极端恶劣天气影响下新型电力网架结构 不停电作业的应用

董晓乐

（深圳供电局有限公司，广东 深圳 518172）

当前现代技术的应用使得工业以及生活用电量逐渐增加，对于电力网架结构的供电可靠性提出了更高的要求。电力网架结构是完成对电力运输和分配的最关键步骤，其自动化水平在极大程度上能够降低停电事故发生的概率，进而增强供电的稳定性和安全性。尽管当前电力网架结构的自动化水平得到明显提升，但对于其运行和维护仍然面临着重重困难。当前在遇到极端恶劣天气时，仍然会存在输、变、配网架瘫痪的可能。在去年郑州发生特大水灾后，各个配电网均受到了不同程度的影响，并且造成郑州供电陷入瘫痪。解决这一问题的有效方案是实现对新型电力网架结构的建立，利用更加完备的网架结构配合孤岛运行电源的补充，以此达到不停电作业的效果，从而充分体现其与带电作业、旁路作业以及低压移动发电作业相比具备的优势。在极端恶劣的天气条件下，开展灾前的隐患消缺，灾中和灾后的紧急抢修和供电保障等。

1 极端恶劣天气影响下新型电力网架结构不停电作业

1.1 电力网架结构改造

为了在避免极端恶劣天气影响下完成对电力网架结构的不停电作业，考虑到不停电作业的特征及需要，针对电力网架结构进行改造。在配电网中，若采取不停电的作业方式，鉴于其线路电压地、三线导线之间的距离较小，配电设备的密度大等特点，规划出的标准作业范围十分有限。同时，由于在进行不停电作业的过程中，需要在复杂线路条件和作业环境狭窄条件下完成，因此多种因素的存在使得作业人员很容易碰触到其他电力设备。针对上述存在问题，首先，对配电网电力网架结构进行优化。初步解决电力网架以往在进行作业中存在的单辐射问题，并形成单联络结构。其次，对该配电网电力网架线路以及分段点位置设置偏差的环网线路进行了优化和调整，实现对该配电网电力网架对应线路的配电自动化设置。最后，引入分段开关，有效解决以往配电网电力网架线路长且分段少的问题，达到线路平衡目标。

1.2 电力网架结构馈线自动化建设

在完成对配电网电力网架结构整体改造后，对其馈线进行自动化建设。由于绝大多数配电网的电力网架建立在城乡结合部等郊区位置，因此为了能够在极端恶劣天气影响下解决远距离故障线路修复的问题，尝试在电力网架结构馈线上增加故障线路的自愈功能。充分考虑到配电网电力投资回报、效率以及是否方便维修的问题。由于配电网电力网架需要为商业区、工业区以及居民区提供用电，因此电力负荷极大。基于这一特点，本文选择集中控制型的馈线，将其作为自动化建设的基础，以此达到满足配电网电力网架馈线改造需求的目的。在上述馈线自动化的基础上，对其低压配电网运行进行管理控制。在电力网架结构馈线出现故障问题时，针对故障位置进行快速定位并隔离，利用备用的线路替代电力网架结构馈线以此恢复区域的供电，减少停电的时间以及停电的次数，从而促进配电网整体运行稳定性的进一步提升。在对电力网架运行进行检测时终端线路出现故障或所连接的供电设备出现故障时，在线路切断的基础上配合电力网架结构馈线完成对故障位置的快速检查，达到恢复故障区域和非故障区域正常用电的状态。但这一检查与恢复作业方式会造成作业效率降低，且对周围影响程度较高，无法确保配电网整体的正常运行。因此，针对这一问题，将馈线区域进行合理分配，划分为感知停电区和防止停电区，确保各个区域在运行过程中都能够达到要求的运行状态，以此避免某一节点上线路故障对馈线整体的影响，并且能够实现架空电缆混合线路的故障自愈。

1.3 安装分界开关

为了进一步实现配电网电力网架结构各个分支线路故障不停电作业的目标，在上述电力网架结构改造基础上，安装分界开关，并通过断开开关的方式隔离分线线路和主线线路，以此在分支线路上出现故障问题时不会影响到主线线路的正常运行。在实际开展不停电作业时，若分支线路存在运行异常的问题，则可以通过对分界开关进行断开操作，实现对分支线路短路故障拦截，从而避免其对主线线路的影响。针对当前电力网架结构上分支线路和主线线路较长的问题，针对电压时间型和电流型分界开关进行合理选择。在选择过程中，仍然将实现分支线路停电概率降低为目的。基于上述需要，可选用zw32-12M/630型号永磁真空断路器10KV户外柱上高压开关作为配电网电力网架结构上的分界开关。zw32-12M/630型号分界开关的额定绝缘电压为12kV，极数为3P。选用zw32-12M/630型号分界开关可实现对交流50Hz、电流在10~12kV范围内的三相电力保护，并且充分满足不停电作业的控制需要和测量要求，能够实现对电力网架的远程控制和监视。

1.4 电力网架结构故障不停电处理

在上述论述的基础上，针对极端恶劣天气影响下电力网架结构故障问题进行不停电处理，其具体流程如下。

（1）针对需要进行故障诊断的监测区域，获取其关键线路信息以及非关键线路信息，并将得到的信息结果与该区域历史故障信息关联进行对比。

（2）根据实际监测得到的数据判断在监测区域范围内是否发生了故障问题。若判断为故障发生，则此时应当获取与该故障线路相关的动作信息诊断结果以及关联设备的报警响应信息。除此之外，由于可能会受到极端恶劣天气的影响，因此还需要获取故障时间段气象环境得到的该区域气象监测结果。从上述众多信息中对故障特征信息进行识别。

（3）将所有提取到的故障特征信息与该监测区域历史故障信息关联匹配，若匹配到相同的特征信息，则自动生成故障记录和故障报告；若没有匹配到相同的特征信息，则需要对故障线路是否为关键线路进行进一步判断。若判断为关键线路，则需要按照故障优先级对其进行优先处理；若判断为非关键线路，则将这一故障问题作为次级处理对象。将上述得到的优先级判定结果及生成的报告发送到配电网控制中心。

（4）再次重复上述第（1）步，获取配电网电力网架各线路上的运行状态信息，并判断故障问题是否处理完毕。若处理完毕，则将生成的故障报告保存；若未处理完毕，则需要重新发送故障报告，由配电网控制中心继续跟进，直到监测区域恢复正常运行，获取到的运行状态信息为正常运行状态信息为止。

按照上述4个步骤，完成对电力网架结构故障的不停电处理。在这一过程中，不停电作业处理的技术支撑框架如图1所示。

图1 不停电作业处理的技术支撑框架图

在上述不停电作业处理的技术支撑条件下，针对故障特征提取时由于配电网电力网架结构上每一条线路的负载率数值都不相同，因此基于这一特点，可实现对其特征数据的获取，这一过程又可用下式表示：

式中，B表示某一条线路k的改进潮流熵值；α表示负载率在负载区间中的重要性量化指标；()P t表示负载率在正常范围内的线路条数占总线路数量的比值。将式（1）计算得出的改进潮流熵值结果作为依据，实现对线路故障的判断，并按照上述论述内容完成对其故障不停电处理。

2 实例应用分析

在本文上述论述基础上，提出了一种全新的电力网架机构，并在该电力网架结构的基础上实现了对不停电作业技术的理论设计，为了验证这一网架结构和作业技术在实际应用中的效果，选择以某配电网作为研究对象，对应用本文网架结构和技术前、后的年平均停电时间进行对比，以此验证该结构和该技术的应用效果。已知选取的配电网为10kV配电网，在建设阶段，为了确保配电网运行过程中的安全裕度符合要求，将该配电网线路上，针对其带电作业的安全距离设置为0.5m，所选取的绝缘支、拉、吊杆等不停电作业护具、设备具备的有效绝缘距离为0.6m，配电网不停电安全防护用具的选择选用了有效保护距离为0.4m的防护用具。在明确上述与该配电网电力网架不停电作业相关的各项重要数据后，将其作为依据，在确保操作工具和安全防护用具安全性均符合国家规定的10kV配电网不停电作业规范的前提条件下，保证在不停电作业安全的基础上，按照本文上述论述内容实现对该配电网电力网架结构的优化，并针对其故障进行不停电作业。将应用本文上述提出的不停电作业技术应用后五年中年平均停电时间进行记录，与应用前年平均停电时间对比，得到如表1所示的实验结果。

表1 不停电作业方法应用前后年平均停电时间对比

从表1中记录的数据可以看出，应用本文上述提出的不停电作业方法前年平均停电时间均超过了880.0min/年，而应用本文不停电作业方法后年平均停电仅在10.0min/年~30.0min/年范围内，相差超过800.0min/年，并且应用后年平均停电时间中包含了受到其他因素影响而造成的停电，并非在极端恶劣天气下发生的停电问题。因此，通过上述实例应用的方式证明，本文设计的不停电作业方法在应用中能够有效缩短每年配电网由于故障而造成停电的时间，提高了配电网供电的稳定性，为用电用户带来更高品质的供电服务。

3 结语

本文以配电网全业务不停电作业为最终目标，针对极端恶劣天气影响下不停电作业方法进行了设计，并实现了对电力网架结构的优化，通过实例应用的方式验证了本文设计的不停电作业方法的可行性和应用优势。除了采用本文提出的不停电作业方法外，在配电网实际运行过程中，还需要对配单网检修模式、不停电作业相关技术不断优化，并为配电不停电作业配备更优质的装备和设备，进一步促进配电网高质量运行的深入发展。