1.国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院 辽宁 沈阳 110015
2.大连电力勘察设计院有限公司 辽宁 大连 116014
摘要：针对现有国内外配电网接线方式进行了分析研究，并提出了大连地区采用花瓣形接线方式的典型事故预想及处理方法分析。
关键字：配电网接线方式; 花瓣形; 合环运行
引言
城市现有配电系统建设明显滞后于发输电系统的建设。由于配电网缺少长期规划，且作为受端电网，常根据用户报装容量，本着就近原则接入现有配电网络，虽节省工期及投资，但缺乏统筹区域电网发展，造成网络结构不合理，典型接线率低，供电线路错综复杂，难以转移负荷，迂回供电或专用线路过多占用环网位置，这些问题都加大了后期的电网优化的难度。为改变配电网电网本身存在的薄弱环节，国家发改委及国家电网公司近年已开始侧重在配网部分进行投资，为配电网的快速发展提供了大力的支持。地方配电网应充分借鉴国外一流配电网建设思路，结合“十三五”规划，找到行之有效的改造方法，国内重点城市要向着打造世界一流配电网的目标迈进。新加坡中压配电网花瓣接线模式，具有供电可靠性高、转供电能力强等优点，对地方配电网追求世界一流具有重要借鉴意义。
一.地方城市现有配电网接线模式
选择依据主要从电网的经济性、供电的可靠性行、接线方式的灵活性、运行检修的便捷性等方面进行分析比较，大连市城区目前接线方式主要为：架空线路多分段适度联络方式；电缆线路单环式或双环式。如图1-3所示。
图1 多分段适度联络架空网示意图
图3 双环式电缆网示意图
在国外，新加坡新能源电网公司主要业务范围是电网规划、项目管理、电网管理及运营、配网调度和状态检测，供电面积 669.1 km2，供电用户约为 124 万户。2006 年最高用电负荷 5624 MW，负荷密度 8.4 MW/km2。电网架构分为 400 kV、230 kV、66 kV 输电网络和 22 kV、6.6 kV 配电网络。配网各电压等级线路全部采用地下电缆，全户内配电装置，其配电网自动化、信息化水平相当高，供电可靠率达到 99. 999% 以上。新加坡 22 kV 中压配电网采用以变电站为中心的“花瓣形”接线，由一个变电站的一段母线引出的一条出线环接多个配电站后，再回到本站的另一条母线，由此构成一个“花瓣”。以新加波具有特色的供电模式为例，在电力发展的全盛期采用“花瓣状”环形配电网供电，历经长时间的改造实践，缩短停电时间，减少停电频率的目的[1-3]。新加坡“花瓣状”环形接线图如图4所示。
图4新加坡“花瓣状”环形接线图
新加坡花瓣接线模式其主要特点为：由同一个变电站的每两回馈线通过中压开闭所手拉手环接成一个“花瓣型”中压环网；不同变电站的“花瓣”形环网彼此相切相互连接，多个“花瓣型”环网构成以变电站为中心的一朵“花”。正常运行时，花瓣型环形配电网不跨区供电，花瓣之间的联络开关断开，变电站内的联络开关闭合，只是在故障时通过变电站内或变电站间的母线联络进行花瓣间大范围的负荷转供，并且重要负荷由于设置在花瓣之间的联络处，实现了多电源互备，因此极大地提升了供电的灵活性和可靠性。新加坡花瓣接线模式的优缺点分别为：优点：供电可靠性高，满足线路“N-1”、“N-2”安全准则。缺点：线路利用率低，线路负荷率需控制在50%以内，二次保护配置及故障处理方案比较复杂。
二.大连地区采用花瓣形接线方式的典型事故预想及处理方法分析
结合大连地区电网现状，方案入下：
环网主干线故障分析
花瓣环网主干线发生永久性故障，如图5中K1所示。此时，故障线路纵差保护动作，#l开关站102开关、#2开关站202开关跳闸，实现故障点快速隔离，环网内其他线路不断电。开关保护动作信息上传至配电自动化系统后，当值调度员通知抢修人员及时处理，待故障解决后，合上线路两侧开关，恢复正常方式[4]。
图5 故障点示意图
在特殊情况下，若该线路纵差保护失效或开关拒动，则66kV A站131、132开关过流保护动作跳闸，重合不成，#1开关站I段母线、#2开关站II段母线将同时失电。此时，#l开关站母联100开关、#2开关站母联200开关备自投功能均经无压启动，同时#l开关站101、102开关，#2开关站201、202开关均跳闸，负荷由相邻花瓣环网转供。在此情况下，虽然未造成负荷损失，但是供电可靠性降低，因此，为避免上述情况的发生，当环网中主干线路纵差保护失效或开关拒动时，应立即解环运行，待纵差保护正常启用后再恢复正常方式。
馈线故障
花瓣环网馈线发生永久性故障，如图5中K2所示。此时，馈线211开关过流保护动作跳闸，故障隔离。当值调度员根据开关保护动作信息作出判断，并及时通知抢修人员处理。
若馈线211开关保护装置失效或开关拒动，则#2开关站201、202开关电流矢量和超过整定值，过流保护动作跳闸，同时将母联200开关闭锁，馈线故障被隔离。开关保护动作信息上传至配电自动化系统后，当值调度员判断故障范围并通知抢修人员及时处理恢复正常方式。
开关站母线故障
#2开关站II段母线发生永久故障，如图5中K3所示。此时，#2开关站201、202开关电流矢量和超过整定值，过流保护动作跳闸，同时将母联200开关闭锁，母线故障被隔离。开关保护动作信息上传至配电自动化系统后，当值调度员判断故障范围并指挥故障抢修，恢复正常方式。
花瓣环网区外故障
1）区外故障导致开关跳闸对于花瓣环网的区外故障，有可能导致#1开关站101开关或#2开关站201开关跳闸，此时当值调度员应在确认系区外故障引起，故障点已隔离，并核实201或101开关两侧均有电的条件下，恢复环路合环运行。
2）10 kV母线故障110kV A站10kV母线故障，导致#l开关站I段母线及#2开关站II段母线同时失电，此时#l开关站母线联络100开关、#2开关站母线联络200开关备自投功能均经无压启动，负荷由其他花瓣转供。当值调度员待10 kV母线故障处理好后恢复正常方式[5-6]。
三.花瓣形接线方式运行建议及注意事项:
为了进一步提升配电网运行可靠性水平，试点进行配电网线路花瓣形合环运行无论在技术层面还是在管理层面都是可行的，能够满足所辖配电网区域对重点用户高供电可靠性的要求。但是在建设改造工程实施前，需要公司各部门对配电网一次接线模式、选址规划、一二次设备选型、继电保护配置、配电自动化改造等进行统筹考虑，同时对现有的技术标准、运行规程进行修编，实现改造过程标准化、制度化。
（1）明确配电网合环运行条件，具体如下；
1）应保持合环点相序和相位的一致性，通常检修后或者第一次合环后会出现相位点发生变化的情况，因此，为了保证相位点的一致性，要对相位点进行测定；
2）合理调整电源和负荷的分配，控制潮流以保证各个元件在合环过后不会出现过载情况；
3）母线电压应该控制在规定范围内，通过调节合环点两侧上级电源的主变分接头或者无功补偿设备容量，保证合环点两侧电压差在规定的范围内；
4）保证安全自动装置和继电保护装置可以兼容环网运行的方式。
（2）明确保护配置原则，具体如下：
针对花瓣型网架结构，配电线路保护以“纵差保护为主保护、集中式馈线自动化(FA)作为后备”为原则。配电线路均装设纵差保护，实现配电主干线路的故障自愈，主站采用集中式FA方式辅助决策。集中式FA作为纵差保护的后备，主要配合纵差保护进行故障处理辅助决策，当纵差保护异常，如开关拒动、通信中断或者遇到纵差保护无法处理的故障时，启动集中式FA功能，实现故障隔离，并迅速恢复非故障区域供电。由于目前FA动作逻辑主要针对馈线故障设定，需要完善配电网合环运行故障预想，设定并优化配电网合环运行故障条件下的FA动作逻辑，提高电网供电可靠性。
（3）明确各专业的具体职责，具体如下：
1）充分发挥规划引领的作用，明确网络设计以及用户、分布式电源接入方式的标准，并且严格执行。
2）构建以状态管控为中心的运维体系，强化设备主动管理和过程管理，提高配电网设各运维阶段工作质量和效率；
3）开展调控人员、运维人员关于合环运行的专业培训，编制和完善相关事故预案。
四.结论
配电网花瓣形接线方式作为一种可推广的运行方式和技术方案，为全面开展世界一流配电网建设提供了新的思路和支撑手段。开展花瓣形合环运行需要进一步开展相关支撑技术研究，探索计算精度高、收敛速度快的配电网准实时潮流计算方法，为配电网合环操作及环网的规划、运行提供前期校验和辅助决策。本文通过地方电网采用花瓣形接线方式合环运行过程中的典型故障分析，进一步深入研究了花瓣型接线配电网的运行方式及事故预案，总结了传统保护配置条件下配电网合环运行面临的风险，并对配电网合环改造和配电自动化配套实施工程给出了合理建议。
论文作者:马强1,杨继业1,李冬雪1,卢天琪1,胡泊2,邱先
论文发表刊物:《防护工程》2017年第17期
论文发表时间:2017/11/28
标签：花瓣论文; 故障论文; 母线论文; 接线论文; 配电网论文; 方式论文; 电网论文; 《防护工程》2017年第17期论文;