基于“三双”接线模式的中压配电网智能化接入系统研究

王建中，吴健生

（1.嘉兴电力局，浙江嘉兴314000；2.浙江省电力公司，杭州310007）

基于“三双”接线模式的中压配电网智能化接入系统研究

王建中1，吴健生2

（1.嘉兴电力局，浙江嘉兴314000；2.浙江省电力公司，杭州310007）

对“三双”接线模式的中压配电网智能化接入系统进行研究，探讨了配电网智能化接入系统建设的难点以及“双接入”应用向架空支线及环网单元延伸的问题。通过对架空支线及杆上变压器、环网单元及配电站两种不同形式的“双接入”分析，提出了公用配变实现“双接入”的方案。

配电网；智能化；接入；系统

0 引言

配电网采用先进的计算机技术、电力电子技术、数字系统控制技术、灵活高效和经济可靠的通信技术和传感器技术，实现配电网电力流、信息流、业务流的双向运作与高度整合，构建形成具备集成、互动、自愈、兼容、优化等特征的智能配电系统。

配电网实现自动化是电力现代化的必然趋势，它的意义表现在：在正常运行情况下，通过监测配电网运行情况优化运行方式；当配电网发生故障或异常运行时，迅速查找故障区域及异常情况，快速隔离故障；及时恢复非故障区域用户供电，缩短停电时间，减少停电面积；根据配电网电压合理、线损最低的原则控制配电网无功潮流和负荷分配，提高供电质量，达到经济运行目的；实现自动抄表，保证抄表计费及时准确，提高供电企业工作效率和经济效益，为用户提供电力信息服务等。

新颁布的《浙江省配电网规划设计导则》要求在A与B类区域推广使用“三双”接线模式，即“双电源、双线路、双接入”的模式。其中，“双电源”指2个上级变电站，“双线路”指连接“双电源”的2条电缆或架空线路，“双接入”指公用配电变压器（简称配变）通过自动投切的开关接入“双线路”。典型接线分“推荐类”和“选用类”，共7种接线方式。目前除“多分段交叉联络”和“扩展型双环”尚未有运行实绩外，其他接线方式均已有实际运行经验。应该说“双电源”和“双线路”接线方式的主要关键点着重在规划层面，只要规划到位、按序建设，“双电源”和“双线路”的逐步实现只是时间问题，但要求在配电网建设过程中必须同步应用配电自动化系统以确保主供线路的供电可靠性。

到目前为止，具有自动投切功能的“双接入”模式的公用配变接入系统研究尚处于初级阶段。从当前配电网可靠性运行数据分析，由于接入系统未实现“双接入”而引发的故障率占比还是很高，所以如何将“双接入”研究从理论化转变为实用化是提高当前配电网供电可靠性的主要途径和实现智能化的重要方式。

1 架空支线和杆上变压器“双接入”

1.1 适用范围

架空支线的“双线路”接线模式主要适用于较为集中的农村集居小区，需多台公用配变进行供电的区域；杆上变压器的“双接入”模式也主要适用于农村集居小区，但其也可向其他具备“双线路”的公用配变进行延伸使用。

1.2 架空支线的“双线路”接线模式

分别从就近2个不同电源和不同线路分支引出的架空支线，根据地形和环境可同杆双回架设或单独并行出线，线路架设方式可根据通用设计要求进行布置，最终形成“双线路”架空支线的接线模式，但其支线终端不能形成联络状态。

1.3 杆上变压器的“双接入”接线模式

将2个不同电源线路分别接入到NXBD型双投式负荷开关，再从NXBD型双投式负荷开关用电缆引下至杆上变压器，从而实现“双接入”。

NXBD型SF6负荷开关实际上相当于1台柱上环网开关，可以实现“一进两出”或“两进一出”等方案，更适合于环网供电，其典型接线见图1。NXBD型负荷开关额定电压12～24 kV，可开断负荷电流及关合故障电流，既适用于传统架空线路，也适用于带绝缘导线的线路。可配置电流、电压互感器（TA与TV）或电流、电压传感器以及智能控制器。开关性能优异，短时耐受电流可达20 kA/4 s，短路关合电流达50 kA/5次。

图1 柱上负荷开关典型接线形式

配置的REC523智能控制器具有强大的远程控制、测量、保护、数据采集、状态监控、电能质量监测和通信功能，能够同时检测6个电压和3个电流信号。当双电源回路中的某一侧电源失电后，REC523智能控制器能够自动检测到线路的失电，并根据预先设定好的逻辑和时间，控制NXBD开关自动合闸或分闸，实现双电源的自动投切，极大地减少停电时间，提高供电可靠性。

由于需检测两侧电源共6相电压，若采用传统的电压互感器方式，则至少需要4个双柱型电压互感器。若采用ABB先进的电容分压式传感器（见图2），相比于传统的互感器，分压传感器体积更小，仅相当于普通的绝缘子。6个电压传感器的输出信号通过开关本体下方的信号放大器后，再经由传感器专用电缆下引至控制箱，供REC523智能控制器测量用。

图2 电压传感器

在NXBD开关的用户出线侧安装三相外置式电流互感器，用以测量用户侧的负荷电流。外置式电流互感器的安装、检修和更换更为方便，杆上变压器设备配置见表1。

2 环网单元及配电站的“双接入”

2.1 使用范围

环网单元和配电站主要适用于城镇住宅或集居小区，环网单元接入系统电源的方式为双环式电缆网组成的开关站引出的环网柜或由“双线路”模式的架空线路引入的环网柜（或户内式环网单元）；配电站接入系统电源的方式为开关站（环网柜）或由“双线路”模式的架空线路引出的2个不同电源。

表1 杆上变压器配置清单

2.2 环网单元的“双接入”模式

由于开关站间隔有限，需通过环网单元进行分解，而环网单元2个进出线开关一般为负荷开关，不能实现自动投切功能。另外，如果1个住宅小区配电站全部实现“双接入”接线模式，将会大量增加开关站和环网柜的数量，投资费用将会大大增加。所以，要实现环网单元的“双接入”模式，只要对原有环网柜进行一定的改造就可实现环网单元的“双接入”模式，也提高了该环网单元下配电站的供电可靠性。

从开关站（环网柜）或“双线路”模式架空线路的2个不同电源分别引入到环网单元中的双电源切换负荷开关环网柜，可以可靠地进行配电网络的重构，可自动选择主供电源和备供电源。在主供电源停电、故障或欠压的情况下，自动切换到备供电源，并且可选择“自投自复”等多种运行方式，保证供电的连续性及可靠性，双电源切换负荷开关一次接线见图3。

2.3 配电站的的“双接入”模式

从开关站（环网柜）或“双线路”模式的架空线路的2个不同电源分别引入到配电站中的双电源切换负荷开关环网柜，运行原理同图3。配变自动投切的基本原理：

（1）正常时，“主”电源供电，即Ⅰ段母线、Ⅱ段母线都带电时，由“主”电源（Ⅰ段母线）供电。

（2）Ⅰ段母线失电，装置自动切换（分Ⅰ段母线开关，合电源Ⅱ开关）到Ⅱ段母线供电。

图3 双电源切换负荷开关一次接线

（3）电源切换到电源Ⅱ供电时，Ⅰ段母线来电后，装置自动切换到“主”电源（Ⅰ段母线）。

（4）电路正常运行时可多次自动切换，并保存自动切换动作记录。在区域内故障（相间短路故障）、投切装置停用（人工检修状态）及相序错误时，闭锁自动投切功能。

3 应用实例

秀洲供电分局下属的欢乐园开关站Ⅰ段电源由嘉兴变ⅡA段母线的嘉州115线供电，Ⅱ段电源由嘉兴变Ⅲ段母线的美都113线供电。欢聚园配电站是欢乐园开关站下接的2个户内环网单元，电气接线见图4。

图4 改造前电气接线

欢乐园开关站和欢聚园配电站的接入方式符合配电网规划设计导则中的“双电源、双线路”模式。但在线路发生故障时（如嘉州115线故障或美都113线故障），欢乐园开关站所接的3台配变和欢聚园环网单元中对应的母线将面临停电，此时欢乐园开关站所接的配变面临停电，而欢聚园环网单元需人工方式手动将相应母线上的负荷切换至另一段母线。在这种情况下，配电站的供电可靠性受到影响。

为提高供电可靠性，实现“双接入”，最终实现“三双”供电模式，对配电站设备进行了改造，欢乐园开关站接线仍为电缆网双环式接线模式，欢聚园配电站母线安装1台双电源切换负荷开关环网柜，使该母线均有2个电源接入方式（一供一备），实现配电网规划设计导则中的“双接入”，最终实现“三双”供电模式，改造后电气接线见图5。

当任一线路发生停电、故障或欠压的情况下，能自动切换到备供电源，并且可选择“自投自复”等多种运行方式，从而保证欢乐园配电站所接的配变供电的连续性及可靠性。

图5 改造后电气接线

改造工程共新增13个高压柜间隔。其中欢乐园开关站Ⅰ段、Ⅱ段本期各新增1个出线柜，新安装欢乐园开关站开关柜5个，共计7个间隔；欢聚园环网单元新增柜6个，分别为：四进二转接和2个电缆T接箱。

从以上工程实例来看，改造工程量小、投资省，同时解决了欢乐园开关站“双接入”和欢聚园配电站2个环网单元“双接入”的问题，极大地加强了该区域的供电可靠性。

4 结语

对架空支线和杆上变压器、环网单元和配电站的“双接入”应用情况进行分析，其功能均可满足“双接入”的要求，提高供电可靠性。从电网建设造价控制角度来看，杆上变压器由于安装地点较为分散，实现“双接入”有一定的难度，且投资费用相对较高，因此架空支线和杆上变压器“双接入”模式适用于中心镇集约农网或集居小区。实现配电网开关站和配电站的“双接入”模式不管是电网建设还是改造，投资均较为合理，具有较强的可操作性，尤其是环网单元的“双接入”具有很高的推广应用价值。

[1]吴涵，林韩，温步瀛，等.中压配电网接线模式技术性研究[J].电网与清洁能源，2011，27（9）∶16-20.

[2]张肖青，楼玲俊.中压配电网“手拉手”接线方式在县城电网改造中的应用[J].浙江电力，2006，25（1）∶42-44.

[3]陈章潮.城市配电网规划与改造[M].北京：中国电力出版社，1998.

（本文编辑：杨勇）

Research on Intelligent Integration System for Medium-voltage Distribution Network Based on"Three-double"Connection Mode

WANG Jian-zhong1，WU Jian-sheng2
（1.Jiaxing Electric Power Bureau，Jiaxing Zhejiang 314000，China；2.Zhejiang Electric Power Corporation，Hangzhou 310007，China）

This paper studies the intelligent integration system for medium-voltage distribution network based on"three-double"connection mode.It explores the difficulties of the construction of intelligent integration system for distribution network as well as the problem of extending the application of"double-integration"to overhead branch and looped network unit.Through the analysis on"double-integration"of two different forms for overhead branch and pole-mounted transformer，looped network unit and distribution station,it also proposes the scheme of achieving"double-integration"for common distribution transformers

distribution network；intelligent；integration；system

TM726

：B

：1007-1881（2012）09-0059-04

2012-01-30

王建中（1969-），男，浙江嘉兴人，高级技师、工程师，长期从事配电网技术管理工作。