丁佳鈺，謝子亮

（廣東電網(wǎng)有限責任公司廣州增城供電局，廣州 511300）

0 引言

隨著廣州供電局全面推進世界一流配電網(wǎng)建設[1]，配網(wǎng)不停電作業(yè)是提高供電可靠性最有效、最直接的措施[2]，從用戶需求和供電企業(yè)等方面來考慮都是未來發(fā)展的方向。國家戰(zhàn)略層面提出的“配電網(wǎng)建設改造行動計劃”[3]，在很大程度上推動了配電網(wǎng)向高可靠性和智能化的方向發(fā)展[4]。

而我國配電網(wǎng)與國際先進水平還存在一定差距[5-6]，除了加強配電網(wǎng)的規(guī)劃建設之外，對影響供電可靠性指標的停電時間和停電次數(shù)也提出了新要求。根據(jù)國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)關于全面提升“獲得電力”服務水平，持續(xù)優(yōu)化用電營商環(huán)境的意見[7]，要求各供電企業(yè)要進一步提高供電可靠性，為市場主體提供更好用電保障，不得以各種名義違規(guī)對企業(yè)實施拉閘斷電。要強化計劃檢修管理，科學合理制定停電計劃，推廣不停電作業(yè)技術，減少計劃停電時間和次數(shù)。

配網(wǎng)是電網(wǎng)服務客戶的“最后一公里”，但在早期的網(wǎng)架規(guī)劃缺少方向和目標，導致在城區(qū)盲目追求增加聯(lián)絡點，使得網(wǎng)架結構過于復雜，聯(lián)絡點多但難于進行轉(zhuǎn)電操作；而在農(nóng)村或城郊結合部等區(qū)域由于地形限制等客觀因素，因投資過大而難以建立聯(lián)絡[8]。再加上以前業(yè)擴報裝投資界面不規(guī)范，用戶接入時未能統(tǒng)籌考慮改善網(wǎng)架，導致配電網(wǎng)網(wǎng)架邊改造邊惡化[9]。這些遺留問題一方面限制了配網(wǎng)不停電作業(yè)的推廣實施，另一方面也是配網(wǎng)規(guī)劃人員亟待解決的難題。因此，迫切需要對配網(wǎng)網(wǎng)架進行優(yōu)化規(guī)劃，并解決發(fā)電車作業(yè)和旁路作業(yè)過程中的安全可靠問題，如準同期并網(wǎng)、合環(huán)沖擊等，以提升不停電作業(yè)技術水平。

基于此，本文綜述了國內(nèi)外配網(wǎng)不停電作業(yè)技術研究現(xiàn)狀，結合廣州地區(qū)近兩年開展的不停電作業(yè)水平，分析不停電作業(yè)在未來發(fā)展的關鍵技術。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

近年來，配電作業(yè)方式已逐漸從“停電作業(yè)為主、帶電作業(yè)為輔”向“不停電作業(yè)”方式轉(zhuǎn)變[10]，國內(nèi)外學者在配網(wǎng)不停電作業(yè)方面也相繼開展了一系列的研究和應用。

（1）發(fā)電車

以往不允許直接把發(fā)電車接入運行中的電網(wǎng)，避免因造成環(huán)流或者發(fā)送電引發(fā)故障[11]。針對移動發(fā)電車在接入配電網(wǎng)的并網(wǎng)解列過程中存在短暫停電問題，丁一峰等[12]提出了10 kV移動發(fā)電系統(tǒng)帶電接入配網(wǎng)采用同期方式無縫轉(zhuǎn)供負荷技術條件，孫廣慧等[13]提出了一種能并網(wǎng)與解列全過程不間斷供電的10 kV發(fā)電車設計。而對于中壓發(fā)電車的并網(wǎng)與解列技術研究，目前僅停留在理論層面的準同期并網(wǎng)控制策略、同期并網(wǎng)檢測[12-15]。低壓發(fā)電車與中壓發(fā)電車面臨著同樣的問題：即在臨時供電工作中存在短時停電過程[16]。在低壓發(fā)電車并機并網(wǎng)方面的研究開展相對較少，尚未有比較成熟的低壓發(fā)電車并機并網(wǎng)不停電作業(yè)的應用[17]。

（2）旁路作業(yè)

目前，旁路作業(yè)在不停電作業(yè)中已得到廣泛應用，對于旁路作業(yè)中的安全問題已有相關研究[18-19]。鄭傳廣等[20]對旁路作業(yè)法不同作業(yè)方式下的全部操作過程進行電磁暫態(tài)仿真計算，分別討論作業(yè)方式、線路長度、投切相角等因素對過電壓和過電流的影響。劉夏清等[21]針對現(xiàn)有配網(wǎng)旁路作業(yè)系統(tǒng)存在所需車輛多移動不便安全防護困難等問題，研制了10 kV配網(wǎng)線路旁路作業(yè)移動平臺，并提出小型旁路系統(tǒng)作業(yè)新方法。林俐利[22]分析了旁路不停電作業(yè)過程中負荷轉(zhuǎn)移的過程可能產(chǎn)生的過電壓和過電流情況以及并列運行時的分流情況，進而研究對應的組織措施和技術措施。

（3）網(wǎng)架優(yōu)化及設備改造

此外，配網(wǎng)的分段開關是提高供電系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要手段，一旦位置和距離設置不當，會擴大電力故障范圍，降低供電質(zhì)量[23-25]。廖一茜等[26]提出一種新的啟發(fā)式算法以解決中壓架空線開關優(yōu)化配置問題，Mehdi Khani等[27]提出一種考慮故障概率的分段開關最優(yōu)配置模型，肖白等[28]提出了一種基于負荷點聚類分區(qū)的配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃方法。當前，隨著廣州電網(wǎng)在中壓架空線路上大力推廣使用中壓發(fā)電車，需要中壓架空線路有合理的接入點，也就對架空網(wǎng)架以及相應的設備裝置，提出了較為迫切的技術改造要求[29-30]。黃冬喜[31]研發(fā)了一種可不停電進行拼拆柜的環(huán)網(wǎng)柜，可以大大減少停電的機率，極大限度地提高供電可靠性。林琦[32]對柔性旁路電纜敷設方法進行改進，設計采用架空與地面敷設相結合的方法完成柔性旁路電纜敷設，并研制電纜敷設工具及防護器具。簡美加等[33]提出了一種新型的移動發(fā)電車與低壓配電設備母排連接解決方案，通過應急電源快速接入裝置快速高效的將應急發(fā)電車電源接入低壓配電柜，實現(xiàn)配電網(wǎng)絡的不停電作業(yè)。但尚未有研究考慮不停電作業(yè)開展條件下的配電網(wǎng)網(wǎng)架優(yōu)化規(guī)劃。

2 廣州地區(qū)不停電作業(yè)水平

對廣州市不停電作業(yè)的不同技術手段次數(shù)占比進行統(tǒng)計，如圖1所示?？梢钥闯?，目前廣州配電網(wǎng)開展的不停電作業(yè)中主要是以帶電作業(yè)為主占50%，其次是發(fā)電車作業(yè)占42%，低壓聯(lián)絡和旁路作業(yè)的開展相對較少，分別為5%和3%。

圖1 不停電作業(yè)不同技術手段次數(shù)占比

圖2 不同不停電技術減少停電時戶數(shù)占比

對2019年廣州地區(qū)不同不停電技術的減少停電時戶數(shù)占比進行統(tǒng)計，如圖2所示?？梢钥闯?，廣州地區(qū)開展的不停電作業(yè)技術中減少停電時戶數(shù)占比最大的是帶電作業(yè)，為84%，而發(fā)電車作業(yè)為11%，旁路作業(yè)為5%，低壓聯(lián)絡為0.03%。即帶電作業(yè)可有效減少停電的戶數(shù)，由于當前發(fā)電車作業(yè)、旁路作業(yè)以及低壓聯(lián)絡受到技術、設備或網(wǎng)架等方面的限制，在作業(yè)實施過程中會有短暫的停電時間。

對廣州市2018年和2019年各項不停電技術的應用次數(shù)進行對比分析，如圖3所示。可以看出，2019年廣州市的帶電作業(yè)應用次數(shù)比2018年有所減少，不停電技術中的旁路作業(yè)、發(fā)電車作業(yè)和低壓聯(lián)絡的應用次數(shù)均比2018年有所增加，尤其是發(fā)電車作業(yè)的應用次數(shù)增長明顯。

圖3 2018—2019不停電技術應用次數(shù)對比

3 不停電作業(yè)技術發(fā)展分析

雖然近年來廣州配網(wǎng)不停電作業(yè)已常態(tài)化應用，但目前中低壓不停電作業(yè)還停留在檢修工作配角上，項目實施以點為主，若涉及大規(guī)模檢修等面上的工作，還存在成本較高、風險大、技術方案單一、組織協(xié)調(diào)難等問題；此外，網(wǎng)架裝備適應性不足、關鍵技術研究應用不夠等因素也嚴重影響不停電作業(yè)水平的提升。

3.1 發(fā)電車作業(yè)技術

目前，南方電網(wǎng)、國家電網(wǎng)的應急發(fā)電車已在網(wǎng)內(nèi)全面應用，其中最為常用的是低壓發(fā)電車，即是對終端變壓器采用點對點接入方式來進行應急供電。隨著供電可靠性要求的提高，中壓發(fā)電車作為可快速接入中壓線路、多臺終端變壓器的保障而相應出現(xiàn)，實現(xiàn)較大供電范圍。

中壓發(fā)電車是移動作業(yè)，在檢修時需要將負荷轉(zhuǎn)供至中壓發(fā)電車，此時需要調(diào)整中壓發(fā)電車的電壓幅值、頻率、相角和市電一致，以保證用戶用電安全。但目前中壓發(fā)電車同期并網(wǎng)時較難跟蹤同步市電的幅值、頻率、相角，造成中壓發(fā)電車在接入配網(wǎng)線路的用時較長。同時由于操作人員對周圍負荷環(huán)境的不熟悉，操作人員在將中壓發(fā)電車接入配網(wǎng)線路時合環(huán)瞬間可能產(chǎn)生的過電壓、過電流會造成設備損壞，威脅操作人員安全。此外，中壓發(fā)電車在投入使用時如果線路發(fā)生故障需要將發(fā)電車緊急退出確保人員及設備安全，但目前由于對故障監(jiān)測判據(jù)不全面，可能會造成事故的發(fā)生。

未來，我國智能電網(wǎng)的發(fā)展承載著降低能耗、優(yōu)化配置資源、有效利用新能源、推動新興產(chǎn)業(yè)技術進步的使命，已成為我國能源戰(zhàn)略的重要組成部分。作為智能電網(wǎng)建設的重要環(huán)節(jié)，發(fā)電車不間斷供電是智能電網(wǎng)的應急保障的最后一道屏障，是維持供電使用的最后一道電源，是保障智能電網(wǎng)運行和應急的最后手段。因此，現(xiàn)有發(fā)電車作業(yè)技術可進一步提升。

（1）合環(huán)沖擊影響及計算模型

中壓發(fā)電車作業(yè)在接入配電網(wǎng)過程中，可將電網(wǎng)看作無窮大電源，接入電網(wǎng)的操作相當于發(fā)電機的同期合閘操作，而中壓發(fā)電車接入配網(wǎng)的合環(huán)沖擊發(fā)生在發(fā)電車自動準同期并網(wǎng)操作，需對發(fā)電車通過同期裝置投入系統(tǒng)的并列運行過程進行建模，計算合閘瞬間因合閘條件（頻率、電壓、相角）在實際操作中存在一定誤差而產(chǎn)生的沖擊電流，并分析合環(huán)沖擊對配電網(wǎng)運行的影響。

（2）自動準同期控制技術

自動準同期并網(wǎng)操作要求發(fā)電車與電網(wǎng)間的壓差、頻差在允許條件下，并且相角差接近于0或控制在允許范圍內(nèi)，使發(fā)電車平滑無沖擊地接入到電網(wǎng)中；自動準同期并列系統(tǒng)仿真模型分為壓差檢測與控制、頻差檢測與控制、相角差檢測與并列合閘控制3個環(huán)節(jié)；需利用相角差和滑差角頻率的原始序列預測下一時刻的值，再利用滑差角頻率預測值計算下一時刻的越前相角，進而進行合閘條件的判斷。

此外，由于低壓發(fā)電車當前僅在配變低壓臺區(qū)作應急供電使用，保供電范圍小，若將低壓發(fā)電車接入配電變壓器升壓倒供中壓線路，擴大保供電范圍的同時可降低所使用發(fā)電車的成本，但需對其影響進行分析進而提出可行性方案。

3.2 旁路作業(yè)系統(tǒng)

旁路作業(yè)過程中為將檢修段隔離出來，需要多次帶著電壓和電流進行倒閘操作，但這些操作并未改變線路上負荷電流的流向，只是將通過檢修段的電流轉(zhuǎn)移到旁路回路，因此不改變系統(tǒng)的運行方式。由于該方法通過在主線路上搭接旁路電纜作業(yè)來保證用戶不停電，在作業(yè)過程中搭接、開斷架空線路和旁路電纜可能產(chǎn)生的過電壓、過電流既是旁路電纜作業(yè)中的危險點，又是相關旁路設備技術指標的制定依據(jù)。

因旁路作業(yè)系統(tǒng)接入配網(wǎng)的合環(huán)暫態(tài)發(fā)生在負荷轉(zhuǎn)移過程中的旁路電纜搭接操作、復設操作過程中的架空線路合閘操作；需根據(jù)旁路作業(yè)系統(tǒng)接入配網(wǎng)建立合環(huán)暫態(tài)模型，計算合環(huán)沖擊電流；并對旁路作業(yè)系統(tǒng)的作業(yè)過程進行建模仿真，計算合環(huán)暫態(tài)的過電壓、過電流，并分析合環(huán)沖擊對配電網(wǎng)運行的影響。

3.3 網(wǎng)架優(yōu)化規(guī)劃

當前在配網(wǎng)網(wǎng)架靈活、可轉(zhuǎn)供電率接近100%的情況下，仍存在負荷無法轉(zhuǎn)供的主要原因在于：一方面單臺配變或開關柜母線停電，低壓聯(lián)絡不完善，配變負荷無法轉(zhuǎn)供；另一方面部分10 kV分支線無聯(lián)絡，不滿足N-1，停電時所帶負荷無法轉(zhuǎn)供。

因此，對配網(wǎng)線路的網(wǎng)架結構進行合理優(yōu)化規(guī)劃是提高配網(wǎng)不停電作業(yè)覆蓋率的關鍵技術。首先，考慮不停電作業(yè)對架空線路分段開關優(yōu)化配置算法及負荷區(qū)域劃分原則進行研究，進而確定適應發(fā)電車及旁路作業(yè)系統(tǒng)接入的中壓線路網(wǎng)架設計方案，最后提出滿足用戶不停電的設備檢修N-1的網(wǎng)架規(guī)劃方法。

3.4 作業(yè)管控技術

由于不停電作業(yè)項目種類繁多、施工方式復雜，目前以人工為主的傳統(tǒng)管理模式，已無法滿足指數(shù)級上升的不停電作業(yè)需求[3]。因此，需根據(jù)不停電作業(yè)檢修場景、要求和目標的不同，對發(fā)電車、旁路作業(yè)系統(tǒng)等多種不停電作業(yè)方式的適用場景進行分析，總結提出多種不停電作業(yè)方式的適用場景和配置應用原則；進而形成配網(wǎng)不停電作業(yè)的典型場景作業(yè)模式指導，實現(xiàn)對不停電作業(yè)流程的全周期管控以及規(guī)范化、標準化。

4 結束語

隨著供電企業(yè)將工作重心從帶電作業(yè)轉(zhuǎn)移到不停電作業(yè)，社會和經(jīng)濟效益進一步提高。由于配網(wǎng)存在大量早期網(wǎng)架規(guī)劃的遺留問題，中低壓網(wǎng)架結構難以實現(xiàn)負荷轉(zhuǎn)供電，通過網(wǎng)架優(yōu)化規(guī)劃技術能夠提高可轉(zhuǎn)供電率；此外，通過發(fā)電車作業(yè)技術、旁路作業(yè)系統(tǒng)以及不停電作業(yè)管控技術，可有效提升配網(wǎng)供電可靠性以及不停電作業(yè)水平。