基于鉆石型配電網供二級開關站接線的研究及應用

肖遠兵，鄭真，盧婧婧，黃晨宏，蔣獻偉，顏華敏，任明珠

(國網上海市電力公司青浦供電公司， 上海 201707)

為適應上海全球城市規劃，國網“具有中國特色國際領先的能源互聯網企業”發展戰略和上海世界一流城市配電網建設，解決現狀配電網的實際問題，國網上海市電力公司基于現狀配電網的條件和配電網發展目標[1-3]，提煉了“鉆石型”配電網網架結構，研究了基于鉆石型配電網供二級開關站的接線及其應用。

1 鉆石型配電網供二級開關站接線的提出

典型鉆石型配電網的網架結構是以開關站為核心節點的雙環網接線[4-5]，如圖1所示。鉆石型配電網供二級開關站接線，即在典型網架結構的基礎上，增加第二級開關站接入雙環網開關站節點，如圖2所示。

圖1 鉆石型配電網網架結構(環入開關站4～6座)

圖2 鉆石型配電網供二級開關站接線

1)在網架結構上，鉆石型配電網以開關站為核心節點的雙環網特性不變，即一次系統和設備選型可不變。

2)在功能特征上，鉆石型配電網具備高可靠性、高負荷轉移能力、負荷平衡能力不變[6-8]，第二級開關站可隨雙環網開關站節點在變電站之間實現負荷轉移和負荷平衡，同時可進一步減少對變電站電源倉位和電纜通道的占用。

2 繼電保護及自愈系統分析

2.1 鉆石型配電網的繼電保護及自愈系統配置分析

1)變電站出線側：101(401)斷路器主保護配置線路光纖差動保護；后備保護配置反時限過流、反時限零流保護；自愈保護、過流、零流加速保護。

2)雙環網線路：102(402)，103(403)，104(404)和105(405)斷路器配置主保護為線路光纖差動保護；后備保護配置反時限過流、反時限零流保護；自愈保護、過流、零流加速保護。

3)開關站分段斷路器：配置分段自切保護，后加速過流，零流保護(自愈裝置自帶)。

4)開關站出線側：配置過流、零流保護。

鉆石型配電網電氣接線如圖3所示。

圖3 鉆石型配電網電氣接線

該繼電保護及自愈系統在變電站出線側、雙環網線路、開關站出線形成了三級過流、零流保護，保護配置復雜、整定時間長，并且雙環網開環點調整或新加入開關站節點時，保護需重新整定。

2.2 繼電保護及自愈系統配置優化方案

鉆石型配電網供二級開關站電氣接線如圖4所示。

圖4 鉆石型配電網供二級開關站電氣接線

如按現狀繼電保護及自愈系統配置，當鉆石型配電網供二級開關站時，將形成變電站出線側、雙環網線路、雙環網節點開關站出線、第二級開關站出線四級過流、零流保護，第二級開關站出線過流、零流保護將無法整定。

根據鉆石型配電網供二級開關站的接線模式，提出繼電保護及自愈系統配置優化方案：

簡化雙環網側的繼電保護配置，開關站側102(402)，103(403)，104(404)和105(405)斷路器僅配置線路光纖差動保護和自愈保護、過流、零流加速保護，后備反時限過流、反時限零流保護不投運，開關站母線配置簡易母差保護(自愈裝置自帶)。

優化方案在實現鉆石型配電網供二級開關站具備自愈功能的情況下，可減少建設初期的保護整定時間，并且在雙環網開環點調整時無需再開展保護整定工作；雙環網中加入開關站節點時，僅需整定加入開關站的保護，大幅降低了鉆石型配電網運行的難度。

對鉆石型配電網供二級開關站繼電保護及自愈系統配置優化方案實施后，可以滿足配電網的運行要求，也可以適應分布式電源的接入，有利于提高配電網的供電質量。

3 鉆石型配電網供二級開關站接線的優勢

3.1 提升鉆石型配電網改造的可實施性

現狀10 kV配電網中已存在一定數量的開關站供開關站接線或中心開關站供多座終端開關站接線[9-10]。如采用鉆石型配電網供二級開關站接線，可將開關站供開關站的第一級開關站或中心開關站作為鉆石型配電網雙環網節點，第二級開關站及其電源進線不變，避免地塊內部網架接線大幅改造，提升了鉆石型配電網的可實施性。鉆石型配電網供二級開關站接線建設改造如圖5所示。

圖5 鉆石型配電網供二級開關站接線建設改造

3.2 提升鉆石型配電網建設改造的經濟性

現狀開關站的實際布局較為分散，部分開關站位置偏離110(35)kV變電站之間10 kV的電纜通道。鉆石型配電網供二級開關站接線可避免迂回供電情況，減少新建或改造線路和通道規模，進而提升鉆石型配電網建設改造的經濟性。

3.3 提升鉆石型配電網建設改造的靈活性

可根據開關站及其進線的實際情況和建設改造需求，提出開關站作為鉆石型配電網雙環網節點或作為第二級開關站供電的不同建設改造方式，給予了形成鉆石型配電網的不同模式和不同建設改造方案(如已建或新建開關站串入雙環網或作為第二級開關站接入雙環網)，從而提升了鉆石型配電網建設改造的靈活性。

3.4 提升鉆石型配電網線路利用效率

現狀開關站所供負荷差距較大，特別是居民小區中開關站所供負荷偏低。鉆石型配電網供二級開關站接線可進一步增加所供開關站數量，打破鉆石配電網雙環網供4～6座開關站的限制，從而提高了線路的利用效率。

鉆石型配電網供二級開關站接線是典型鉆石型配電網的一種延伸模式，具備建設改造的可行性、可實施性和靈活性，并且可提升鉆石型配電網的利用效率和經濟性。鉆石型配電網供二級開關站接線在某110 kV變電站10 kV配套出線工程先行試點開展。

4 鉆石型配電網供二級開關站接線應用案例

鉆石型配電網供二級開關站接線方案在某110 kV變電站配套出線工程中進行應用。某110 kV變電站10 kV配套出線工程中在網架結構上先行改造為以開關站為節點的雙環網結構，并且將供出第二級開關站的雙環網開關站節點設置在兩端，雙環網中間開關站節點不供出第二級開關站，如圖6所示。

圖6 某110 kV變電站10 kV配套出線運行模式

在運行模式上可采用兩種模式，具體如下：

1)模式1。不配置自愈系統，形成兩組中心開關站供終端開關站接線，兩組接線之間線路作為聯絡線，采用現有繼電保護配置，并預留自愈系統空間。

2)模式2。直接形成鉆石型配電網供二級開關站接線，即主干網為以開關站為節點的雙環網，并配置自愈系統。

在某110 kV變電站10 kV配套出線工程中網架結構一次建成，選擇2～3組線路采用運行模式2，先行作為鉆石型配電網供二級開關站接線的試點；其他線路采用運行模式1，待試點運行成功、成熟后，再加裝自愈系統發展為運行模式2。

5 結 論

通過對鉆石型配電網供二級開關站接線進行研究，分析了該接線的網架結構、用戶與電源接入、繼電保護與配電自動化配置及其可靠性。在某110 kV變電站配套出線工程中的應用結果表明：

1)典型鉆石型配電網的網架結構為以開關站為核心節點的雙環網接線，在網架結構及功能特征方面，鉆石型接線的經濟性將優于雙側電源開關站單環網接線。

2)鉆石型配電網適用于把開關站定位為配電網主要節點或以環網站為節點的常規雙環式接線，并且適用于供電安全性和可靠性要求高的地區。