● 國(guó)網(wǎng)長(zhǎng)沙供電公司 丁 俊

1 配電網(wǎng)概述

配電網(wǎng)是從輸電網(wǎng)或地區(qū)發(fā)電廠接受電能，并通過(guò)配電設(shè)施就地或者逐級(jí)配送給各類用戶的電力網(wǎng)絡(luò)，一般分為高壓配電網(wǎng)、中壓配電網(wǎng)和低壓配電網(wǎng)。通常所指的配電網(wǎng)為中壓配電網(wǎng)和低壓配電網(wǎng)，即從 “變電站10（6）千伏開(kāi)關(guān)柜出線端子”到“與客戶分界點(diǎn)”。但也有個(gè)例存在，如有些發(fā)達(dá)地區(qū)110千伏線路也用于配電網(wǎng)，而有些縣域的35千伏線路也用于主網(wǎng)，因此配電網(wǎng)的電壓等級(jí)主要取決于各個(gè)城市電網(wǎng)規(guī)?；蛘叱鞘杏秒娏?。

配電網(wǎng)主要由相關(guān)電壓等級(jí)的架空線路、電纜線路、變電站、開(kāi)關(guān)站、配電室、箱式變電站、柱上變壓器、環(huán)網(wǎng)單元等組成。根據(jù)不久前相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，國(guó)家電網(wǎng)公司擁有配電線路共計(jì)約360萬(wàn)千米，配電變壓器共計(jì)約420萬(wàn)臺(tái)，配電開(kāi)關(guān)365萬(wàn)臺(tái)。

2 配電網(wǎng)現(xiàn)有基本網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

2.1 10千伏配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

無(wú)論哪個(gè)電壓等級(jí)的電力網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)架都是其根本所在。因此優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，是提升現(xiàn)有配電網(wǎng)運(yùn)行水平的基礎(chǔ)。就配電網(wǎng)目前的現(xiàn)狀而言，架空線路整體以多聯(lián)絡(luò)或輻射式網(wǎng)架居多，其中城網(wǎng)以多聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)為主，農(nóng)網(wǎng)以輻射式結(jié)構(gòu)為主；電纜線路整體以單環(huán)網(wǎng)網(wǎng)架為主，其中城網(wǎng)以單環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)為主，農(nóng)網(wǎng)以單環(huán)網(wǎng)、雙射式結(jié)構(gòu)為主。

2.2 存在的主要問(wèn)題

A+、A類供電區(qū)雙側(cè)電源的電纜環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)尚未完全形成，部分區(qū)域不滿足N-1要求，變電站全停時(shí)負(fù)荷無(wú)法站間全部轉(zhuǎn)供。

B、C類供電區(qū)轉(zhuǎn)供能力還需提高，部分架空網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不清晰，分段及聯(lián)絡(luò)點(diǎn)設(shè)置不合理，導(dǎo)線截面不匹配。

D、E類供電區(qū)供電半徑長(zhǎng)，分段數(shù)少。

2.3 主要解決思路

（1）加強(qiáng)整體規(guī)劃。原有配電網(wǎng)缺乏統(tǒng)一而長(zhǎng)遠(yuǎn)的網(wǎng)架和接線規(guī)劃，如哪塊區(qū)域的配電變壓器過(guò)載了，就在哪新上配電變壓器；哪里的配電線路供電“卡脖子”了，就在哪里撥接線路，等等，“頭疼醫(yī)頭、腳疼醫(yī)腳”的現(xiàn)象仍然比較常見(jiàn)。目前我國(guó)主網(wǎng)網(wǎng)架發(fā)展水平處于世界領(lǐng)先位置，一個(gè)重要原因就在于其整體規(guī)劃相對(duì)比較長(zhǎng)遠(yuǎn)。

（2）開(kāi)展差異化建設(shè)。依據(jù)《配電網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則》等標(biāo)準(zhǔn)中網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的建設(shè)目標(biāo)，在電源點(diǎn)充足的供電區(qū)域，采取多分段、適度聯(lián)絡(luò)的方式；在電源點(diǎn)有限的供電區(qū)域，采取多分段、單聯(lián)絡(luò)方式；單一電源點(diǎn)的供電區(qū)域，采取多分段、單輻射方式。通過(guò)配電網(wǎng)差異化建設(shè)，因地制宜提升配電網(wǎng)的運(yùn)行水平。

（3）適當(dāng)借鑒國(guó)外設(shè)計(jì)理念。如蘇州工業(yè)園區(qū)借鑒新加坡“花瓣型”配電網(wǎng)接線方式，供電可靠率進(jìn)一步提高到99.9995%以上，達(dá)到或趕超新加坡、東京等世界先進(jìn)城市配電網(wǎng)水平。當(dāng)然，并不是國(guó)外城市配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)就一定完美，但是有些理念和思路值得學(xué)習(xí)，如法國(guó)的啞鈴式接線、英國(guó)的網(wǎng)孔式接線等。

3 配電網(wǎng)現(xiàn)有關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用情況

3.1 帶電作業(yè)技術(shù)

隨著現(xiàn)代帶電作業(yè)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，帶電作業(yè)已成為提高配電網(wǎng)供電可靠性的重要抓手。目前配電網(wǎng)帶電作業(yè)已推廣絕緣手套作業(yè)法、絕緣桿作業(yè)法和綜合不停電作業(yè)法等3種方法，針對(duì)普通消缺、裝拆附件、裝拆引線、更換避雷器等四大類33項(xiàng)內(nèi)容開(kāi)展了帶電作業(yè)。2012年11月，國(guó)網(wǎng)長(zhǎng)沙供電公司組織開(kāi)展首次電纜旁路作業(yè)，進(jìn)一步推動(dòng)了配電網(wǎng)帶電作業(yè)發(fā)展。目前檢修造成的停電還占停電原因的40%左右，推廣應(yīng)用帶電作業(yè)可以有效減少停電時(shí)間、提高供電可靠性，同時(shí)還需結(jié)合先進(jìn)技術(shù)進(jìn)一步研發(fā)安全、便捷、高效的作業(yè)工具。

3.2 小電阻接地技術(shù)

我國(guó)原有的配電網(wǎng)中性點(diǎn)主要采用消弧線圈接地方式，師承前蘇聯(lián)經(jīng)驗(yàn)與標(biāo)準(zhǔn)，在單相接地故障發(fā)生時(shí)允許帶故障運(yùn)行2小時(shí)。該接地方式在原來(lái)經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下發(fā)揮了重大作用，但當(dāng)前存在4個(gè)主要不足之處：電力電纜在城市大量應(yīng)用，消弧線圈需不斷增容；部分選線裝置準(zhǔn)確率低，效果不佳；系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間帶故障運(yùn)行，對(duì)線路絕緣薄弱環(huán)節(jié)造成很大危害，容易引發(fā)相間短路；永久性接地故障處置需進(jìn)行拉路探索，造成同一10千伏母線非故障線路受累停電。

隨著現(xiàn)代配電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，用戶對(duì)供電可靠性的需求，不在于能否帶接地故障運(yùn)行一段時(shí)間來(lái)滿足，而是依靠電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的完善和調(diào)度控制措施來(lái)保障，于是10千伏小電阻接地技術(shù)應(yīng)用而生。配電網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)小電阻接地改造后，具有以下優(yōu)勢(shì)：容易檢出單相接地故障線路，準(zhǔn)確率高；迅速切除單相接地故障，避免過(guò)電壓導(dǎo)致事故擴(kuò)大；避免非故障線路受累停電。當(dāng)然，由于小電阻接地技術(shù)對(duì)保護(hù)配置要求較高，且對(duì)接地線路直接跳閘停電，一般適應(yīng)于電纜化率超過(guò)70%且網(wǎng)絡(luò)較完善的供電區(qū)域。

3.3 配電網(wǎng)核相及不停電轉(zhuǎn)供負(fù)荷技術(shù)

配網(wǎng)不停電合環(huán)轉(zhuǎn)供負(fù)荷技術(shù)開(kāi)展得比較早，2001年5月長(zhǎng)沙配網(wǎng)用負(fù)荷開(kāi)關(guān)進(jìn)行10千伏核相及不停電轉(zhuǎn)供操作，開(kāi)創(chuàng)了湖南配電網(wǎng)首次不停電轉(zhuǎn)供負(fù)荷的歷史，也是國(guó)網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)較早開(kāi)展配網(wǎng)不停電轉(zhuǎn)供操作的單位之一。近幾年來(lái)，長(zhǎng)沙在該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用上開(kāi)創(chuàng)了新的發(fā)展方向。隨著城市化進(jìn)程不斷加快，配電網(wǎng)電纜化率程度越來(lái)越高，電纜線路的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)——環(huán)網(wǎng)柜，采用“全絕緣、全密封”結(jié)構(gòu)，原有技術(shù)無(wú)法一次核相，即使潮流計(jì)算、保護(hù)校核滿足合環(huán)操作的要求，也只能停電調(diào)電操作。

為此，國(guó)網(wǎng)長(zhǎng)沙供電公司經(jīng)過(guò)不斷探索和研究，開(kāi)發(fā)了基于“黑箱”模型的環(huán)網(wǎng)柜二次核相及不停電轉(zhuǎn)供負(fù)荷技術(shù)，從根本上解決了環(huán)網(wǎng)柜核相位置問(wèn)題和環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)部一、二次接線判斷問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)了環(huán)網(wǎng)柜互聯(lián)線路不停電轉(zhuǎn)供負(fù)荷。以長(zhǎng)沙為例，該技術(shù)平均每年將避免配電線路短時(shí)停電1400次，減少電量損失300萬(wàn)千瓦時(shí)，節(jié)約調(diào)度與運(yùn)檢、營(yíng)銷、用戶等單位之間協(xié)調(diào)時(shí)間2000余小時(shí)，大大降低一線人員負(fù)擔(dān)，提高供電可靠性指標(biāo)，有效避免優(yōu)質(zhì)服務(wù)事件和由此帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)法律糾紛。

3.4 配電自動(dòng)化技術(shù)

配電自動(dòng)化對(duì)提高城市配電網(wǎng)供電可靠性具有投資少、見(jiàn)效快等顯著優(yōu)勢(shì)。2012年1月長(zhǎng)沙麓谷配電自動(dòng)化試點(diǎn)項(xiàng)目通過(guò)國(guó)網(wǎng)公司工程驗(yàn)收，標(biāo)志著湖南省第一家配電自動(dòng)化建設(shè)取得階段性成功，為提升配網(wǎng)專業(yè)管理水平提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，在國(guó)網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)，配電自動(dòng)化建成單位平均倒閘操作時(shí)間，由投運(yùn)前的26.9分鐘，下降至3.9分鐘，降幅85.5%；非故障區(qū)域平均故障恢復(fù)供電時(shí)間，由投運(yùn)前50.8分鐘，下降至10.9分鐘，降幅78.5%。

隨著新一代配電主站、一二次設(shè)備融合、即插即用終端等技術(shù)應(yīng)用，將全面提升配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的主動(dòng)感知和決策控制能力，全面服務(wù)于調(diào)度、運(yùn)維、規(guī)劃、建設(shè)、營(yíng)銷、搶修等各個(gè)專業(yè)，有效支撐配電網(wǎng)精益化管理水平提高。

4 配電網(wǎng)未來(lái)技術(shù)展望

未來(lái)的智能配電網(wǎng)網(wǎng)架將在現(xiàn)有網(wǎng)架優(yōu)化目標(biāo)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步綜合考慮分布式電源接入、移動(dòng)儲(chǔ)能、故障自愈、虛擬電廠等多種因素。這些現(xiàn)有的或者未來(lái)即將發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，將極大促進(jìn)配電網(wǎng)的發(fā)展。

4.1 移動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)

隨著分布式電源接入比例提高、電動(dòng)汽車擁有量的大量增加，原本就復(fù)雜的配電網(wǎng)綜合負(fù)荷特性的復(fù)雜程度大為增加，帶來(lái)配電網(wǎng)的負(fù)荷峰谷差增大、電壓質(zhì)量惡化、供電可靠性降低和分布式電源消納困難等系列問(wèn)題。為此，國(guó)網(wǎng)長(zhǎng)沙供電公司提出《面向配電網(wǎng)多應(yīng)用場(chǎng)景的MW級(jí)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)度策略研究》課題，將重點(diǎn)研究在配電網(wǎng)中如何實(shí)現(xiàn)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度與運(yùn)行控制，為儲(chǔ)能技術(shù)的工程化應(yīng)用決策提供參考，該課題已納入國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司2016年科技項(xiàng)目庫(kù)。

通過(guò)該項(xiàng)新技術(shù)研發(fā)，國(guó)網(wǎng)長(zhǎng)沙供電公司將力爭(zhēng)在以下功能應(yīng)用方面取得突破：（1）利用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，通過(guò)負(fù)荷高峰放電、低谷充電，減小配電網(wǎng)峰谷差，提高現(xiàn)有配電網(wǎng)設(shè)備利用率和電網(wǎng)運(yùn)行效率；（2）通過(guò)發(fā)出和吸收無(wú)功功率，改善配電網(wǎng)電壓質(zhì)量；（3）通過(guò)其快速精確的功率跟蹤能力，平抑分布式電源出力波動(dòng)；（4）通過(guò)快速精確提供有功、無(wú)功支撐，在發(fā)電廠、分布式電源或者特高壓突然退出運(yùn)行時(shí)輔助電網(wǎng)緊急控制（緊急情況下的調(diào)頻、調(diào)壓），有效應(yīng)對(duì)電網(wǎng)故障的發(fā)生；（5）通過(guò)充當(dāng)起始電源，在供電恢復(fù)過(guò)程中輔助電網(wǎng)黑啟動(dòng)。未來(lái)分布式電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的規(guī)模應(yīng)用還將有效延緩和減少電源與電網(wǎng)建設(shè)，提高電網(wǎng)的整體資產(chǎn)利用率。

4.2 配電網(wǎng)精準(zhǔn)切負(fù)荷技術(shù)

2017年5月24 日，央視新聞聯(lián)播報(bào)道我國(guó)最大規(guī)模的虛擬電廠在江蘇投入運(yùn)行。那么虛擬電廠難道是實(shí)際上不存在的電廠嗎，事實(shí)并非如此。實(shí)際上，本次新聞聯(lián)播所指的“虛擬電廠”，正式的提法應(yīng)為配網(wǎng)精準(zhǔn)切負(fù)荷控制技術(shù)。

眾所周知，電力系統(tǒng)是瞬時(shí)平衡的。就像一個(gè)天平，一端連接用戶，一端連接電廠，其平衡的支架就是電網(wǎng)。一旦平衡打破，電網(wǎng)將發(fā)生大面積停電，甚至系統(tǒng)瓦解。由于用戶用電是不斷變化的，要保持平衡，以往只能通過(guò)調(diào)節(jié)電廠發(fā)電量。而這套“源網(wǎng)荷系統(tǒng)”，是通過(guò)智能化技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)調(diào)控電廠發(fā)電的同時(shí)，也能調(diào)控用戶用電，讓兩邊都在不停適應(yīng)變化使“天平”達(dá)到瞬時(shí)平衡。

通過(guò)這套系統(tǒng)，控制線路不僅是一根主線連接到用戶，而是延伸到用戶每個(gè)用電設(shè)備，使得大量分散不可控的用電設(shè)備，轉(zhuǎn)化為毫秒級(jí)的可控資源。該系統(tǒng)可以把一個(gè)企業(yè)的用電設(shè)備，細(xì)化分為生產(chǎn)用電、辦公用電和生活用電，甚至是對(duì)照明、空調(diào)等都可以實(shí)時(shí)控制。一旦電力供應(yīng)出現(xiàn)問(wèn)題，可以做到對(duì)每一家企事業(yè)單位的生產(chǎn)、辦公等用電不停，而部分照明中斷、空調(diào)調(diào)高溫度。換而言之，這些電力可以隨時(shí)讓出來(lái)供給其他設(shè)備使用，相當(dāng)于新增了一座“虛擬發(fā)電廠”，而不是采取以往的“一刀切”模式，對(duì)某配電線路全線拉停。

除了應(yīng)對(duì)事故停電，精準(zhǔn)切負(fù)荷控制技術(shù)在配電網(wǎng)日常運(yùn)行中將發(fā)揮重要作用，通過(guò)需求側(cè)響應(yīng)和主動(dòng)配電系統(tǒng)互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)消峰填谷和智慧用電。目前江蘇省已在1370家企業(yè)用戶試點(diǎn)推廣這套系統(tǒng)，可以隨時(shí)停電、不影響企業(yè)正常生產(chǎn)生活的用電容量達(dá)到了376萬(wàn)千瓦。據(jù)了解，這套系統(tǒng)將開(kāi)始在全國(guó)推廣，預(yù)計(jì)到2020年，全國(guó)規(guī)?？蛇_(dá)到1億千瓦。當(dāng)然，涉及到一系列配套政策，尤其是激勵(lì)措施的完善，如分時(shí)電價(jià)、可中斷負(fù)荷補(bǔ)貼等。

4.3 主動(dòng)配電網(wǎng)技術(shù)

隨著電力電子及控制技術(shù)的發(fā)展，配電網(wǎng)逐步由自動(dòng)化向智能化演進(jìn)，主動(dòng)配電網(wǎng)的概念應(yīng)運(yùn)而生。主動(dòng)配電網(wǎng)，即分布式電源高度滲透、功率雙向流動(dòng)的配電網(wǎng)絡(luò)。主動(dòng)配電網(wǎng)有4個(gè)特征：具備一定分布式可控資源；具有較為完善的可觀可控水平；具有實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)優(yōu)化管理的管控中心；是可靈活調(diào)節(jié)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

主動(dòng)配電網(wǎng)可以對(duì)有可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)判，并制定相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略，通過(guò)控制中心有效執(zhí)行，而不是像配電自動(dòng)化系統(tǒng)只能在故障發(fā)生后才被動(dòng)地采取措施。如某區(qū)域遭遇暴雨時(shí)，對(duì)于歷史雷擊故障較多的線路，可以通過(guò)控制中心對(duì)負(fù)荷潮流進(jìn)行控制或者網(wǎng)絡(luò)重組，使其繞過(guò)這些線路，從而避免或盡量減少停電損失。

主動(dòng)配電網(wǎng)通過(guò)自動(dòng)采集到的信號(hào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析掌握相關(guān)信息，為用戶提供最優(yōu)方案。供電企業(yè)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)和負(fù)荷情況，提醒用戶在合適的時(shí)機(jī)選擇用電等。用戶可以隨時(shí)查詢到實(shí)時(shí)的電價(jià)，查詢到周邊分布式電源售電情況，自主調(diào)整用電行為，節(jié)省電費(fèi)支出。通過(guò)以上模式，從而實(shí)現(xiàn)一定區(qū)域內(nèi)的電力資源最優(yōu)分配等。

隨著互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源與主動(dòng)配電網(wǎng)的深度融合，未來(lái)配電網(wǎng)將從傳統(tǒng)的供方主導(dǎo)、單向供電、基本依賴人工管理的運(yùn)營(yíng)模式向用戶參與、潮流雙向流動(dòng)、高度自動(dòng)化的方向轉(zhuǎn)變，將產(chǎn)生越來(lái)越明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。