陳國添

摘要：本文通過系統(tǒng)論、聯(lián)系論、統(tǒng)計學(xué)、比對法等方法研討配電網(wǎng)饋線開關(guān)智能化方法方案，運用配電網(wǎng)饋線開關(guān)智能化常規(guī)建設(shè)方案結(jié)合工程現(xiàn)場施工英德市英城街道110kV富強站10kV富都線，該線路饋線開關(guān)智能化采用就地控制型-級差保護方式，精準選點安裝，正確計算開關(guān)繼保定值解決線路越級跳閘擴大故障的難題。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);饋線開關(guān);智能應(yīng)用

一、前言

依據(jù)廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司生產(chǎn)設(shè)備部《廣東電網(wǎng)十三五配網(wǎng)自動化建設(shè)原則》指導(dǎo)意見，結(jié)合國內(nèi)外建設(shè)經(jīng)驗，經(jīng)投資效益分析，配電網(wǎng)在線路上設(shè)置智能化饋線開關(guān)，監(jiān)測和控制配電網(wǎng)運行狀態(tài)，對提高供電可靠性效果最佳。

二、工作原理

智能饋線開關(guān)配有電子設(shè)備、傳感器和執(zhí)行器就具有了監(jiān)測和診斷功能的開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備。線路故障時根據(jù)監(jiān)測到的故障電流或故障電壓，判斷故障發(fā)生的區(qū)域，并控制智能化開關(guān)（負荷開關(guān)或斷路器）實現(xiàn)隔離故障和恢復(fù)非故障區(qū)域供電。負荷開關(guān)開合正常的負荷電流、隔離故障和轉(zhuǎn)接負荷，具有簡單滅弧裝置，能通斷一定的負荷電流和過負荷電流，但不能斷開短路電流，需借助熔斷器短路保護，線路故障時依靠前級斷路器跳閘。斷路器主要用于切斷故障電流，開合可帶負荷。短路大電流（一般10-12倍）產(chǎn)生磁場克服反力彈簧，脫扣器拉動操作機構(gòu)動作，開關(guān)瞬時跳閘。過載時電流變大，發(fā)熱量加劇，雙金屬片變形到一定程度推動機構(gòu)跳閘動作。通過單片機的輸入端口，智能饋線開關(guān)將電子式互感器的二次側(cè)信號載入通過濾波A/D轉(zhuǎn)換等處理后傳輸給控制中心進行故障判斷。開關(guān)的開合狀態(tài)也可以通過開關(guān)量輸入電路反饋給單片機再由單片機傳輸遠控中心。遠控中心也可以向智能開關(guān)發(fā)出跳閘閉鎖等控制命令由開關(guān)量輸入電路實現(xiàn)。配電網(wǎng)現(xiàn)在主要通過成套智能化終端（FTU或DTU）實現(xiàn)對配電線路運行狀態(tài)的監(jiān)測。電壓型開關(guān)控制邏輯：得電合閘，失電分閘。電流型開關(guān)控制邏輯：故障電流遠大于正常電流跳閘。

三、饋線開關(guān)智能化建設(shè)模式

建設(shè)配電網(wǎng)智能化饋線開關(guān)，要注重成本和實用性，根據(jù)供電可靠性的需求異同，采用差異化的智能化建設(shè)模式：

高端建設(shè)模式綜合運用光纖縱差、云系統(tǒng)等先進保護技術(shù)，通信主要采用光纖通信方式。

簡易建設(shè)模式綜合運用遠傳型故障指示器、配電線路故障定位裝置等設(shè)備，實現(xiàn)配電線路故障區(qū)間的簡單判斷定位。

常規(guī)建設(shè)模式則對配電網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點進行智能化改造，完成故障區(qū)間就地定位隔離，實現(xiàn)遙控或現(xiàn)場操作快速復(fù)電非故障區(qū)域。

根據(jù)線路開關(guān)設(shè)備的裝設(shè)位置，智能化開關(guān)設(shè)置原則如下：

（一）主干線：線路長度<15公里，分段開關(guān)設(shè)置2臺自動化開關(guān)。長度>15公里，智能化分段開關(guān)數(shù)量可加1臺。分段開關(guān)采用具備饋線自動化和三遙功能的負荷開關(guān)，聯(lián)絡(luò)開關(guān)采用具備三遙功能的負荷開關(guān)。

（二）分支線：開關(guān)采用具備保護和三遙功能的斷路器。

（三）專變用戶分界的公用開關(guān)以負荷開關(guān)為主，故障出門較多可將該開關(guān)改造為斷路器。容量315kVA及以上的用戶分界開關(guān)安裝斷路器宜選用普通柱上斷路器。小水電分界開關(guān)應(yīng)選用柱上斷路器自動化成套設(shè)備，且配置過流保護不重合，實現(xiàn)“三遙”。

四、110kV富強站10kV富都線饋線開關(guān)智能化建設(shè)

為發(fā)揮英德市配電網(wǎng)設(shè)備的能力，最大限度滿足英德市經(jīng)濟發(fā)展及人民生活用電的需求，保證英德市配電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行。2016年12月，廣東電網(wǎng)清遠英德供電局結(jié)合年度配網(wǎng)規(guī)劃以及片區(qū)網(wǎng)架優(yōu)化規(guī)劃，以110kV富強站10kV富都線（位于英德市英城鎮(zhèn)）為試點，開展配電網(wǎng)饋線開關(guān)智能化建設(shè)。

（一）2016年線路情況

1、線路基本數(shù)據(jù)

10kV富都線接入110kV富強站，投運2014年，全長25.25km（架空線路24.9Km），主干線#1-#198全長14.6km，分支線14條，主線型號為LGJ-120，3km以上分支線1條為南舜礦業(yè)支。配變74臺（公變19臺，專變55臺），線路總?cè)萘?2675kVA（負荷性質(zhì)工業(yè)0kVA，非工業(yè)3675kVA，商業(yè)11855kVA，農(nóng)業(yè)0kVA，小水電0kVA）。2016年線路最大電流為278A，最大負載率為83.23%，用戶1442戶。線路運行方式主要接線方式2-1單環(huán)網(wǎng)，中性點接地方式不接地。整改前饋線開關(guān)共8臺（局屬開關(guān)6臺，用戶分界開關(guān)2臺），其中智能化開關(guān)0個，普通開關(guān)8個，架空線路型故障指示器0只（含通訊終端）。

2、運行情況

2016年10kV富都線合計跳閘15次。線路故障時，柱上開關(guān)由于配置和保護定值設(shè)置不合理而且智能化功能欠缺而拒動，無法滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性要求，最終導(dǎo)致15次線路故障均越級跳閘，無論事故原因、事故大小變電站開關(guān)保護動作跳閘全線停電（影響客戶1442戶）。這樣既擴大停電范圍，又增加搶修復(fù)電難度。

3、線損方面

2016年線損完成情況如表4.1所示。

配電網(wǎng)建設(shè)滯后整體經(jīng)濟發(fā)展，放射狀輻射，多條分支線和多臺變壓器T接，饋線開關(guān)智能化程度低造成故障范圍擴大，復(fù)電緩慢，供電能力降低，線路損耗大，配電網(wǎng)故障診斷及故障隔離技術(shù)手段不足，處理客戶抱怨訴求效率低下或無法及時響應(yīng)。由此可見，10kV富都線迫切需要提高配網(wǎng)裝備技術(shù)水平和智能化水平，提高供電可靠性和供電服務(wù)水平，最終提升客服滿意度。

（二）10kV富都線饋線開關(guān)升級改造工程項目內(nèi)容：

1、更換10kV富都線磷肥廠支#9桿9T1開關(guān)為負荷開關(guān)1臺。

2、更換10kV富都線南郊支#70桿70T1開關(guān)為負荷開關(guān)1臺。

3、更換10kV富都線南郊支#136桿136T1開關(guān)為負荷開關(guān)1臺。

4、新建10kV富都線#168桿168T1負荷開關(guān)1臺。

5、新建10kV富都線南郊支#197桿197T1斷路器1臺，控制石英砂場支線。

6、更換10kV富都線污水處理廠支#1桿1T1斷路器1臺。

7、更換10kV富都線南舜礦業(yè)支#1桿1T1斷路器1臺。

8、更換10kV富都線山湖居支#46+3桿46+3T1斷路器1臺。

9、更換10kV富都線寶利塑料支#1桿1T1為斷路器1臺。

10、新建10kV富都線南郊支線#159桿與長嶺線#172桿聯(lián)絡(luò)，安裝負荷開關(guān)1臺。

11、#4塔4T1開關(guān)短接只作停送電操作。

（三）項目實施后開關(guān)設(shè)置明細如表4.2所示。

4.2 項目實施后開關(guān)設(shè)置明細表

五、實用化驗收與應(yīng)用測試

2016年12月開始試點建設(shè)10kV富都線配電網(wǎng)饋線開關(guān)智能化，歷時一個月，2017年1月正式投產(chǎn)運行。

（一）運行分析

2017年全年共發(fā)生10次故障，其中4次造成10kV變電站開關(guān)跳閘，重合閘動作4次（其中0次重合成功），重合閘成功率為0。另外6起線路故障為分支線路相間短路故障引起，分支線斷路器開關(guān)動作6次，準確率100%，越級跳閘率為0，由于已對各柱上開關(guān)保護定值進行了合理的設(shè)置，發(fā)生時該區(qū)域的柱上斷路器都能夠準確的隔離故障電流，達到了縮小停電范圍的目的，也更便利運維人員快速搶修復(fù)。

（二）總體效益對比

1、經(jīng)濟效益

本文所提出智能化饋線開關(guān)方案的投資成本主要從以下幾方面進行估算（本工程資本金為靜態(tài)投資的10%）：

新建（更換）饋線開關(guān)10套×50000=500000元。

建設(shè)安裝費按20%計算。

通信方式利用原有的集成型配電自動化主站，軟件平臺費用不分攤。

本項目靜態(tài)總投資600000元，動態(tài)總投資650000元。

對比表4.2與表5.1計算可得：

年節(jié)電量（2017年比2016年）

2017年供電量14052000×（2017年線損率11.22%-2016年線損率6.67%）=639366千瓦時

年節(jié)省電費（每千瓦時0.68元測算）

639366×0.68=434768元

靜態(tài)投資回收期1.38年，動態(tài)投資回收期1.50年。

電網(wǎng)投入產(chǎn)出比（該指標用來反映智能配電網(wǎng)建設(shè)所投入資金的回報程度）計算公式如下：

投入產(chǎn)出比（%）=運行收益/初始投資=434768/600000=72%

2、社會效益

2016年和2017年用戶停電時間統(tǒng)計詳見表5.1。

我國采用配電系統(tǒng)用戶供電可靠性標準為《供電系統(tǒng)用戶供電可靠性評價規(guī)程》（DL/T836-2003）。其中最常用和最重要的指標為供電可靠率、用戶平均停電時間及用戶平均停電次數(shù)等[4]指標考核，按規(guī)程計算：

2016年用戶平均停電時間=（每次停電持續(xù)時間×每次停電用戶/總用戶數(shù)）= 10250/1442=7.1

2016年用戶平均停電次數(shù)= （每次停電用戶數(shù)/總用戶數(shù)）=680/1442=0.47

2016年供電可靠率=（1-用戶平均停電時間）/總用戶數(shù)）×100%

=（1-7.1/1442）×100%=99.51%

2017年用戶平均停電時間=（每次停電持續(xù)時間×每次停電用戶/總用戶數(shù)）=300/1442=0.2080

2017年用戶平均停電次數(shù)= （每次停電用戶數(shù)/總用戶數(shù)）

=150/1442=0.1040

2017年供電可靠率=（1-用戶平均停電時間）/總用戶數(shù)）×100%

=（1-0.2080/1442）×100%=99.99%

由此得出10KV富都線供電可靠性數(shù)據(jù)如表5.2所示。

配電網(wǎng)饋線開關(guān)智能化后，供電可靠性得到有效提高，停電次數(shù)減少，停電時間縮短，供電質(zhì)量提高，有效增加當(dāng)?shù)卣陀脩魧╇姴块T的滿意度，從而改善電力部門的社會形象，也有利于今后招商引資發(fā)展當(dāng)?shù)亟?jīng)濟。

六、結(jié)束語

縣級區(qū)域采用就地式智能化饋線開關(guān)，故障定位功能作用明顯，饋線開關(guān)的作用不局限于作為分配電能，更是優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、靈活調(diào)度系統(tǒng)資源的有效手段。在沒有進行配電網(wǎng)大規(guī)模改造前提下，10kV富都線只新建（更換）10套智能化饋線開關(guān)，快速監(jiān)測隔離故障，就實現(xiàn)最大供電量減少損耗，提升了開關(guān)智能管控能力，提升了運檢管理分析能力，另外更推遲了新配電網(wǎng)建設(shè)的需求。從應(yīng)用效果來看，其功能簡潔、實用，證明本文提出的縣級配電網(wǎng)饋線開關(guān)智能化方案可行。

參考文獻

[1]趙璟.智能配電網(wǎng)在電網(wǎng)中的發(fā)展[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2012（3）：292-294.