基于不停电作业安全的配电网自动化技术改造研究

　　摘要： 供电企业为了减少停电检修对用户正常用电造成的损失，满足广大电力用户对用电的需求，电网企业要投入大量的资金完善配网结构，并提升配电网自动化技术水平，实现不停电检修以提升对电力用户的服务水平。本文以实际配电网自动化改造工程为例对配电带电作业特点进行了分析，介绍了深圳供电局有限公司南山区配电网的优化改造方案，对配电自动化不停电作业安全影响进行了详细的分析。

　　关键词： 不停电作业; 安全; 配电网自动化; 技术改造

　　1 引言

　　社會经济的繁荣发展带动了工业以及生活用电量的与日俱增，对配电网供电可靠性的需求日趋增强。配电网作为完成电力输送与分配的最后关键环节，其自动化水平的提升在某种程度上能够减少停电概率，增强供电的可靠性与安全性，进而提升电力系统的运行效率。为此，配电网自动化技术日益受到广泛的重视与认可。

　　虽然配电网自动化技术已经成为电力企业运营管理中广泛关注的研究课题，但是配电网的建设与改造仍然面临着重重困难。譬如配电设施数量多、分布广、参与建设与调试部门多、自动化控制与管理水平不高、通信光缆施工进度缓慢、一次设备的可靠性有待加强等众多不可控因素，导致在配电网自动化改造建设中进度缓慢、停电范围面积大、总体停电时间过长，导致现场操作施工调试的工作量增加、大面积重复停电，影响到电网的优质服务以及供电可靠性等指标[1]。

　　本文通过对深圳供电局有限公司的智能配电网进行自动化技术改造项目为例，构建起安全可靠的电力网络系统，保证电网在运行中具有经济优化、信息互动、快速自愈、不停电检修等功能，大大提升了该地区的配电网运行效率以及供电可靠性，有效提升了运行管理水平，提高了该地区配电网的安全稳定运行效率。

　　2 应用分析

　　目前深圳供电局有限公司的电网已经逐步形成了220kV的环网、110kV备用电网的供电结构，该电网拥有十分稳定的网架结构，能够满足深圳供电局有限公司的用电需求，供电稳定性较高。深圳供电局有限公司的配电网结构为架空、电缆混合网，10kV单母线分段并采取了不接地的形式，采取单联络与两联络，存在少量的三联络接线方式;本次试点的地区是深圳市南山区，该地区电联线路采取的是单环网及供--备接线方式。本方案进行配电网自动化技术改造的区域选择在深圳供电局有限公司南山区的核心地带，该区域的面积大小约为167.5km2，根据当地的城市规划，该区域在未来十年内将会被规划成为深圳经济走廊的核心地带，发挥着新城区核心辐射带的作用[2]。

　　3 配电网不停电作业特征

　　若采取配电网线路带电作业，鉴于线路电压低，三线导线间距小，配电设备密度较大，导致作业范围较小。在带电作用中，由于线路错综复杂、作业环境较为狭窄，工作人员很容易触碰到其他的电力设施，为此必须要使用全套的绝缘防护工具。配电网自动化改造，能够提升当前不停电作业的安全性，具有较高的现实意义[3]。

　　4 配电网自动化技术改造

　　4.1 网架优化改造方案

　　论文结合南山区的城市配电网改造项目，对配电网的网架结构进行改造，以解决市区18新城的K12线路的单辐射问题，形成单联络;解决25编号路I线的联络不足问题，形成双联络。

　　针对南山区15编号II线路、分段点位置设置偏差的换网线路进行改进与调整，优化当前的架空线路实现配电自动化。

　　针对编号IV路的10号杆塔处的分段开关以及F151、L001开关之间无分段的问题进行优化调整，针对其线路长且分段少等问题，为了平衡线路，在30号杆塔与45号杆塔之间增设分段开关2台，如下图3和图4所示。

　　4.2 馈线自动化建设

　　鉴于10kV的架空线路以及架空电缆等均位于城乡结合部等郊区地带，若需要实现故障线路的自愈功能，需要充分将投资回报、效率、方便维护、工程易开展等因素考虑在内，因此针对配电网自动化改造可以选用智能馈线自动化。但是10kV的电缆线路需要敷设在城市中央地带，承担着城区工业、商业以及生活、办公用电，其负荷量较大，对供电可靠性的要求较高，为此可以选择集中控制型的馈线自动化，以实现城区配网自动化改造的需求。

　　城市电网故障停电管理是在10kV的中低压配电网中运用多种的管理控制方法。在馈线发生故障后，能够实现故障快速定位以及隔离、以备用线路恢复区域供电的需求，减少停电时间以及停电次数，提升供电可靠性[4]。在配电网主站系统监测到了配电网终端发生线路或者是设备故障后，馈线自动化技术能够根据变化站来做出相应反应。目前深圳市配电网一般会在变电站的出入口配备有断路器以实现短路故障的切断，再辅以馈线自动化技术快速实现故障查找，恢复故障区域以及非故障区域的正常用电。根据配电网自动化程度的高低，故障停电管控的馈线自动化改造与建设可以划分为感知停电、减少停电以及防止停电，重点是能够实现10kV架空線路以及架空电缆混合线路的故障自愈[5]。

　　4.3 安装分界开关

　　深圳市南山区配电网改造后要现实分支线路在发生故障后能够自愈的目标，并且能感知停电、减少停电以及预防停电，为此可以在分支线路的首端处设置分界点，选择分断开关以实现预防主干线路停电事故发生。在分支线路发生短路故障后，可以依赖分支线路的分段开关与变电站的出现开关配合在变电站出线开关跳闸之前断开，自动拦截分支线路上所发生的短路故障，减少出线开关的跳闸率。针对线路很长的分支线路有必须要合理设置电压时间型或者是电流型的分段开关，其原理和作用于主线路的分段开关类似，是为了实现分支线路减少停电的目标[6]。故障定位与切断作用，如下图5所示，其中FB0004是分界开关。

　　5 自动合闸改造对配网不停电作业安全的影响分析

　　通过对配网不停电作业改造进行合闸实验，会出现如下几种现象。

　　第一，F1点永久性故障。在发现线路故障后，能够通过主变电站的10kV出线开关CB2进行检测并进行分闸。

　　第二，一旦主变电站接收到CB2发出的相应的开关所传输的故障信号后，可以将故障定位在CB2开关和F351柱上开关之间。通过故障排查明确故障发生点后，主变电站遥信分闸命令，令柱上开关F351开断，将故障区域切出线路。在故障切出后，主变电站可以通过控制H252-K2开关断开，从而将线路故障点有效的切出，避免故障进一步的扩大，确保非故障区域能够正常的供电。

　　第三，F2出现永久性的故障。在发现线路故障后，能够通过主变电站10kV出现开关CB2进行检测并进行分闸。配电终端的FTU1检测到电流过高或者是持续电压失衡、线路电压过低，便将这一故障传输至变电主站[7]。变电主站在接收到线路发生故障的遥信信号的时候，就能够对相应的故障位置进行动作，将故障点切除后，恢复供电，此时开关CB2和H252-K2就也会动作，这样对现场工作人员人身安全可能造成影响，如图6所示。

　　通过上述改造后，可以有效地实现配电网的故障切出后的多次合闸功能按照规定分析带电作业可能出现的故障类型，以确定是否对重合闸装置进行停用。

　　6 结束语

　　城市配电网自动化建设方面的问题既是经济问题的同时也是技术问题。本文通过案例分析，针对城市电网如何实现快速故障定位，减少停电面积，提升用电效率，提出了围绕着主干线、分支线以及用户线进行感知停电、减少停电、预防停电的停电管理控制自动化建设思路[8]。通过对深圳供电局有限公司南山区的中心地带进行工程实践表明，本文所提出的网架优化、馈线自动化、分段开关加装等自动化建设模式，能够减少停电次数以及停电时间，提升不停电作业工作者的人身安全以及设备安全，是实现电网故障快速自愈的有效技术，且具有投资少、收效高、免维护、易建设等优势。采用新方法后能够加强不停电检修作业的工作人员安全性，保障电网供电稳定以及安全可靠性，具有较高的推广应用价值。

　　参考文献：

　　[1]吴克胜，刘敬之，杨洪易，等. 配电网馈线自动化不停电测试方法探讨[J]. 青海电力，2016，4.

　　[2]王 帆. 配电自动化对配网带电作业安全的影响分析[J]. 科技资讯，2017，10.

　　[3]周 锋，王鹏程，翁利国，等. 一种不停电安装的新型高压带电显示装置的研制[J]. 自动化应用，2016，5.

　　[4]王志军，罗健斌，陈 韬，等. 一种不停电作业柔性电缆自动收放装置的优化设计[J]. 电子世界，2017，9.

　　[5]基于灵活组网的智能配电自动化检测系统[J]. 电力系统自动化，2017，7.

　　[6]文 锐，张 俊，黄晓军，等. 高中压配电网的一体化安全性校验方法[J]. 高电压技术，2016，7.

　　[7]刘夏清，牛 捷，杨 琪，等. 10kV环网柜完全不停电作业方法[J]. 电力科学与技术学报，2016，12.

　　[8]毛航银，马振宇. 地县一体化提升配网不停电作业管理水平[J]. 企业管理，2016，10.

　　推荐阅读：《大众用电》(月刊)创刊于1985年，由湖南大学;湖南省电力行业协会主办。是一本全国公开发行、深受广大电气工作者及供用电人员喜爱的刊物，被中国期刊全文数据库收录，中国期刊协会指定为全国百家期刊阅览室赠送刊物，湖南省一级期刊。