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城市配电网智能分布环式供电方式的实现
发布时间：2013-06-11 08:11 来源：未知
目前，城市电缆网大部分采用辐射网供电，一旦某处发生故障，会引起整条线路的大面积停电，供电部门需花费长时间进行故障查找、隔离和非故障区的供电恢复工作，可靠性差。特别是由于配电网网络结构不合理、供电形式单一、自动化程度低等带来的供电可靠性问题，已越来越被电力部门所重视。为解决这些问题，有必要对现有城市配电网开关设备、供电方式进行研究和改造。本文结合广州南区电缆网改造工程实例，说明智能分布环网供电方式在城市配电网中的可行性与优越性。
1、广州南区馈线自动化系统方案
为了减少进行城市配电网开关设备和供电方式改造的投资压力，电缆网改造采取分段投资和分阶段实施的思想，先实现馈线自动化，保证对配电线路故障情况下的快速响应，减少故障停电范围、缩短非故障区域恢复供电时间。根据广州南区江南变电站江南F8、F22出线电缆网设备的现有状况，可以采取以下2种实现自动化改造方案：①在现有配电柜的基础上增加电动操作机构、远方监控终端和与自动化要求配套的TA、TV；②直接采用智能化开关设备（如重合器、智能化配电柜）构成智能分布环式供电方式。
采用方案一所面临的问题是，目前使用的配电柜因未考虑自动化需求，内部空间有限，二次改造安装电动操作机构和测量用TV、TA以及监控终端的难度较大，尤其是一些旧型号产品，无成熟的电动机构配套装置，无加装TV、TA的空间，盲目改造可能会给自动化系统带来因升级不当造成的不必要的故障点。而方案二依靠重合器自身的控制单元即可实现对馈线电路各电气量的检测，实时切断故障电流；依靠重合器与分段器动作时限的配合以隔离故障区段，实现配电网络重构，恢复非故障区段的供电。经综合比较，采用方案二较为符合广州市南区电缆网改造的实际情况。
2、配电网环式供电网络结构及运行方式
为了保证馈线自动化实施的有效性，以现有的电缆环网设备为基础，在尽量降低投资成本的前提下，对供电线路进行科学、合理的分段设置，更换选定分段点上的配电柜，采用新型智能配电柜，对于不在选定点上的配电柜则保留原有的运行设备。
该项工程的自动化改造涉及的设备有传统的HXGN配电柜、SM6配电柜以及XGN配电柜。经过实地的考察，采用了智能柜和TV柜混合使用的原则。改造中，把南城开关房和航海设备厂开关房内的进线柜改造为智能配电柜，把广医二院开关房、小港新村开关房、细岗开关房、细岗东四街开关房的进线柜改为智能配电柜加TV柜的组合形式�？胤磕诘钠渌哐构袢侄瘢⒔父诙慕挚胤恳唤咧悄苄团涞绻衲诘目厣柚梦绲�，其余开关房均设置为分段点，这样就构成了简单的智能分布环式供电方式。广州南区江南变电站的江南F8、F222、条出线改造后线路供电网络图见图1。
改造后，整条电缆环网线路被智能型配电柜内的开关分为A～C7个供电区段。线路正常工作时，南城开关房、广医二院开关房、细岗开关房由江南变电站江南F8出线供电；航海设备厂、小港新村公变房、细岗东四街开关房由江南变电站江南1;22出线供电；细岗东四街智能型配电柜内开关正常供电时为常开，作为联络开关。这样可实现当线路故障时，通过智能开关设备本身将故障隔离在两开关房之间，而不影响该条线路其他开关房的正常供电。图中标示的时间为实际运行时智能型配电柜内的开关控制终端的关合延时时间。
3、智能分布环式供电实现方法
电缆网在采用上述智能配电柜对供电线路分段后，线路具备在无通信信道的条件下完成故障识别和隔离的功能。下面简要介绍智能分布环式供电方式的实现过程。
图1中，若在线路C段发生故障，江南F8的出线断路器�；ざ魈�，本馈电线路上的所有智能配电柜内分段点处的断路器因失压而断开。江南F8的出线断路器经过5s延时后第一次重合，送电至A段；南城开关房智能配电柜内的断路器延时7s后关合送电至B段；广医二院开关房智能配电柜内的断路器延时7s后关合送电至C段。若C段发生的故障是瞬时故障，则线路各断路器依次延时关合，线路恢复正常供电；若故障为永久性故障，则此时送电至故障段，引起站内出线断路器跳闸，这时线路C区间前段广医二院开关房智能配电柜内的断路器合闸后y（故障检测时间）时间又检测到失压而跳闸并闭锁，C区间后段的细岗开关房智能配电柜内的断路器因为检测到故障电压而闭锁，此时完成了故障区间的隔离；江南F8的出线断路器二次重合，延时依次完成C段前非故障区间的恢复送电；而细岗东四街开关房内的联络断路器的控制终端在感受到一侧失压后开始计时，45 s计时结束后断路器合闸，恢复故障区间后端的非故障区间D的送电；至此，在不到1 nun的时间内完成了故障区间C段的判断和隔离及非故障区间A、B、D段的供电恢复过程。表l为在图1中所示的时间设置情况下，江南F8、F22出线间某一区段发生故障时，其余区间供电恢复的时间及恢复供电电源简表。
4、智能分布环式供电实施前后效果对比
在线路改造以前，当供电线路某一区域发生故障时，整条线路停电，供电部门需要根据当前网络状况及备用电源容量确认备用电源能否联络投入，同时要求现场快速进行负荷切换，以避免其他非故障用户的停电。上述过程的完成需要1~2 h，甚至更多。
线路改造后，当某一区段发生故障时，利用Fru自身具有的智能化检测功能，与开关设备配合，共同完成故障区段的隔离、非故障区段的恢复供电，使停电范围和停电时间最小，并且利用站内故障区段指示设备，通过计算站内断路器分合闸时间，判断出故障区段并通知运行人员检修，整个过程不到1min。
5、结论
(1)利用智能配电柜设备本身的就地处理故障能力，不需要系统的介入就可以完成馈线自动化功能，实现配电网络重构，恢复非故障区段的供电，基本上达到了广州南区电缆网改造的目的。
(2)采用智能配电柜进行城市电网改造，电缆网的配电自动化可以分步骤、分阶段实施，可以做到边投资边收益。该配电柜留有通信接口，在条件成熟时可增加后台系统，实现对配电线路的“四遥”功能。
(3)广州南区的电缆网试点工程改造投运成功，从工程实践方面证明了基于就地保护理念的分布智能环式供电网络设计思想的正确性。
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