淮北萬里電力規(guī)劃設(shè)計院有限公司 孫浩瀚

10kV配網(wǎng)中融合自動運行程序有助于提升供電速度，保證供電平穩(wěn)性，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)。在配網(wǎng)設(shè)計中，規(guī)劃組織應(yīng)結(jié)合配網(wǎng)的實際運行需求，制定完善的配網(wǎng)方案，優(yōu)化配網(wǎng)功能，形成自動配網(wǎng)體系?，F(xiàn)階段國內(nèi)配網(wǎng)系統(tǒng)組成表現(xiàn)出復(fù)雜性，無法保證電力程序運行質(zhì)量。采取分段設(shè)計手法，確保設(shè)計方案有效；引入環(huán)形設(shè)計思想。優(yōu)化現(xiàn)有配網(wǎng)方案，高效消除配網(wǎng)故障，增強電力程序的運行能效。在配網(wǎng)設(shè)計時，以城區(qū)電網(wǎng)項目為主體，融合統(tǒng)籌規(guī)劃思想，引入先進科技，顯著提升各類信息的利用比例，有效化解電力系統(tǒng)中的各類故障[1]。

1 配網(wǎng)自動系統(tǒng)的建設(shè)方法

1.1 配網(wǎng)自動程序的組成

主站。在主站程序中進行系統(tǒng)劃分，結(jié)合配網(wǎng)運行需求劃分成系統(tǒng)故障診斷程序、配網(wǎng)運行程序等，以此保障配網(wǎng)各系統(tǒng)劃分的有效性，提升配網(wǎng)運行順暢性；終端。以10kV配網(wǎng)為技術(shù)方向，合理設(shè)計操作終端，加強主站、分站各程序的運行安全性。在各站運行時，如系統(tǒng)有故障，此時自動終端會有故障表現(xiàn)。系統(tǒng)結(jié)合問題種類給出相應(yīng)決策。在構(gòu)建10kV配網(wǎng)體系時，開發(fā)具有配網(wǎng)輔助功能的設(shè)備，以管轄范圍內(nèi)的電力環(huán)境為主體，嚴格進行用電監(jiān)控，積極解決系統(tǒng)運行不暢問題，增強配網(wǎng)整體程序的運行能效，有效防控系統(tǒng)安全問題。

分支程序。其運行時高效解決各類配網(wǎng)問題，控制配網(wǎng)開關(guān)，表現(xiàn)出較強的管理能效，形成嚴格的設(shè)備監(jiān)管流程。在分支程序平穩(wěn)運行時，顯著增強了主干線路的運行能力。在電力程序運行時分支程序可高效采集系統(tǒng)資料，經(jīng)通信處理器加以高效處理采集資料。

1.2 設(shè)定配網(wǎng)中心的自動運行功能

在配網(wǎng)運行時準確監(jiān)測配網(wǎng)運行情況是中心站運行的主要事項。10kV配網(wǎng)體系表現(xiàn)出組成的復(fù)雜性，包括通信、定位等多個分支程序。在配網(wǎng)設(shè)計時應(yīng)選用光纖通信形式，保證系統(tǒng)資料傳送的高效性，在系統(tǒng)有故障時及時給出警報。結(jié)合故障表現(xiàn)給出有效的應(yīng)對方案，盡量控制故障問題帶來的不利影響。導(dǎo)線選型方法中導(dǎo)線截面（mm）與導(dǎo)線型號（LGJ系列、JKLYJ系列）的對應(yīng)關(guān)系為：50：50/8、50，70：70/10、70，95：95/15、95，120：120/20、120，150：150/20、150，185：185/25、185。

轉(zhuǎn)變分區(qū)分站，使其成為中轉(zhuǎn)站。為保障分區(qū)分站運行的有序性，規(guī)劃人員應(yīng)積極優(yōu)化已有的電能傳輸路線，適時優(yōu)化反饋設(shè)備，使用打印機輸出反饋資料，全面了解電流狀況，保障電流控制效果。

1.3 賦予分支站的監(jiān)控能力

在電力程序運行時應(yīng)保證各機械設(shè)備的運行質(zhì)量，規(guī)劃人員應(yīng)有序查看各個分支站，保證電力設(shè)備狀態(tài)的平穩(wěn)性，設(shè)定直屬分支站為運維重點：依據(jù)電力程序的運行實況，技術(shù)人員應(yīng)高效檢查配件性能；結(jié)合電網(wǎng)實況周期性檢查設(shè)備；合理保存各類數(shù)據(jù)資料，采取圖表分析形式獲取內(nèi)容詳實、資料完整的報告。

1.4 配網(wǎng)設(shè)計的注意事項

運行分段器。在10kV配網(wǎng)運行時多數(shù)使用人工形式操控電閘，全面控制電力程序的運行過程。部分變電站為強化自身電閘開關(guān)的調(diào)控質(zhì)量引入聲控設(shè)備。在自動科技融合配網(wǎng)體系中，應(yīng)提升電力程序的調(diào)控的自動性，使用分段器，借助其自動整合資源優(yōu)勢有效控制電閘，保證配網(wǎng)質(zhì)量。如果在操作電閘時閘門位置的電壓處于較高狀態(tài)，對分段器進行自動控制，可切斷電路，增強電流安全。

完善環(huán)網(wǎng)供電方案。在規(guī)劃配網(wǎng)時，規(guī)劃次數(shù)較高的是：環(huán)網(wǎng)形式。選配間隔較小的配電線路，使電能輸電路線處于環(huán)網(wǎng)狀態(tài)；合理優(yōu)化10kV配網(wǎng)體系，增強配網(wǎng)運行的平穩(wěn)性。在搭建網(wǎng)狀配網(wǎng)體系時，能夠顯著增強配網(wǎng)路線的安全性，提升通信對接的順暢性。

配網(wǎng)原則。模塊化理念。配網(wǎng)規(guī)劃人員，依據(jù)配電區(qū)、開閉站的實際設(shè)定位置，在柱上開關(guān)方位添加FUT，依據(jù)模塊設(shè)計思想，逐步增強系統(tǒng)功能的延展性；安全設(shè)計思想。10kV配網(wǎng)在實際設(shè)計時應(yīng)嚴格管理戶內(nèi)機箱的安全等級。多數(shù)情況下戶內(nèi)機箱的安全級別應(yīng)至少為IP43級。戶外極限的安全級別應(yīng)至少是IP54級。依據(jù)通信協(xié)議細則發(fā)現(xiàn)：為保障系統(tǒng)運行的安全性，應(yīng)在控制程序中添加軟件加密規(guī)則，以此保障程序安全；順應(yīng)功能設(shè)計需求。10kV配網(wǎng)管理時應(yīng)依據(jù)功能設(shè)計思想保證配網(wǎng)設(shè)計合理，切實發(fā)揮系統(tǒng)運行作用。

2 10kV配網(wǎng)優(yōu)化升級的設(shè)計分析

2.1 HT電網(wǎng)現(xiàn)狀

HT電網(wǎng)單位成立于1985年，單位經(jīng)營時投入資金4000余萬元。電網(wǎng)單位長期在職人員有236人，設(shè)有多個職能管理工作組，包括行政、人資、安全管理、黨建等，業(yè)務(wù)類型有營銷、調(diào)度、故障檢測等。電網(wǎng)控制區(qū)域內(nèi)設(shè)立了多組變電站，配有變電所15座，添加26個主變壓設(shè)備，變壓容量達到28.5萬kVA。配電變壓設(shè)備共有600個、變壓容量總和為6.37萬kVA。供電線路設(shè)計時，66kV級別的線路共設(shè)14組、長度總和為278km，10kV級別的線路共設(shè)64條、線路長度總數(shù)為1220km。

HT電網(wǎng)單位形成了較高的用電需求，處于逐年增長狀態(tài)。近年來用電耗電均值為5.1h/戶，每個用戶年均停電1.23次。停電問題主要表現(xiàn)為線路負載較高、線路處于重載狀態(tài)。供電平穩(wěn)性為99.95%。結(jié)合近年HT電網(wǎng)的故障跳閘資料可知：由停電引起的跳閘問題約有150條，在各類跳閘問題中，架空線路引發(fā)的跳閘問題在整體跳閘故障的80%，無法保障供電安全。在10kV線路中僅可添加柱上開關(guān)，在發(fā)生線路故障時僅能夠進行單一的線路分斷工作，并不能進行線路恢復(fù)、線路安全警示，存在線路失穩(wěn)問題，增加了故障排除用時。在此故障形成后，增加了供電用時，配網(wǎng)能效有所降低。

HT供電單位線路的電纜型號、電壓級別、電纜長度（m）、電纜數(shù)量（個）分別為：YJV22×240/10kV/220/1，YJV22×240/10kV/210/1，YJV22×240/10kV/1341/4。

2.2 優(yōu)化設(shè)計方案

2.2.1 現(xiàn)有配網(wǎng)分析

HT配網(wǎng)體系中服務(wù)城區(qū)較多、供電線路使用時間較長，在多個層次中表現(xiàn)出能源浪費問題，極易發(fā)生路段故障問題。在配網(wǎng)設(shè)計時，針對HT配網(wǎng)進行優(yōu)化設(shè)計，力爭構(gòu)建區(qū)域內(nèi)的全環(huán)網(wǎng)互聯(lián)體系，保證用電安全，提升電力使用的故障隔離速度，在短時間內(nèi)高效恢復(fù)供電工作。在實踐中，如果使用多聯(lián)絡(luò)形式會增加段數(shù)，形成較高的工程成本。HT區(qū)域中，在進行配電規(guī)劃時線路長度總和為204km，含有電纜1.34km。電纜轉(zhuǎn)化比例約有0.7%。在實際規(guī)劃時應(yīng)在目標(biāo)區(qū)域進行配電自主審計，保障各類應(yīng)用切換的自如性，緩解“盲調(diào)”帶來的資源浪費，增強配電調(diào)度能效。

依據(jù)“N-1”理念進行用戶配電規(guī)劃，保證多組用戶的配電質(zhì)量。從單一、兩個、多組等各類聯(lián)絡(luò)體系中，估算線路負荷的最大值，保證線路運行的經(jīng)濟性，確保負荷轉(zhuǎn)換及時；應(yīng)對負荷較低的區(qū)域，在架空線路時接線方式較多，包括異站聯(lián)絡(luò)、設(shè)定多組分段等。負荷中等時，接線方式包括適度連接、設(shè)定多組分段等形式，確保接線質(zhì)量。高負荷地區(qū)在進行接線時，可從各分段位置添加聯(lián)絡(luò)線。

優(yōu)化改進線路，維護現(xiàn)有配電網(wǎng)的供電能力，構(gòu)建新型用網(wǎng)體系，保證環(huán)網(wǎng)運行能效，建立多鏈路供電方案，豐富配電網(wǎng)的運行功能；依據(jù)目標(biāo)網(wǎng)架的建設(shè)規(guī)范，在項目初期構(gòu)建的網(wǎng)架體系，應(yīng)具備“三遙”能力，給予同步架設(shè)。城區(qū)配網(wǎng)優(yōu)化后設(shè)備總數(shù)為94個，箱式變電設(shè)備設(shè)計為16個，環(huán)網(wǎng)柜優(yōu)化為4個，開關(guān)柜設(shè)計為32個，柱上開關(guān)使用26個，柱上添加的變壓器共有8個。

2.2.2 預(yù)期優(yōu)化目標(biāo)

運行效率較高的交互程序是保證配網(wǎng)運行能力的關(guān)鍵。在電力生產(chǎn)期間，通信流程是保證系統(tǒng)運行平穩(wěn)的重要條件。借助多變的通信路徑，構(gòu)建出電力調(diào)度、業(yè)務(wù)營銷、客服、用戶管理等信息交互程序。電力資源調(diào)度自主系統(tǒng)中整合了多組應(yīng)用程序，包括數(shù)據(jù)采集、資料監(jiān)管、用戶交流、人機交互等，融合分段管理方法，確保系統(tǒng)功能具有可延展性，提升系統(tǒng)運行的平穩(wěn)性，增加系統(tǒng)資料的可操作性。

配電自主站在進行系統(tǒng)建設(shè)時，嘗試從信息分享、數(shù)據(jù)分析、資料加工等多個視角進行配網(wǎng)資料的動態(tài)處理，以此提升供電的平穩(wěn)性，積極融合調(diào)度、智能各項科技，順應(yīng)對智能電網(wǎng)的各項要求，以此達到配電網(wǎng)的管控效果。系統(tǒng)建設(shè)時應(yīng)以HT區(qū)域未來10年的供應(yīng)需求為出發(fā)點，進行配電網(wǎng)全面的優(yōu)化設(shè)計，提升配電自主程序功能的可延展性，保證未來建設(shè)質(zhì)量。

2.2.3 網(wǎng)架優(yōu)化設(shè)計

單式鏈路的優(yōu)化設(shè)計：各區(qū)內(nèi)供電工作，采取延伸架設(shè)方法，嘗試構(gòu)建出環(huán)網(wǎng)供電體系，保障10kW供電的運行能效；綜合考量各區(qū)內(nèi)的負荷分配情況，重新組配負荷，以“N-1”思想消除“超負荷”線路運行問題；在市中心配置的導(dǎo)線，對其非絕緣處理、管徑較小、負載超標(biāo)各項使用問題，進行絕緣優(yōu)化。在優(yōu)化時使用JKLGYJ系的導(dǎo)線、型號取240號，以此保障線路供電安全。在實踐中供電線路增加了39km，配置8個環(huán)網(wǎng)柜，在優(yōu)化改進后HT區(qū)域形成“多線路互聯(lián)”的供電體系。

2.2.4 故障定位

在配電設(shè)備中形成的故障問題，主站可在短時間內(nèi)鎖定故障方位，檢修人員能夠掌握完整的監(jiān)控資料，確定故障地區(qū)，查明故障問題。配網(wǎng)人員在獲取電力故障問題時，可查看故障發(fā)生位置或登錄客服系統(tǒng)，準確查看故障問題。用戶在進行電話申報時系統(tǒng)會引入定位科技，準確獲取報修點位，鎖定區(qū)域內(nèi)的供電設(shè)備位置。主站系統(tǒng)會自主測算電流，判斷接地故障的具體表現(xiàn)，保證故障信息測算的準確性。

2.2.5 故障修復(fù)

故障修復(fù)時多數(shù)有兩種方法：卸除負荷、拓撲潮流。在使用卸除負荷策略時，各類負荷轉(zhuǎn)移方法均不具有成立的可能性。此時應(yīng)綜合考量卸除負荷形成的損失，盡量控制卸除損耗量，以最小值控制方式優(yōu)化負荷卸除成本。在卸除負荷時，針對各類優(yōu)先級，以最低級負荷為起點，逐步進行高級負荷的卸除。負荷是一種變量，具有離散性。在卸除負荷時應(yīng)設(shè)定固定的卸除量。在實踐中借助開關(guān)閘進行負荷轉(zhuǎn)化，有效控制支路、饋線各位置的開關(guān)量。

2.2.6 事故資料采集

在采集配網(wǎng)資料時，電網(wǎng)含有多個廣域點，具有資料采集的分布性。在系統(tǒng)運行期間，系統(tǒng)中的解列行動具體表現(xiàn)在：分支系統(tǒng)運行時會以就近思想采集系統(tǒng)資料，保證系統(tǒng)監(jiān)視功能的正常性。在資料采集時包括專線、網(wǎng)絡(luò)、無線多種渠道。

2.2.7 事故資料處理

前期處理采集資料，保證數(shù)據(jù)使用的有效性，應(yīng)準確保存資料副本。在后續(xù)資料采集時進行數(shù)據(jù)對比。采取前期處理、資料更新等方式，以此有效應(yīng)對A/D轉(zhuǎn)換問題；借助變送設(shè)備、數(shù)據(jù)采集程序的供電輸出程序，采取準確基準參數(shù)設(shè)計方法，確保工程量轉(zhuǎn)換質(zhì)量，獲取準確的實際值；數(shù)據(jù)檢查。如在電路測試結(jié)果為“0”時應(yīng)切斷開關(guān)；在邏輯表達體系中獲取狀態(tài)參數(shù)，進行邏輯處理。

2.2.8 電流型故障處理及電壓型故障消除

以瞬時故障為例。在變電站內(nèi)形成的出線開關(guān)跳閘問題稱為瞬時事故。在規(guī)定時間內(nèi)此種故障能夠自主復(fù)合，SCADA會給予反饋，在配網(wǎng)監(jiān)測體系中保存故障問題。

以永久故障為例，如圖1所示：在kn1管線路段發(fā)生故障引起Fcb跳閘，形成事故信號。在開關(guān)k1、k2處無壓分。在變電站合閘程序中會閉合Fcb1，此時k1開關(guān)與時限X不等，會再次跳閘。故障區(qū)為kn1。系統(tǒng)自主運行“自動編制”程序，進行Fcb1、k1的閉合處理，達到自動故障消除的目標(biāo)，確保供電有序。

圖1 電壓線路故障示意圖

綜上，積極增強10kV配網(wǎng)的運行能力，進行有效規(guī)劃，轉(zhuǎn)變配網(wǎng)中心站的功能，設(shè)定自動布局站，增設(shè)監(jiān)控站，構(gòu)建環(huán)網(wǎng)供電體系，以此保證10kV配網(wǎng)的運行能效，保證供電質(zhì)量。