配電網可靠性薄弱環節分析及改造優化應用研究

陳 鋒，陳小飛，張弘毅，金鑫鋒

（國網浙江省電力有限公司杭州供電公司，杭州 310009）

本文主要分析了10kV配電網的薄弱環節，并且針對薄弱環節制定了技術改進措施，提升薄弱環節的供電可靠性。

1 10kV配電網的薄弱環節

（1）10kV配網規劃問題。10kV配電網是社會經濟發展的主要電能載體，由于傳統的電網規劃建設理念、投資資金等因素的影響，城市電網規劃對于110kV或者220kV等主網有足夠的重視，對其升級建設投入的人力、物力較多，而對10kV配電網沒有足夠重視，導致其常發生電源點不足、調控能力差等現象。此外，大多城市10kV配電網架構、主變容量、供電范圍以及可操作性等在很大程度上無法滿足社會經濟發展的用電需求。上述多種原因等綜合在一起，嚴重降低了10kV配網的供電可靠性。

（2）10kV配電網網架結構問題。10kV配電網網架結構主要存在的問題是：線路的聯絡水平比較低，沒有很好的電能轉供能力，且線路分段數很少，結構薄弱，調控能力差，難以充分發揮其作用，更無法在整體上滿足城市用電的需求。

（3）10kV配網配電設備存在問題。10kV配電網供電線路易老化，運行多年的架空線出現故障的概率較高且存有安全隱患。斷路器、配電變壓器、刀閘、避雷器等處于長期運行的設備，老化程度嚴重，日常維護措施如不能很好的落實，會嚴重增加其運行風險，從而增加故障發生率，從根本上影響了配電網的供電可靠性。此外，配電網的故障查找、故障重合閘、故障識別等自動化裝置嚴重不足，沒有遙測、遙調、遙控、遙信等基本功能，自動化水平低下，不能充分滿足10kV配網的自動化監控、檢測、經濟運行等要求。

2 對10kV配電網線路按薄弱程度進行排序

2.1 可靠性評估

將配電網的模型線路圖經可靠性評估軟件識別分析計算，通過故障模式后果分析法進行了可靠性評估計算。

2.2 薄弱線路排序

運用可靠性評估軟件對配電網的網架進行分析，通過用戶損失率-負荷損失率曲線來反映網架故障情況下的薄弱環節。負荷損失指在某個停電事故下，會導致多少負荷的損失，這個值代表的是電力企業的經濟效益，負荷損失越小電力企業的停電引起的經濟損失就越小。用戶損失率指的是某個停電事故下會引起停電的用戶數目占總用戶的比例，這個值代表的是電力企業的“供電可靠性”，用戶損失越小說明可靠性越高。

高的可靠性對電力企業而言并不意味著高的經濟性，在實際電網改造中，更希望的是用相同的資金盡可能的達到最大的改造效果。通過用戶損失率和負荷損失率的分析，將用戶損失率和負荷損失率大的線路進行排序，取用戶損失率和負荷損失率大的交集考慮優先改造，既保證了提升供電可靠性，又有效地減低一旦停電帶來的損失。

圖1 用戶損失率—負荷損失率曲線圖示意

3 從技術層面上提升10kV配電網薄弱線路的供電可靠性

3.1 使用先進的配電監測設備，對線路進行適度分段、聯絡

對配網監測設備進行更換或者維修，通過使用先進的配電監測設備，對10kV配網自動化水平和在線監測提供有力的技術支撐和保障，從而全面掌握配網系統各個設備、元件的運行狀態；提高對配網運行狀況、開關狀態以及斷路器動作頻率等內容的監測，并且加強潮流分析、電力負荷等現象的有效管理。

與此同時，在10kV配網中要輔助使用聯絡開關和切換開關，確保分支線路發生故障后，可以將故障分支排除在整個系統的運行過程中，同時，一部分失電負荷可以在某種程度上移接到其他供電系統中，從而繼續供電，保證非故障線路可以進行正常的安全供電，減少故障線路停電時間以及停電帶來的損失。

3.2 采取環網供電模式

配網系統中常會存在一些具有特殊負荷或者重要線路的部分，針對此情況，可采取環網供電模式進行正常供電，從而有效提高供電線路的輸送力，保證配電網的供電可靠性。對某些地區而言，停電會帶來很大的經濟損失，對于這些地區也可以實行環網供電，保證高的供電可靠性。

3.3 優化運行方式

通過可靠性評估分析在各種運行方式下系統、饋線、負荷點的供電可靠性指標，為確定最佳運行方式提供定量的決策依據。最佳的運行方式可減少故障停電次數、減小線路預安排停運率，從而減小系統平均停電頻率和系統平均停電時間。

3.4 更換老舊設備

更換老舊設備和選用質量好的新設備可以解決處于損耗失效期設備故障率高的問題，有效減小系統平均停電頻率和系統平均停電時間。同時，質量好的新設備可靠性高，維護少、檢修少，可減小線路預安排停運率，從而減小系統平均停電頻率和系統平均停電時間。

4 薄弱環節改造優化案例

以某區配電網為例進行薄弱環節分析，并針對薄弱環節從技術層面上進行模擬優化升級改造，提升區域電網的供電可靠性。該區有7條線路，分別為：西市一線、南市一線、城市一線、城市二線、南市西線、西市二線、隧道。區域電網架構如圖2所示。經可靠性評估計算，該區現狀供電可靠性指標如表1所示。

表1 現狀供電可靠性指標

通過薄弱環節分析，城市一線為用戶損失率最大的線路，南市西線為負荷損失率最大的線路，需優先對這兩條線路進行優化升級改造。經自動化改造，加裝分段、聯絡開關，運行方式優化調整，老舊設備更換四個環節的技術方案改造，整體以及單條線路的供電可靠性都有顯著提升。改造后的區域可靠性指標如表2所示。

表2 改造后供電可靠性指標

由表2和表1對比發現，區域和線路的停電時間都有明顯降低，供電可靠性得到了提升。

5 結束語

為提高10kV配電網的供電可靠性，可以先找出區域的薄弱環節，從薄弱環節著手改造配電網的網架，從而有效改善配網系統的不足之處，使其順利完成升級改造。技術層面主要是改善配網架構情況，引入先進設備，采用自動化監控系統等，管理層面主要是加大配網檢修力度，有效管理其不足之處，提高故障的處理能力，從而在根本上保證10kV配網的安全性和供電可靠性，確保10kV配網可以更好地運行。