重庆高可靠性示范区配电网可靠性薄弱环节分析

万凌云，王宏刚，李晓鹏，陈 涛，付 昂，朱小军

(1.国网重庆市电力公司 电力科学研究院，重庆 401123；2.国网电网公司，北京 100031；3.国网福建省三明市电力公司，福建 三明 365099)



重庆高可靠性示范区配电网可靠性薄弱环节分析

万凌云1，王宏刚2，李晓鹏3，陈 涛1，付 昂1，朱小军1

(1.国网重庆市电力公司 电力科学研究院，重庆 401123；2.国网电网公司，北京 100031；3.国网福建省三明市电力公司，福建 三明 365099)

对重庆市高可靠性示范区中压配电网进行可靠性评估，根据评估结果对所有馈线进行分析，发现主要薄弱环节为无环网、分段不足和线路过长。针对上述薄弱环节提出相应的可靠性改善措施，包括技术措施和管理措施。

可靠性评估；薄弱环节；改善措施；配电自动化

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，对配电网的供电能力、供电质量和供电可靠性的要求越来越高。现有城市配电网存在网架结构薄弱、电力设备陈旧、线路过载严重、配电自动化水平较低等薄弱环节。因此，必须对配电网进行薄弱环节分析，并针对薄弱环节提出相应改善措施，提高配电网的运行可靠性[1-3]。

2011年，国家电网公司选定在北京、上海、重庆等6个城市的部分成熟区域，开展高可靠性示范供电区建设。重庆市高可靠性示范区位于渝中区，幅员6 km2，内有10 kV线路51回、开闭所50座、配电房77座，重要用户有重庆市委、市政府等重庆党政机关，重庆市体育场，解放碑核心商业圈等，涉及居民用户55万户。示范区中压配电网共有51回出线，主要由电缆组成，总长度为179.7 km(其中架空线路3.328 km)，电缆化率98.2%，环网化率达到96.08%；变电站6座，开闭所50座，配电房77座，环网柜62个，公用配电变压器190台，中压专用用户243户。

本文对重庆市高可靠性示范区配电网现状进行可靠性评估，根据评估结果对所有馈线进行可靠性分析，找到系统薄弱环节；针对薄弱环节提出相应可靠性改善措施，改善后的示范区配电网供电可用率理论值达到99.999%以上水平。

1 可靠性现状及薄弱环节分析

1.1 示范区配电网可靠性现状

本文采用文献[4]中提出的复杂中压配电网的可靠性评估分块算法对重庆市高可靠性示范区中压配电网现状进行可靠性评估，评估结果见表1。

表1 中压配电网现状可靠性评估结果

注：RS-1指供电可用率；AIHC-1指系统平均停电时间；AITC-1指系统平均停电频率。

由表1可以看出，现状配电网的用户年平均停电时间为3.657 h，供电可用率为99.958 3%，与高可靠性示范区供电可用率建设目标差距甚大。因此，需要对示范区配电网实施各项可靠性改善措施，以实现预期目标。

1.2 配电网薄弱环节分析

配电网的薄弱环节是限制其可靠性水平的主要因素，且针对网络薄弱环节实施改造工程可大大降低投资成本，提高单位投资的可靠性效益[2,5]。因此，找出重庆市高可靠性示范区配电网存在的薄弱环节是对其进行可靠性改造的前提。

配电网薄弱环节主要类型有无联络、分段不足、同杆架设严重、电缆化率低、线路较长、重载过载等。本文对上述类型分别定义如下：无联络指配电网接线方式中，分段母线之间没有联络线，即无环网；分段不足指供电线路需要配置开关；电缆化率低指电缆的总长度占线路总长度的百分比低于70%；线路较长指线路超过4.5 km；重载过载指线路负载率超过70%。

根据上述评价标准，对示范区配电网51回馈线进行薄弱环节分析，其中16条馈线存在对系统可靠性影响较大薄弱环节，结果如表2所示。

表2 可靠性指标较差馈线薄弱环节

注：“√”表示馈线存在对应的薄弱环节。

从表2中可以看出，示范区配电网薄弱环节主要包括无联络、分段不足和线路过长。存在薄弱环节的馈线可靠性指标较差，严重影响示范区配电网的总体可靠性水平，需要进行重点改造。

2 改善措施及效果分析

2.1 技术措施

1)环网改造。由1.2节中配网薄弱环节分析可知，联络不足是高可靠性区域配网薄弱环节之一。因此，须加强高可靠性区域配电网环网改造。以相互联络的两条馈线总期望停电时户数最少为目标，初步确定每组环网间的最优联络点，再结合高可靠性区域10 kV馈线地理接线图，具体分析每组环网最优联络点的可行性，根据实际情况对联络点进行适当改进。

2)开关优化配置。中压配电网馈线装设分段开关后，可缩小故障和检修的停电范围，明显提高供电可靠性水平。由1.2节可知，分段不足也是高可靠性区域配网的薄弱环节之一。因此，须增加分段开关。根据文献[6]提出的配电网开关优化配置的动态规划算法，对高可靠性区域的所有10 kV馈线进行开关优化配置，确定每条馈线分别增加1台或2台分段开关的配置位置。按添加分段开关后减少的停电时户数，选择分段开关配置方案。

3)一次设备改造。一次设备的技术性能是决定配电网综合自动化性能的关键因素之一。因此，根据自动化目标和设备情况，高可靠性示范区一次设备改造主要分为设备检修、设备技术改造以及设备更换3类。

4)双电源改造。高可靠性示范区配电网网络改造主要是对瑞安东区的20个配电房进行双电源改造。

5)配电自动化改造。配电自动化提高供电可靠性主要表现在：首先，利用馈线自动化系统的故障隔离及自动恢复供电功能，减少故障停电范围；其次，通过提高电网正常的施工、检修和事故抢修工作效率，减少计划及故障停电时间；再就是通过对电网的实时监视，及时发现、处理事故隐患，实施状态检修，提高设备可靠性，避免停电事故的发生[7-9]。

重庆市高可靠性示范区已全面完成配电自动化改造工程，示范区配网全部箱变，均实现了“二遥”功能。所有环网柜、开闭所、配电房通过自动化终端设备实现了“三遥”功能。

实施上述5项技术改善措施后，示范区配电网可靠性水平得以提高，每项措施具体改善效果如表3所示。

表3 各技术措施的改善效果

2.2 管理措施

重庆市电力公司对高可靠性示范区配电网管理制度和管理系统进行了多方面的改善和提升，主要包括以下几方面。

1)建设面向配电网的在线风险评估系统，实现实时评估配网运行能力和安全风险。系统通过在线计算电网的风险指标，为可靠性量化分析与管理提供实用化手段，实现从定性到定量的提升，指导运行方式的优化和调整。

2)建设配电设备在线综合监测系统。该系统集配电网监控系统、面保护、安防系统、门禁系统、环境监测系统、一次设备状态监测管理系统、变压器运行状态监测系统、通信系统和备用电源系统等功能于一体，具有面向设备的状态监测和检测能力，能实时评价开关柜、配变、电缆等设备的健康状态和安全风险。

3)建设配网故障快速抢修服务移动平台。通过整合配电自动化和95598用户报修资源，配置带GIS功能、PDA掌上电脑，以及能实时接收抢修指令的标准化故障抢修车辆。在故障抢修车辆上配置移动摄像头，实现故障抢修全过程监控，全面提升事故应急处理能力。

4)高可靠性示范区电网改造项目完成后，取消所有计划施工预安排停电。

5)全面开展终端用户标准化不停电作业。配置移动发电车、移动变压器车等，对瑞安东区配电房等20个单电源配电房开展双电源建设。在配电网设施计划施工、设施检修及故障情况下采用带电作业、旁路作业法或者转供电，以快速恢复用户供电。

配电设备在线综合监测系统和配网故障快速抢修服务移动平台能够降低电缆和配电变压器的故障率及减少修复时间；不停电作业和取消计划施工预安排停电可降低电缆的预安排停电率。实施上述管理措施后，配网可靠性水平改善效果如表4所示。

表4 各管理措施的改善效果

2.3 改善工程总体效果

针对示范区配电网薄弱环节，对高可靠性示范区实施技术和管理措施后，示范区供电可靠性水平大幅度提高。其改善措施的可靠性综合效益如表5所示。

表5 各项改善措施的总体改善效果

结果表明，经过上述改善措施，高可靠性示范区配电网供电可用率理论值为99.999 1%。

3 结束语

本文对重庆市高可靠性示范区配电网现状进行可靠性评估，并根据评估结果对所有馈线进行薄弱环节分析。针对薄弱环节，提出相应的可靠性改善措施，通过计算分析各项改善措施的可靠性效益及改善工程的总体可靠性效益可得，改造后示范区配电网可靠性达到了高可靠性示范区建设目标。

重庆市高可靠性示范区的成功建设可以为区域内配电网的规划、改造和电网运行管理等提供一定参考依据。其具体提高配网可靠性的策略如下。

1)深入开展可靠性管理工作，包括可靠性管理系统的开发和应用，可靠性信息及时准确的采集和发布等。

2)合理规划网架结构，进行环网改造、开关优化配置、设备改造等，逐步解决配电网中无联络、分段不足、线路过长等薄弱环节。

3)实施配电自动化，快速清除故障和恢复供电，缩短停电时间，大幅提高配网可靠性。

重庆高可靠性示范区建设是进一步提升配电网整体运行管理水平，完善用户供电可靠性管理体系的科学实践，为供电可靠性管理工作的持续改进提供了宝贵经验。示范区的建设完成，能提升经济效益、社会效益和管理效益，区域内的计划检修停电时间和故障停电时间得到有效控制，供电可用率理论值也达到了99.999 1%。

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Analysis of the Weak Links of the Reliability of the Distribution Network in the Hi-Rel Demonstration Zone of Chongqing

WAN Lingyun1，WANG Honggang2，LI Xiaopeng3，CHEN Tao1，FU Ang1，ZHU Xiaojun1
(1．Electric Power Research Institute of State Grid Chongqing Electric Power Company，Chongqing 401123，P.R.China；2．State Grid Corporation of China，Beijing 100031，P.R.China；3．State Grid Sanming Electric Power Supply Company，Sanming Fujian 365099，P.R.China)

This paper introduces the reliability assessment of the medium-voltage distribution network in the Hi-Rel demonstration zone of Chongqing．The feeder analysis based on the assessment results has revealed such weak links as no looped network，insufficient sections and long lines．To improve the weak links，this paper also presents relevant technical and management measures of the reliability improvement．

reliability assessment；weak links；measures of improvement；distribution automation

2016-09-18

万凌云(1983-)，高级工程师，主要研究方向为电力可靠性及电能质量。

TM732

A

1008- 8032(2016)06- 0028- 04