極端惡劣天氣影響下新型電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 不停電作業(yè)的應(yīng)用

董曉樂

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518172）

當前現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用使得工業(yè)以及生活用電量逐漸增加，對于電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的供電可靠性提出了更高的要求。電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是完成對電力運輸和分配的最關(guān)鍵步驟，其自動化水平在極大程度上能夠降低停電事故發(fā)生的概率，進而增強供電的穩(wěn)定性和安全性。盡管當前電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的自動化水平得到明顯提升，但對于其運行和維護仍然面臨著重重困難。當前在遇到極端惡劣天氣時，仍然會存在輸、變、配網(wǎng)架癱瘓的可能。在去年鄭州發(fā)生特大水災(zāi)后，各個配電網(wǎng)均受到了不同程度的影響，并且造成鄭州供電陷入癱瘓。解決這一問題的有效方案是實現(xiàn)對新型電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的建立，利用更加完備的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)配合孤島運行電源的補充，以此達到不停電作業(yè)的效果，從而充分體現(xiàn)其與帶電作業(yè)、旁路作業(yè)以及低壓移動發(fā)電作業(yè)相比具備的優(yōu)勢。在極端惡劣的天氣條件下，開展災(zāi)前的隱患消缺，災(zāi)中和災(zāi)后的緊急搶修和供電保障等。

1 極端惡劣天氣影響下新型電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不停電作業(yè)

1.1 電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)改造

為了在避免極端惡劣天氣影響下完成對電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的不停電作業(yè)，考慮到不停電作業(yè)的特征及需要，針對電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進行改造。在配電網(wǎng)中，若采取不停電的作業(yè)方式，鑒于其線路電壓地、三線導(dǎo)線之間的距離較小，配電設(shè)備的密度大等特點，規(guī)劃出的標準作業(yè)范圍十分有限。同時，由于在進行不停電作業(yè)的過程中，需要在復(fù)雜線路條件和作業(yè)環(huán)境狹窄條件下完成，因此多種因素的存在使得作業(yè)人員很容易碰觸到其他電力設(shè)備。針對上述存在問題，首先，對配電網(wǎng)電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。初步解決電力網(wǎng)架以往在進行作業(yè)中存在的單輻射問題，并形成單聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其次，對該配電網(wǎng)電力網(wǎng)架線路以及分段點位置設(shè)置偏差的環(huán)網(wǎng)線路進行了優(yōu)化和調(diào)整，實現(xiàn)對該配電網(wǎng)電力網(wǎng)架對應(yīng)線路的配電自動化設(shè)置。最后，引入分段開關(guān)，有效解決以往配電網(wǎng)電力網(wǎng)架線路長且分段少的問題，達到線路平衡目標。

1.2 電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)饋線自動化建設(shè)

在完成對配電網(wǎng)電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)整體改造后，對其饋線進行自動化建設(shè)。由于絕大多數(shù)配電網(wǎng)的電力網(wǎng)架建立在城鄉(xiāng)結(jié)合部等郊區(qū)位置，因此為了能夠在極端惡劣天氣影響下解決遠距離故障線路修復(fù)的問題，嘗試在電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)饋線上增加故障線路的自愈功能。充分考慮到配電網(wǎng)電力投資回報、效率以及是否方便維修的問題。由于配電網(wǎng)電力網(wǎng)架需要為商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)以及居民區(qū)提供用電，因此電力負荷極大?；谶@一特點，本文選擇集中控制型的饋線，將其作為自動化建設(shè)的基礎(chǔ)，以此達到滿足配電網(wǎng)電力網(wǎng)架饋線改造需求的目的。在上述饋線自動化的基礎(chǔ)上，對其低壓配電網(wǎng)運行進行管理控制。在電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)饋線出現(xiàn)故障問題時，針對故障位置進行快速定位并隔離，利用備用的線路替代電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)饋線以此恢復(fù)區(qū)域的供電，減少停電的時間以及停電的次數(shù)，從而促進配電網(wǎng)整體運行穩(wěn)定性的進一步提升。在對電力網(wǎng)架運行進行檢測時終端線路出現(xiàn)故障或所連接的供電設(shè)備出現(xiàn)故障時，在線路切斷的基礎(chǔ)上配合電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)饋線完成對故障位置的快速檢查，達到恢復(fù)故障區(qū)域和非故障區(qū)域正常用電的狀態(tài)。但這一檢查與恢復(fù)作業(yè)方式會造成作業(yè)效率降低，且對周圍影響程度較高，無法確保配電網(wǎng)整體的正常運行。因此，針對這一問題，將饋線區(qū)域進行合理分配，劃分為感知停電區(qū)和防止停電區(qū)，確保各個區(qū)域在運行過程中都能夠達到要求的運行狀態(tài)，以此避免某一節(jié)點上線路故障對饋線整體的影響，并且能夠?qū)崿F(xiàn)架空電纜混合線路的故障自愈。

1.3 安裝分界開關(guān)

為了進一步實現(xiàn)配電網(wǎng)電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)各個分支線路故障不停電作業(yè)的目標，在上述電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)改造基礎(chǔ)上，安裝分界開關(guān)，并通過斷開開關(guān)的方式隔離分線線路和主線線路，以此在分支線路上出現(xiàn)故障問題時不會影響到主線線路的正常運行。在實際開展不停電作業(yè)時，若分支線路存在運行異常的問題，則可以通過對分界開關(guān)進行斷開操作，實現(xiàn)對分支線路短路故障攔截，從而避免其對主線線路的影響。針對當前電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上分支線路和主線線路較長的問題，針對電壓時間型和電流型分界開關(guān)進行合理選擇。在選擇過程中，仍然將實現(xiàn)分支線路停電概率降低為目的?；谏鲜鲂枰蛇x用zw32-12M/630型號永磁真空斷路器10KV戶外柱上高壓開關(guān)作為配電網(wǎng)電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上的分界開關(guān)。zw32-12M/630型號分界開關(guān)的額定絕緣電壓為12kV，極數(shù)為3P。選用zw32-12M/630型號分界開關(guān)可實現(xiàn)對交流50Hz、電流在10~12kV范圍內(nèi)的三相電力保護，并且充分滿足不停電作業(yè)的控制需要和測量要求，能夠?qū)崿F(xiàn)對電力網(wǎng)架的遠程控制和監(jiān)視。

1.4 電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)故障不停電處理

在上述論述的基礎(chǔ)上，針對極端惡劣天氣影響下電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)故障問題進行不停電處理，其具體流程如下。

（1）針對需要進行故障診斷的監(jiān)測區(qū)域，獲取其關(guān)鍵線路信息以及非關(guān)鍵線路信息，并將得到的信息結(jié)果與該區(qū)域歷史故障信息關(guān)聯(lián)進行對比。

（2）根據(jù)實際監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)判斷在監(jiān)測區(qū)域范圍內(nèi)是否發(fā)生了故障問題。若判斷為故障發(fā)生，則此時應(yīng)當獲取與該故障線路相關(guān)的動作信息診斷結(jié)果以及關(guān)聯(lián)設(shè)備的報警響應(yīng)信息。除此之外，由于可能會受到極端惡劣天氣的影響，因此還需要獲取故障時間段氣象環(huán)境得到的該區(qū)域氣象監(jiān)測結(jié)果。從上述眾多信息中對故障特征信息進行識別。

（3）將所有提取到的故障特征信息與該監(jiān)測區(qū)域歷史故障信息關(guān)聯(lián)匹配，若匹配到相同的特征信息，則自動生成故障記錄和故障報告；若沒有匹配到相同的特征信息，則需要對故障線路是否為關(guān)鍵線路進行進一步判斷。若判斷為關(guān)鍵線路，則需要按照故障優(yōu)先級對其進行優(yōu)先處理；若判斷為非關(guān)鍵線路，則將這一故障問題作為次級處理對象。將上述得到的優(yōu)先級判定結(jié)果及生成的報告發(fā)送到配電網(wǎng)控制中心。

（4）再次重復(fù)上述第（1）步，獲取配電網(wǎng)電力網(wǎng)架各線路上的運行狀態(tài)信息，并判斷故障問題是否處理完畢。若處理完畢，則將生成的故障報告保存；若未處理完畢，則需要重新發(fā)送故障報告，由配電網(wǎng)控制中心繼續(xù)跟進，直到監(jiān)測區(qū)域恢復(fù)正常運行，獲取到的運行狀態(tài)信息為正常運行狀態(tài)信息為止。

按照上述4個步驟，完成對電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)故障的不停電處理。在這一過程中，不停電作業(yè)處理的技術(shù)支撐框架如圖1所示。

圖1 不停電作業(yè)處理的技術(shù)支撐框架圖

在上述不停電作業(yè)處理的技術(shù)支撐條件下，針對故障特征提取時由于配電網(wǎng)電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上每一條線路的負載率數(shù)值都不相同，因此基于這一特點，可實現(xiàn)對其特征數(shù)據(jù)的獲取，這一過程又可用下式表示：

式中，B表示某一條線路k的改進潮流熵值；α表示負載率在負載區(qū)間中的重要性量化指標；()P t表示負載率在正常范圍內(nèi)的線路條數(shù)占總線路數(shù)量的比值。將式（1）計算得出的改進潮流熵值結(jié)果作為依據(jù)，實現(xiàn)對線路故障的判斷，并按照上述論述內(nèi)容完成對其故障不停電處理。

2 實例應(yīng)用分析

在本文上述論述基礎(chǔ)上，提出了一種全新的電力網(wǎng)架機構(gòu)，并在該電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了對不停電作業(yè)技術(shù)的理論設(shè)計，為了驗證這一網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和作業(yè)技術(shù)在實際應(yīng)用中的效果，選擇以某配電網(wǎng)作為研究對象，對應(yīng)用本文網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和技術(shù)前、后的年平均停電時間進行對比，以此驗證該結(jié)構(gòu)和該技術(shù)的應(yīng)用效果。已知選取的配電網(wǎng)為10kV配電網(wǎng)，在建設(shè)階段，為了確保配電網(wǎng)運行過程中的安全裕度符合要求，將該配電網(wǎng)線路上，針對其帶電作業(yè)的安全距離設(shè)置為0.5m，所選取的絕緣支、拉、吊桿等不停電作業(yè)護具、設(shè)備具備的有效絕緣距離為0.6m，配電網(wǎng)不停電安全防護用具的選擇選用了有效保護距離為0.4m的防護用具。在明確上述與該配電網(wǎng)電力網(wǎng)架不停電作業(yè)相關(guān)的各項重要數(shù)據(jù)后，將其作為依據(jù)，在確保操作工具和安全防護用具安全性均符合國家規(guī)定的10kV配電網(wǎng)不停電作業(yè)規(guī)范的前提條件下，保證在不停電作業(yè)安全的基礎(chǔ)上，按照本文上述論述內(nèi)容實現(xiàn)對該配電網(wǎng)電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，并針對其故障進行不停電作業(yè)。將應(yīng)用本文上述提出的不停電作業(yè)技術(shù)應(yīng)用后五年中年平均停電時間進行記錄，與應(yīng)用前年平均停電時間對比，得到如表1所示的實驗結(jié)果。

表1 不停電作業(yè)方法應(yīng)用前后年平均停電時間對比

從表1中記錄的數(shù)據(jù)可以看出，應(yīng)用本文上述提出的不停電作業(yè)方法前年平均停電時間均超過了880.0min/年，而應(yīng)用本文不停電作業(yè)方法后年平均停電僅在10.0min/年~30.0min/年范圍內(nèi)，相差超過800.0min/年，并且應(yīng)用后年平均停電時間中包含了受到其他因素影響而造成的停電，并非在極端惡劣天氣下發(fā)生的停電問題。因此，通過上述實例應(yīng)用的方式證明，本文設(shè)計的不停電作業(yè)方法在應(yīng)用中能夠有效縮短每年配電網(wǎng)由于故障而造成停電的時間，提高了配電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性，為用電用戶帶來更高品質(zhì)的供電服務(wù)。

3 結(jié)語

本文以配電網(wǎng)全業(yè)務(wù)不停電作業(yè)為最終目標，針對極端惡劣天氣影響下不停電作業(yè)方法進行了設(shè)計，并實現(xiàn)了對電力網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，通過實例應(yīng)用的方式驗證了本文設(shè)計的不停電作業(yè)方法的可行性和應(yīng)用優(yōu)勢。除了采用本文提出的不停電作業(yè)方法外，在配電網(wǎng)實際運行過程中，還需要對配單網(wǎng)檢修模式、不停電作業(yè)相關(guān)技術(shù)不斷優(yōu)化，并為配電不停電作業(yè)配備更優(yōu)質(zhì)的裝備和設(shè)備，進一步促進配電網(wǎng)高質(zhì)量運行的深入發(fā)展。