优化“三双”配电网模式，促进杭州新型城镇化建设

国网杭州供电公司 王振 应雪正 金也超

0 引言

在“杭改十条”中，把“围绕推进新型城镇化建设、深化城乡一体化的体制机制”列入其中，意在深化城乡之间的改革，诉求更大的利益突破[1]。随着杭州经济的高速发展，对电力的需求也一致保持着高速的增长要求。

电网的建设与城镇化建设是相辅相成的。2013年全年杭州电网建设投入31.61亿元。新开工110kV及以上输电工程19项，容量223.15万kVA，线路167.69km。至2013年末，杭州电网拥有110kV以上公用变电所254座，变电容量4931万千kVA，线路6205.15km。全市用电量638.55亿kWh，比上年增长7.9%，其中城乡居民生活用电89.52亿kWh，增长12.9%。其中配电网建设对于城镇化建设的重要性是不言而喻的。

1 杭州配电网络的建设现状

在能源需求不断增长、新技术不断发展融合以及环保呼声日益高涨的今天，智能电网已成为电力工业的必然要求。采用具备集成、互动、自愈、兼容、优化等特征的智能配电系统[2，3]，对中国的可持续发展来说更为关键和必要。

1.1 智能配电网总体的发展趋势

智能配电网将使配电网从传统的供方主导、单向供电、基本依赖人工管理的运营模式向用户参与、潮流双向流动、高度自动化的方向转变。随着我国DG建设的进展，将产生越来越明显的经济效益与社会效益，主要有以下三个方面：①实现配电网的最优运行，达到经济高效；②提供优质可靠电能，保障现代社会经济的发展；③推动新能源革命，促进环保与可持续发展。

1.2 杭州智能配电网面临的问题

近年来，随着杭州整体经济的发展和人民生活水平的提高，对供电质量与供电安全的要求也越来越高，传统的电网结构已经不能满足经济建设与人民生活的需求，很多地区配电网络进入或既将进入满载状态，急需一种新的配电网络结构。图1为新型架空网接线方式，图2为新型电缆网接线方式。

2 “三双”方案的实施

2.1 工作背景

图1 新型架空网接线方式

图2 新型电缆网接线方式

“三双”接线是浙江省电力公司在借鉴国际先进经验的基础上创新性提出的配网典型接线方式，它的工作原理简单，切换快速，用户故障停电时间短，理论供电可靠性高达99.999%以上。但另一方面，它也带来了一些新的问题和困难，杭州公司通过统一标准规范、优化接线方案、结合配电自动化、有序规划推进等措施手段，扬长避短，充分发挥“三双”接线的精髓，大大提高了相关居民用户的供电可靠性，为建设杭州品质之城做出贡献[4]。

2.2 工作方案

影响可靠性的主要因素可以归结为网络、设备、技术和管理等四个方面，国内外的运行实践经验表明，网络是影响可靠性最关键的因素，网架结构坚强与否决定了可靠性的最终水平。2011年，浙江省电力公司在借鉴法国、新加坡等国际先进经验的基础上，创新性提出了“三双”接线方式。“三双”即“双电源、双线路、双接入”。“三双”接线采用就地方式将故障进行隔离，配变在主供电源故障时可自动切换至备用电源并恢复供电，处理逻辑简单，停电时间短。理论上，“三双”接线模式下的供电可靠率可达到99.999%以上。巴黎城区20kV三环网示意图如图3所示。

图3 巴黎城区20kV三环网示意图

2012年，杭州公司率先在拱墅区开展了“三双”接线试点改造，年底又结合配网示范工程在黄龙雅苑小区开展了“三双+配电自动化”试点，从2013年开始，开始对城市核心区域进行大规模开展“三双”改造工作，各县公司也开展了“三双”接线改造试点。截止2014年2月底，杭州公司共开展“三双”接线项目58个，总投资约3.5亿元，其中新建小区“三双”建设21个，其中老小区“三双”改造37个。“三双”接线涉及10/20KV线路112条，公变428台，覆盖面积约39.5平方公里，惠及用户约6.5万户。

“三双”接线优点诸多，特别是供电可靠性提升明显，但在实际建设和运行中也存在如下一些问题：

1）缺乏配套的规程规范，由于“三双”概念推出时间不长，建设运行经验不足，省公司未能及时出台相应的管理制度、规划方案、装置标准、运行规程等，使得“三双”的管理不规范，存在一定的安全隐患。

2）改造施工难度大。“三双”接线在改造中，需要大量新增10kV电缆线路和开关站，这就会涉及到新建开关站和电缆沟的选址，会涉及到道路开挖及相关部门的用地审批，工作量和工作难度都很大。

3）非自动化“三双”接线模式下，调度和相关管理人员无法掌握“三双”设备目前所处运行方式，无法判断相关设备该动时有没有及时动作（是否拒动）、不该动时有没有乱动（是否误动），仍只能处于“盲调”状态，对运行和操作极为不利。

4）受变电所布点及出线间隔限制，负荷高峰时部分线路可能无法满足N-1，切换时很可能造成另一条线路过载。

5）短时停电次数增加。为避免切换后一条线空载，另一条线路满载的情况，一般备自投都设有运行方式自恢复功能，当主供线路恢复供电后，配变电源将切回原运行方式，这时用户要再经历一次短暂停电，造成停电次数增加。

2.3 工作重点

为充分发挥“三双”接线特点，消除存在的问题和缺陷，并把“三双”接线切实融入到日常配网建设改造中，杭州公司多管齐下，全面推进“三双”接线建设工作。

（1）建章立制，确保“三双”接线规范化管理

为切实有效推进“三双”建设，规范“三双”接线管理，确保“三双”设备稳定运行，杭州公司制定了一系列标准制度，并对原有相关规程规范进行了修改完善。

一是抓住《住宅工程户内外配电设计技术规定》修订的契机，把“三双”接线引入该标准，并由杭州市建委明文发布，为“三双”接线的推进提供了有力的政策支持。

二是根据“三双”接线的特点，率先制定了《双向负荷开关柜及自动投切装置技术标准》，对双向负荷开关柜的性能、配置、技术参数及自动投切装置的工作原理、动作逻辑、参数整定、面板布置、操作方式等均提出了规范性的要求，为“三双”接线的稳定运行提供了技术保障。

三是根据“三双”建设运行的经验，结合相关规程规范，正式编制并发文了《杭州供电公司“三双”接线建设、投运、操作及运行管理规定》，对“三双”设备的规划设计、运行检修、故障处理、调试操作、验收投运等进行了详细的规定和指导，建立了涵盖“三双”设计、施工、验收、运行、缺陷及故障处理等全过程管理的标准规范。

四是对不同类型的双向负荷开关柜及自动投切装置均编制了操作指导书，并在每台设备上张贴标准的操作说明，同时，统一了不同设备的操作模式，编制了统一的典型操作票，确保了设备的操作安全。

（2）优化方案，提出扩展型“三双”接线方式

由于采用标准型的“三双”接线方式需要成倍增加开关间隔及相应电缆数量，这就需要增设开关站及新建电缆管沟，而在已建成的市区内开挖电缆通道或占地建站，审批困难，投资巨大，难以全面推广。杭州公司结合现有接线方式特点，对“三双”接线方式进行了补充和完善，推出了适合老小区改造的扩展型“三双”接线方式，在达到“三双”，使老小区的“三双”接线改造工作更容易推进。

杭州配电网一般采用双环网接线，即大部分线路已满足了“三双”中的前“两双”，只要实现“双接入”即可实现“三双”。而杭州原有住宅普遍采用小环网接线方式，即若干台配变（一般为3～4台）手拉手形成环网接入上级开闭所的同一母线段（占用2个间隔），采用扩展型“三双”接线方式只需要在上级开闭所和小环网之间增设一只双向负荷开关柜，并将接入双向负荷开关柜的两路上级进线电源从同一母线段调整为从不同母线段接入即可。这样在不增加主干开闭所间隔数量、不新建电缆沟体的前提下，仅通过新增双向负荷开关柜和少量电缆割接即达到了“三双”实际效果，投资小、易实现，为老小区的“三双”改造提供了新的思路。

（3）与时俱进，采用“三双+配电自动化”的建设模式

浙江省电力公司在提出“三双”概念时，其本意之一是不进行配电自动化改造而实现高供电可靠性。但一方面“三双”接线只针对公变用户，专变用户的供电可靠性并不能得到提高，且目前专变数量还略多于公变数量；另一方面，调度和运行人员无法掌握非自动化“三双”设备的实际运行状态和动作情况，仍处于“盲调”状态，对运行和操作极为不利。为深入挖掘“三双”接线方式潜力，扬长避短，杭州公司提出了“三双+配电自动化”的建设模式[5-6]。即主干网仍进行配电自动化改造，实现三遥；公用配电房采用“三双”接线，相关设备信息通过EPON通信网传送至配电主站，实现“两遥”。“三双+配电自动化”的模式可对“三双”设备运行状况进行实时监视，以及时发现问题，实现“能控、可控、在控”的目的。同时，配电主站参与双向负荷开关的动作逻辑，避免因主供线路故障切换而导致备供线路负荷超载。

由于杭州公司此前已完成了大部分区域的自动化改造，建成了大型配电自动化主站，相比普通“三双”接线方式，采用“三双+配电自动化”的建设模式基本不需要增加额外费用。而结合了配电自动化的“三双”接线更加智能、更加完善，供电可靠性也更高。

（4）科学规划，有序推进“三双”接线全覆盖

为大力推广“三双”接线，杭州公司从2013年起就明确发文要求所有新建小区统一采用“三双”接线进行设计施工。对2013年前已完成设计但未采用“三双”接线的，下发告知书，并逐一与相关单位协商，按“三双”接线进行设计变更。

同时，杭州公司还提出了三步走的“三双”接线全覆盖实施方案。第一步，市核心区“三双”接线全覆盖：2015年前实现核心区“三双”接线全覆盖，在此期间市中心区及县城核心区进行网架梳理，建设前“两双”，为实现“三双”做好准备。第二步，市中心区“三双”接线全覆盖，核心区实现“三双”全覆盖后，再用五年时间（即2020年前）实现市中心区“三双”。县公司核心区及县城所有新建小区采用“三双”接线建设。市县其他城区进行网架梳理，建设前“三双”。第三步，市县城区“三双”接线全面覆盖，第二步完成后再用10年时间（2030年前）在杭州公司范围内全面实现城区（包括地市城区及县城城区）“三双”接线全覆盖。

2.4 工作亮点

1）在省公司标准型“三双”接线的基础上，研究设计了适合老小区改造的扩展型“三双”接线方案，投资小、易实现，获得了省公司及兄弟单位的认可和推广。

2）率先发布了“三双”接线建设、投运、操作及运行管理规定，操作典票等，为“三双”接线的建设运行、验收投运、事故处理及操作提供了规范性依据。

3）对“三双”相关设备进行了深入性的研究，首个编制了相应的技术标准、设备检测标准和严格的验收通电流程，为“三双”设备的安全稳定运行提供了有力的技术保障。

4）第一时间把“三双”接线引入杭州市建委发布的《住宅工程户内外配电设计技术规定》，并对所有新建住宅小区强制采用“三双”接线，为实现“三双”接线的全覆盖的目标奠定了基础。

5）首个提出并采用“三双+配电自动化”模式，基本不增加额外费用的情况下，使“三双”接线更智能、更完善，其特点发挥更充分。

6）提出了市县城区“三双”接线全覆盖的长远目标，并制定了科学的推广规划方案，为“三双”接线的有序、全面推进提供了依据。

2.5 实践效果

（1）“三双”接线用户供电可靠性明显提升

“三双”接线建设完成后，相关用户供电可靠性明显提升，故障停电时间和计划检修停电时间大幅缩短，上级电源停电对用户几乎没有影响。据统计，“三双”接线范围内的用户平均故障停电时间不到5秒，供电可靠性提达到99.999%以上。

系统可靠性的评估指标：系统平均断电持续时间（SAIDI）算法为：

其中，N总为系统中总用户数，Ni为故障时受影响的用户数，与平均年停运时间U1相对应；8760为一年的小时数。

（2）“三双”接线进展迅速、管理规范、运行稳定

由于制度标准齐全、措施得力，推进方案科学合理，杭州公司“三双”接线推广工作进展迅速、管理规范、运行稳定。目前，杭州公司“三双”接线开展力度最强、投资最大、实现“三双”接线的台区数量最多，而且设备装置配置合理，运行安全，至今未出现过问题。

[1]曾守桢,张崇辉,李浩. 城镇化建设与经济发展的协调性研究——以浙江省为例[J]. 统计科学与实践,2013(12):23-25.

[2]马其燕,秦立军. 智能配电网关键技术[J]. 现代电力,2010(2):39-44.

[3]张文亮,刘壮志,王明俊,等. 智能电网的研究进展及发展趋势[J]. 电网技术,2009(13):1-11.

[4]徐俊钐 马顶铃. 国网浙江电力配网“三双”接线工程成效显著[N]. 国家电网报,2014-01-14002.

[5]沈鸿嫣. 杭州配电自动化试点工程建设方案的研究[D].北京:华北电力大学,2013.

[6]徐丙垠,李天友,薛永端. 智能配电网与配电自动化[J]. 电力系统自动化,2009(17):38-41,55.