摘要：供电可靠性是评估配电网络工作能力的一项关键指标。现代社会随着电力技术的不断更新与发展，配网系统逐渐向自动化、智能化发展，对供电可靠性的要求随之越来越高。本文以10kV线路作为分析对象，简述常见10kV线路配电网络结构、分析供电可靠性影响因素，提出具体优化措施，重点论述配电网络优化、管控措施及探索设计配电网络的智能监控系统，提高供电可靠性。
关键词：配电网络；10kV线路；供电可靠性；智能监控
1 常见10kV线路配电网络结构
我国目前10kV线路配电网络结构包括三大类，一是单回路放射式结构，二是具有补偿功能的单回路放射式结构，三是环状结构。单回路放射式结构一般应用于短距离传输，线路周边用户均为串联，一旦出现故障，可能导致大面积停电，可靠性不理想[1]。具有补偿功能的单回路放射式结构是对第一种结构的优化，能够在故障发生后进行有功补偿，但并不能完全解决供电稳定性不足的问题，而且如果主线路出现断路等严重故障，补偿功能无法发挥作用。环状结构是目前最理想的10kV线路配电网络结构，利用两套并联线路工作，可在其中一套线路出现故障后，启动另一套线路，满足供电要求。
2 供电可靠性影响因素
2.1网络结构
目前最理想的网络结构是环状结构，即双回路结构，两回线路出自同一个变电站同一主变母线，当变电站该主变出现事故时，往往影响到双回路停运，而双电源则不受影响，但由于经济等原因，双电源回路结构覆盖程度不足。
2.2配电设备故障
开关设备、避雷器、跌落式熔断器、绝缘子等设备运行时间较长，未能及时进行检查和更换，老化后容易造成线路停电事故；配电变压器本身的故障引起弧光短路；城乡道路及工业建设发展，空气粉尘增多，容易出现绝缘子脏污，沿海地区潮湿天气多发，导致绝缘电阻降低，产生放电、闪络、爆裂等异常现象，引起跳线烧断及线路接地故障；部分线路投入使用时间长，未能及时更换，绝缘子破损无法得到察觉等，都可能降低供电可靠性[2]。
2.3线路损耗问题
线路投入使用后，在电流作用下，金属内芯均会不断氧化、变窄，导致线损增加，降低供电可靠性。线路虽安装了无功补偿装置，但部分用户未按经济功率因数投入无功补偿，造成高峰时吸收系统无功功率，低谷时向电网倒送无功功率。部分地区规划及负荷预测工作跟不上负荷增长速度，负荷分配不合理，配变容量不匹配，配网增容改造仍不能满足用户需求，线路负荷不均衡，出现局部重载或者轻载现象，从而影响线路的供电可靠性。
2.4恶劣天气及外力破坏
恶劣天气及外力破坏，发生率较低，但破坏范围大，是防控的重点。雷击、暴雨及沿海地区台风等恶劣天气，致使线路产生断线、短路、电气设备损坏等故障。而且在确保人身安全情况下，恶劣天气故障的抢修复电存在一定滞后性，影响供电可靠性。近年来城乡经济建设发展较快，线路沿线道路建设施工人员、居民电力安全意识、法制观念淡薄，线路保护区内路桥、市政建设野蛮施工、违章建房现象较为严重，造成线路与道路和房屋的垂直或水平距离小于安全距离，恶劣天气及道路施工时误碰电力线路造成瞬时接地或跳闸事故时有发生。
3 10kV线路优化方案和工作流程
3.1 优化配电网络结构
完善配电网络“N+1” 环状结构模式，加强主配网联合规划，优化变电站选点位置及配电线路出线走向及线路网络，逐步形成双电源、多电源的环状结构，提高可靠性。
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3.2提前规划加强沟通
梳理外力破坏、施工“黑点”、林区附近的线路设备，加强与政府、建管中心、居民等多方的沟通与协调，提高施工人员及居民的电力安全意识。提前介入，在道路及市政工程、林区建设规划过程中，前瞻性做好电力线路管道及网架规划与设计。
3.3应用新技术提高运维质量
普及自动重合闸装置在线路上的应用，确保重要用户持续供电。运行中的线路，由于大风、雷击等恶劣天气、以及外力破坏、绝缘损坏、绝缘污闪等原因，引起线路故障时，继电保护装置动作使故障线路断路器（开关）跳闸。还有加强设备巡视和定期维护，利用工程停电时间同时更换残旧、落后设备，强制对线路用户按经济功率因数投入无功补偿，从设备方面保证供电可靠性。
3.4探索设计配电网络智能监控系统
3.4.1拓扑结构
除自动重合闸装置外，以现有10kV线路配电网络结构为基础，梳理线路故障“黑点”，智能监控设备分布于线路各处故障“黑点”，通过有线通信的方式与控制中心实现连接，形成基本的蛛网架构。以CAN总线系统保证信息传递的异步性和可靠性，发生事故可立即响应临时有功补偿（应急发电车及发电机）。方案采用的基本结构依然为环状。借助传感器、报警器以及数字化技术作为辅助，实现信息的收集、异常警报以及数字化显示。
3.4.2工作原理
如10kV线路老化，其线路内阻增大、线路温度升高，供电稳定性下降。假定线路工作时，其温度值为T，无论线路是否出现工作问题，智能监控设备收集所获的数据，必然是围绕T上下波动的，可以形成一个数集：
T=[T-n……T-2；T-1；T；T1；T2……Tn].
该数集存在明显的约束边界，即线路停运时的温度以及故障温度临界值，将上述两个数值输入到智能监控设备中。设备运行时，如果传感器收集的温度超过约束边界，则表明线路出现了故障。对设备收集的数据进行每日记录，则可以判断线路工作的变化态势，当传感器收集的温度持续升高时，可知线路的问题逐渐严重，运维人员可以提前进行更换，避免故障的发生。其他运行数据也采用类似方法确认范围值，确保线路所有异常变化都能得到有效捕捉，从而优化10kV线路配电网络结构，提升供电可靠性。
3.4.3工作流程
系统的基本工作流程为：传感器信息收集-智能监控设备判断问题、存储数据-有问题警报、记录/无问题继续进行信息收集和积累-数据查看-供电可靠性判定。如针对某10kV线路进行的监测，发现线路温度值持续出现小幅增加的情况，在没有出现故障时，也可以判定该线路金属内芯严重老化，运维人员一边启动有功补偿装置保证供电，一边尽快进行线路更换，避免故障发生。如果线路出现故障，系统发出警报，人员快速锁定故障地点，进行针对性的巡视抢修，快速恢复正常供电。
再将环状供电网络与智能监控设备连接，实现两条及以上供电线路并联模式。当10kV线路受严重破坏、线路无法继续工作时，传感器把电流、温度等方面的异常值信息传输至智能监控系统，系统判定线路无法正常供电，隔离故障线路，启动备用线路，保证正常供电，提升10kV线路的供电可靠性。
4 总结
本次研究以现有10kV线路的基本情况和优化需求作为着眼点，优化配电网络和管控手段，并通过自动化技术，探索设计配电网络智能监控系统，实现供电可靠性的提升。
综上，现代电力系统工作对供电可靠性的要求越来越高，通过配电网络持续优化，能够实现10kV线路供电可靠性的提升。根据线路运行环境的变化、设备运维中积累的经验以及对以往线路故障、事故的分析、研究，不断汲取教训和总结经验，找到影响供电可靠性的关键和根源，并积极探索利用新技术、新成果，推广应用到实际线路上，才能真正达到提高线路安全经济运行能力，从而提高供电可靠性。
参考文献：
[1]郭永基.电力系统可靠性分析[M].北京：清华大学出版社，2003，124-132.
[2]陈文高.配电系统可靠性实用基础网[M].北京：中国电力出版社，1998.
论文作者:苏凯昕
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第13期
论文发表时间:2019/1/22
标签：线路论文; 可靠性论文; 结构论文; 故障论文; 网络论文; 环状论文; 智能论文; 《建筑细部》2018年第13期论文;