目前，城市電纜網(wǎng)大部分采用輻射網(wǎng)供電，一旦某處發(fā)生故障，會(huì)引起整條線路的大面積停電，供電部門需花費(fèi)長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行故障查找、隔離和非故障區(qū)的供電恢復(fù)工作，可靠性差。特別是由于配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理、供電形式單一、自動(dòng)化程度低等帶來的供電可靠性問題，已越來越被電力部門所重視。為解決這些問題，有必要對(duì)現(xiàn)有城市配電網(wǎng)開關(guān)設(shè)備、供電方式進(jìn)行研究和改造。本文結(jié)合廣州南區(qū)電纜網(wǎng)改造工程實(shí)例，說明智能分布環(huán)網(wǎng)供電方式在城市配電網(wǎng)中的可行性與優(yōu)越性。
1、廣州南區(qū)饋線自動(dòng)化系統(tǒng)方案
    為了減少進(jìn)行城市配電網(wǎng)開關(guān)設(shè)備和供電方式改造的投資壓力，電纜網(wǎng)改造采取分段投資和分階段實(shí)施的思想，先實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化，保證對(duì)配電線路故障情況下的快速響應(yīng)，減少故障停電范圍、縮短非故障區(qū)域恢復(fù)供電時(shí)間。根據(jù)廣州南區(qū)江南變電站江南F8、F22出線電纜網(wǎng)設(shè)備的現(xiàn)有狀況，可以采取以下2種實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化改造方案：①在現(xiàn)有配電柜的基礎(chǔ)上增加電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)、遠(yuǎn)方監(jiān)控終端和與自動(dòng)化要求配套的TA、TV；②直接采用智能化開關(guān)設(shè)備（如重合器、智能化配電柜）構(gòu)成智能分布環(huán)式供電方式。
    采用方案一所面臨的問題是，目前使用的配電柜因未考慮自動(dòng)化需求，內(nèi)部空間有限，二次改造安裝電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)和測(cè)量用TV、TA以及監(jiān)控終端的難度較大，尤其是一些舊型號(hào)產(chǎn)品，無(wú)成熟的電動(dòng)機(jī)構(gòu)配套裝置，無(wú)加裝TV、TA的空間，盲目改造可能會(huì)給自動(dòng)化系統(tǒng)帶來因升級(jí)不當(dāng)造成的不必要的故障點(diǎn)。而方案二依靠重合器自身的控制單元即可實(shí)現(xiàn)對(duì)饋線電路各電氣量的檢測(cè)，實(shí)時(shí)切斷故障電流；依靠重合器與分段器動(dòng)作時(shí)限的配合以隔離故障區(qū)段，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，恢復(fù)非故障區(qū)段的供電。經(jīng)綜合比較，采用方案二較為符合廣州市南區(qū)電纜網(wǎng)改造的實(shí)際情況。
2、配電網(wǎng)環(huán)式供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式
    為了保證饋線自動(dòng)化實(shí)施的有效性，以現(xiàn)有的電纜環(huán)網(wǎng)設(shè)備為基礎(chǔ)，在盡量降低投資成本的前提下，對(duì)供電線路進(jìn)行科學(xué)、合理的分段設(shè)置，更換選定分段點(diǎn)上的配電柜，采用新型智能配電柜，對(duì)于不在選定點(diǎn)上的配電柜則保留原有的運(yùn)行設(shè)備。
    該項(xiàng)工程的自動(dòng)化改造涉及的設(shè)備有傳統(tǒng)的HXGN配電柜、SM6配電柜以及XGN配電柜。經(jīng)過實(shí)地的考察，采用了智能柜和TV柜混合使用的原則。改造中，把南城開關(guān)房和航海設(shè)備廠開關(guān)房?jī)?nèi)的進(jìn)線柜改造為智能配電柜，把廣醫(yī)二院開關(guān)房、小港新村開關(guān)房、細(xì)崗開關(guān)房、細(xì)崗東四街開關(guān)房的進(jìn)線柜改為智能配電柜加TV柜的組合形式。開關(guān)房?jī)?nèi)的其他高壓柜全為手動(dòng)柜，并將細(xì)崗東四街開關(guān)房一進(jìn)線智能型配電柜內(nèi)的開關(guān)設(shè)置為聯(lián)絡(luò)點(diǎn)，其余開關(guān)房均設(shè)置為分段點(diǎn)，這樣就構(gòu)成了簡(jiǎn)單的智能分布環(huán)式供電方式。廣州南區(qū)江南變電站的江南F8、F222、條出線改造后線路供電網(wǎng)絡(luò)圖見圖1。
    改造后，整條電纜環(huán)網(wǎng)線路被智能型配電柜內(nèi)的開關(guān)分為A～C7個(gè)供電區(qū)段。線路正常工作時(shí)，南城開關(guān)房、廣醫(yī)二院開關(guān)房、細(xì)崗開關(guān)房由江南變電站江南F8出線供電；航海設(shè)備廠、小港新村公變房、細(xì)崗東四街開關(guān)房由江南變電站江南1;22出線供電；細(xì)崗東四街智能型配電柜內(nèi)開關(guān)正常供電時(shí)為常開，作為聯(lián)絡(luò)開關(guān)。這樣可實(shí)現(xiàn)當(dāng)線路故障時(shí)，通過智能開關(guān)設(shè)備本身將故障隔離在兩開關(guān)房之間，而不影響該條線路其他開關(guān)房的正常供電。圖中標(biāo)示的時(shí)間為實(shí)際運(yùn)行時(shí)智能型配電柜內(nèi)的開關(guān)控制終端的關(guān)合延時(shí)時(shí)間。
3、智能分布環(huán)式供電實(shí)現(xiàn)方法
    電纜網(wǎng)在采用上述智能配電柜對(duì)供電線路分段后，線路具備在無(wú)通信信道的條件下完成故障識(shí)別和隔離的功能。下面簡(jiǎn)要介紹智能分布環(huán)式供電方式的實(shí)現(xiàn)過程。
    圖1中，若在線路C段發(fā)生故障，江南F8的出線斷路器保護(hù)動(dòng)作跳閘，本饋電線路上的所有智能配電柜內(nèi)分段點(diǎn)處的斷路器因失壓而斷開。江南F8的出線斷路器經(jīng)過5s延時(shí)后第一次重合，送電至A段；南城開關(guān)房智能配電柜內(nèi)的斷路器延時(shí)7s后關(guān)合送電至B段；廣醫(yī)二院開關(guān)房智能配電柜內(nèi)的斷路器延時(shí)7s后關(guān)合送電至C段。若C段發(fā)生的故障是瞬時(shí)故障，則線路各斷路器依次延時(shí)關(guān)合，線路恢復(fù)正常供電；若故障為永久性故障，則此時(shí)送電至故障段，引起站內(nèi)出線斷路器跳閘，這時(shí)線路C區(qū)間前段廣醫(yī)二院開關(guān)房智能配電柜內(nèi)的斷路器合閘后y（故障檢測(cè)時(shí)間）時(shí)間又檢測(cè)到失壓而跳閘并閉鎖，C區(qū)間后段的細(xì)崗開關(guān)房智能配電柜內(nèi)的斷路器因?yàn)闄z測(cè)到故障電壓而閉鎖，此時(shí)完成了故障區(qū)間的隔離；江南F8的出線斷路器二次重合，延時(shí)依次完成C段前非故障區(qū)間的恢復(fù)送電；而細(xì)崗東四街開關(guān)房?jī)?nèi)的聯(lián)絡(luò)斷路器的控制終端在感受到一側(cè)失壓后開始計(jì)時(shí)，45 s計(jì)時(shí)結(jié)束后斷路器合閘，恢復(fù)故障區(qū)間后端的非故障區(qū)間D的送電；至此，在不到1 nun的時(shí)間內(nèi)完成了故障區(qū)間C段的判斷和隔離及非故障區(qū)間A、B、D段的供電恢復(fù)過程。表l為在圖1中所示的時(shí)間設(shè)置情況下，江南F8、F22出線間某一區(qū)段發(fā)生故障時(shí)，其余區(qū)間供電恢復(fù)的時(shí)間及恢復(fù)供電電源簡(jiǎn)表。
4、智能分布環(huán)式供電實(shí)施前后效果對(duì)比
    在線路改造以前，當(dāng)供電線路某一區(qū)域發(fā)生故障時(shí)，整條線路停電，供電部門需要根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀況及備用電源容量確認(rèn)備用電源能否聯(lián)絡(luò)投入，同時(shí)要求現(xiàn)場(chǎng)快速進(jìn)行負(fù)荷切換，以避免其他非故障用戶的停電。上述過程的完成需要1~2 h，甚至更多。
    線路改造后，當(dāng)某一區(qū)段發(fā)生故障時(shí)，利用Fru自身具有的智能化檢測(cè)功能，與開關(guān)設(shè)備配合，共同完成故障區(qū)段的隔離、非故障區(qū)段的恢復(fù)供電，使停電范圍和停電時(shí)間最小，并且利用站內(nèi)故障區(qū)段指示設(shè)備，通過計(jì)算站內(nèi)斷路器分合閘時(shí)間，判斷出故障區(qū)段并通知運(yùn)行人員檢修，整個(gè)過程不到1min。
5、結(jié)論
    (1)利用智能配電柜設(shè)備本身的就地處理故障能力，不需要系統(tǒng)的介入就可以完成饋線自動(dòng)化功能，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，恢復(fù)非故障區(qū)段的供電，基本上達(dá)到了廣州南區(qū)電纜網(wǎng)改造的目的。
    (2)采用智能配電柜進(jìn)行城市電網(wǎng)改造，電纜網(wǎng)的配電自動(dòng)化可以分步驟、分階段實(shí)施，可以做到邊投資邊收益。該配電柜留有通信接口，在條件成熟時(shí)可增加后臺(tái)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電線路的“四遙”功能。
   (3)廣州南區(qū)的電纜網(wǎng)試點(diǎn)工程改造投運(yùn)成功，從工程實(shí)踐方面證明了基于就地保護(hù)理念的分布智能環(huán)式供電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)思想的正確性。
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