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，會引起整條線路的大面積停電，供電部門需花費長時間進(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施的思想，先實現(xiàn)饋線自動化，保證對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種實現(xiàn)自動化改造方案：①在現(xiàn)有配電柜的基礎(chǔ)上增加電動操作機(jī)構(gòu)、遠(yuǎn)方監(jiān)控終端和與自動化要求配套的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化需求，內(nèi)部空間有限，二次改造安裝電動操作機(jī)構(gòu)和測量用TV、TA以及監(jiān)控終端的難度較大，尤其是一些舊型號產(chǎn)品，無成熟的電動機(jī)構(gòu)配套裝置，無加裝TV、TA的空間，盲目改造可能會給自動化系統(tǒng)帶來因升級不當(dāng)造成的不必要的故障點。而方案二依靠重合器自身的控制單元即可實現(xiàn)對饋線電路各電氣量的檢測，實時切斷故障電流；依靠重合器與分段器動作時限的配合以隔離故障區(qū)段，實現(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)改造的實際情況。
2、配電網(wǎng)環(huán)式供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及運行方式
    為了保證饋線自動化實施的有效性，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，更換選定分段點上的配電柜，采用新型智能配電柜，對于不在選定點上的配電柜則保留原有的運行設(shè)備。
    該項工程的自動化改造涉及的設(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)房內(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)房內(nèi)的其他高壓柜全為手動柜，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，其余開關(guān)房均設(shè)置為分段點，這樣就構(gòu)成了簡單的智能分布環(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個供電區(qū)段。線路正常工作時，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)正常供電時為常開，作為聯(lián)絡(luò)開關(guān)。這樣可實現(xiàn)當(dāng)線路故障時，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)示的時間為實際運行時智能型配電柜內(nèi)的開關(guān)控制終端的關(guān)合延時時間。
3、智能分布環(huán)式供電實現(xiàn)方法
    電纜網(wǎng)在采用上述智能配電柜對供電線路分段后，線路具備在無通信信道的條件下完成故障識別和隔離的功能。下面簡要介紹智能分布環(huán)式供電方式的實現(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)動作跳閘，本饋電線路上的所有智能配電柜內(nèi)分段點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7s后關(guān)合送電至C段。若C段發(fā)生的故障是瞬時故障，則線路各斷路器依次延時關(guān)合，線路恢復(fù)正常供電；若故障為永久性故障，則此時送電至故障段，引起站內(nèi)出線斷路器跳閘，這時線路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（故障檢測時間）時間又檢測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)的斷路器因為檢測到故障電壓而閉鎖，此時完成了故障區(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)房內(nèi)的聯(lián)絡(luò)斷路器的控制終端在感受到一側(cè)失壓后開始計時，45 s計時結(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，其余區(qū)間供電恢復(fù)的時間及恢復(fù)供電電源簡表。
4、智能分布環(huán)式供電實施前后效果對比
    在線路改造以前，當(dāng)供電線路某一區(qū)域發(fā)生故障時，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，同時要求現(xiàn)場快速進(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，利用Fru自身具有的智能化檢測功能，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間最小，并且利用站內(nèi)故障區(qū)段指示設(shè)備，通過計算站內(nèi)斷路器分合閘時間，判斷出故障區(qū)段并通知運行人員檢修，整個過程不到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化功能，實現(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)的配電自動化可以分步驟、分階段實施，可以做到邊投資邊收益。該配電柜留有通信接口，在條件成熟時可增加后臺系統(tǒng)，實現(xiàn)對配電線路的“四遙”功能。
   (3)廣州南區(qū)的電纜網(wǎng)試點工程改造投運成功，從工程實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)計思想的正確性。
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