場時間為0.25 h，半自動饋線自動化動作時間為8 min，“三雙”自動投切柜的動作時間為15 s。同時，根據(jù)線路配電變壓器實(shí)際總數(shù)，設(shè)定公用配電變壓器與專用配電變壓器比例為1∶1。具體參數(shù)如表1所示。

4.3 計(jì)算結(jié)果

本文主要考慮發(fā)生概率較高的幾種“N-1”故障類型：一段主干電纜故障、開閉所一段母線故障、環(huán)網(wǎng)柜故障、分支線路故障、開閉所一段母線計(jì)劃檢修等。對于電纜網(wǎng)，由于電纜線路計(jì)劃檢修的停電影響較小，本次計(jì)算忽略不計(jì)。

各種典型模式的可靠性計(jì)算結(jié)果如表2所示。經(jīng)計(jì)算，“三雙”接線模式能大幅度提高供電可靠性，如：實(shí)現(xiàn)所有公用變壓器和專用變壓器雙接入、理論供電可靠率可達(dá)99.999 8%?？紤]到部分配電變壓器雙接入改造困難，無法實(shí)現(xiàn)故障的自動隔離和恢復(fù)供電，在寧波老城區(qū)已具備配電自動化的條件下實(shí)施局部“三雙+配電自動化”方式，供電可靠率仍可達(dá)99.999 02%，有助于實(shí)現(xiàn)區(qū)域的高可靠性供電。

表1 可靠性計(jì)算典型參數(shù)設(shè)定

5 建設(shè)成效

寧波老城區(qū)通過開展“三雙”接線建設(shè)，有效減少了用戶平均故障停電時間，提升了供電可靠性，已建成區(qū)域中，A+區(qū)域（負(fù)荷密度大于等于30 MW/km2）用戶平均故障停電時間由24 min減至4 min、A區(qū)域（市中心區(qū)或負(fù)荷密度大于15 MW/km2）用戶平均故障停電時間由41 min減少到13 min；實(shí)現(xiàn)“雙接入”的配電變壓器故障恢復(fù)時間從20 min減至1 min以內(nèi)，縮短91.4%。

表2 各種典型模式的供電可靠性

[1]鄭賢舜，斯捷，陳小潔，等.“三雙”接線模式下備自投的優(yōu)化[J].浙江電力，2013，32（7）:9-11.

[2]李振坤，胡烈翔，杜海舟，等.基于“三雙”模型的配電網(wǎng)規(guī)劃輔助系統(tǒng)[J].上海電力學(xué)院學(xué)報，2003（8）:333-337.

[3]陳文高.配電系統(tǒng)可靠性實(shí)用基礎(chǔ)[M].北京：中國電力出版社，1998.

[4]朱建宇.城市中壓配電網(wǎng)接線模式對供電可靠性的影響分析[J].沿海企業(yè)與科技，2011（07）:100-102.

[5]朱濤，張晶，孫可.基于可靠性成本與效益的10 kV饋線分段開關(guān)優(yōu)化配置研究[J].浙江電力，2014，33（8）: 19-21.

（本文編輯：徐 晗）

Analysis and Practice for High Reliability Oriented Three-double Connection Mode of Ningbo Distribution Network

ZHU Shengpan1，DAI Xiaohong1，ZHU Yiyong2，SU Yifang2
（1.State Grid Ningbo Power Supply Company，Ningbo Zhejiang 315200，China；2.State Grid Zhejiang Electric Power Company，Hangzhou 310007，China）

With the development of economy，users have higher requirement on reliability of power supply. Therefore，high reliability oriented connection mode of distribution networks can be better applied.The paper analyzes current situation of power grid in old quarter of Ningbo and puts forward the plan of implementing Three-double connection mode in the distribution automation range in old quarter of Ningbo in the light of main characters of Three-double connection of high-reliability distribution networks；furthermore，it analyzes level of power supply reliability.

old quarter；reliability；distribution automation；Three-double connection

TM732

B

1007-1881（2015）02-0030-03

2014-11-17

朱圣盼（1983），男，高級工程師，主要從事配電網(wǎng)建設(shè)與改造工作。