極端惡劣天氣影響下新型電力網架結構 不停電作業的應用

董曉樂

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518172）

當前現代技術的應用使得工業以及生活用電量逐漸增加，對于電力網架結構的供電可靠性提出了更高的要求。電力網架結構是完成對電力運輸和分配的最關鍵步驟，其自動化水平在極大程度上能夠降低停電事故發生的概率，進而增強供電的穩定性和安全性。盡管當前電力網架結構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、配網架癱瘓的可能。在去年鄭州發生特大水災后，各個配電網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對新型電力網架結構的建立，利用更加完備的網架結構配合孤島運行電源的補充，以此達到不停電作業的效果，從而充分體現其與帶電作業、旁路作業以及低壓移動發電作業相比具備的優勢。在極端惡劣的天氣條件下，開展災前的隱患消缺，災中和災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架結構不停電作業

1.1 電力網架結構改造

為了在避免極端惡劣天氣影響下完成對電力網架結構的不停電作業，考慮到不停電作業的特征及需要，針對電力網架結構進行改造。在配電網中，若采取不停電的作業方式，鑒于其線路電壓地、三線導線之間的距離較小，配電設備的密度大等特點，規劃出的標準作業范圍十分有限。同時，由于在進行不停電作業的過程中，需要在復雜線路條件和作業環境狹窄條件下完成，因此多種因素的存在使得作業人員很容易碰觸到其他電力設備。針對上述存在問題，首先，對配電網電力網架結構進行優化。初步解決電力網架以往在進行作業中存在的單輻射問題，并形成單聯絡結構。其次，對該配電網電力網架線路以及分段點位置設置偏差的環網線路進行了優化和調整，實現對該配電網電力網架對應線路的配電自動化設置。最后，引入分段開關，有效解決以往配電網電力網架線路長且分段少的問題，達到線路平衡目標。

1.2 電力網架結構饋線自動化建設

在完成對配電網電力網架結構整體改造后，對其饋線進行自動化建設。由于絕大多數配電網的電力網架建立在城鄉結合部等郊區位置，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的問題，嘗試在電力網架結構饋線上增加故障線路的自愈功能。充分考慮到配電網電力投資回報、效率以及是否方便維修的問題。由于配電網電力網架需要為商業區、工業區以及居民區提供用電，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的基礎，以此達到滿足配電網電力網架饋線改造需求的目的。在上述饋線自動化的基礎上，對其低壓配電網運行進行管理控制。在電力網架結構饋線出現故障問題時，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架結構饋線以此恢復區域的供電，減少停電的時間以及停電的次數，從而促進配電網整體運行穩定性的進一步提升。在對電力網架運行進行檢測時終端線路出現故障或所連接的供電設備出現故障時，在線路切斷的基礎上配合電力網架結構饋線完成對故障位置的快速檢查，達到恢復故障區域和非故障區域正常用電的狀態。但這一檢查與恢復作業方式會造成作業效率降低，且對周圍影響程度較高，無法確保配電網整體的正常運行。因此，針對這一問題，將饋線區域進行合理分配，劃分為感知停電區和防止停電區，確保各個區域在運行過程中都能夠達到要求的運行狀態，以此避免某一節點上線路故障對饋線整體的影響，并且能夠實現架空電纜混合線路的故障自愈。

1.3 安裝分界開關

為了進一步實現配電網電力網架結構各個分支線路故障不停電作業的目標，在上述電力網架結構改造基礎上，安裝分界開關，并通過斷開開關的方式隔離分線線路和主線線路，以此在分支線路上出現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進行斷開操作，實現對分支線路短路故障攔截，從而避免其對主線線路的影響。針對當前電力網架結構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進行合理選擇。在選擇過程中，仍然將實現分支線路停電概率降低為目的?；谏鲜鲂枰?，可選用zw32-12M/630型號永磁真空斷路器10KV戶外柱上高壓開關作為配電網電力網架結構上的分界開關。zw32-12M/630型號分界開關的額定絕緣電壓為12kV，極數為3P。選用zw32-12M/630型號分界開關可實現對交流50Hz、電流在10~12kV范圍內的三相電力保護，并且充分滿足不停電作業的控制需要和測量要求，能夠實現對電力網架的遠程控制和監視。

1.4 電力網架結構故障不停電處理

在上述論述的基礎上，針對極端惡劣天氣影響下電力網架結構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測區域，獲取其關鍵線路信息以及非關鍵線路信息，并將得到的信息結果與該區域歷史故障信息關聯進行對比。

（2）根據實際監測得到的數據判斷在監測區域范圍內是否發生了故障問題。若判斷為故障發生，則此時應當獲取與該故障線路相關的動作信息診斷結果以及關聯設備的報警響應信息。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境得到的該區域氣象監測結果。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測區域歷史故障信息關聯匹配，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鍵線路進行進一步判斷。若判斷為關鍵線路，則需要按照故障優先級對其進行優先處理；若判斷為非關鍵線路，則將這一故障問題作為次級處理對象。將上述得到的優先級判定結果及生成的報告發送到配電網控制中心。

（4）再次重復上述第（1）步，獲取配電網電力網架各線路上的運行狀態信息，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，則需要重新發送故障報告，由配電網控制中心繼續跟進，直到監測區域恢復正常運行，獲取到的運行狀態信息為正常運行狀態信息為止。

按照上述4個步驟，完成對電力網架結構故障的不停電處理。在這一過程中，不停電作業處理的技術支撐框架如圖1所示。

圖1 不停電作業處理的技術支撐框架圖

在上述不停電作業處理的技術支撐條件下，針對故障特征提取時由于配電網電力網架結構上每一條線路的負載率數值都不相同，因此基于這一特點，可實現對其特征數據的獲取，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間中的重要性量化指標；()P t表示負載率在正常范圍內的線路條數占總線路數量的比值。將式（1）計算得出的改進潮流熵值結果作為依據，實現對線路故障的判斷，并按照上述論述內容完成對其故障不停電處理。

2 實例應用分析

在本文上述論述基礎上，提出了一種全新的電力網架機構，并在該電力網架結構的基礎上實現了對不停電作業技術的理論設計，為了驗證這一網架結構和作業技術在實際應用中的效果，選擇以某配電網作為研究對象，對應用本文網架結構和技術前、后的年平均停電時間進行對比，以此驗證該結構和該技術的應用效果。已知選取的配電網為10kV配電網，在建設階段，為了確保配電網運行過程中的安全裕度符合要求，將該配電網線路上，針對其帶電作業的安全距離設置為0.5m，所選取的絕緣支、拉、吊桿等不停電作業護具、設備具備的有效絕緣距離為0.6m，配電網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電力網架不停電作業相關的各項重要數據后，將其作為依據，在確保操作工具和安全防護用具安全性均符合國家規定的10kV配電網不停電作業規范的前提條件下，保證在不停電作業安全的基礎上，按照本文上述論述內容實現對該配電網電力網架結構的優化，并針對其故障進行不停電作業。將應用本文上述提出的不停電作業技術應用后五年中年平均停電時間進行記錄，與應用前年平均停電時間對比，得到如表1所示的實驗結果。

表1 不停電作業方法應用前后年平均停電時間對比

從表1中記錄的數據可以看出，應用本文上述提出的不停電作業方法前年平均停電時間均超過了880.0min/年，而應用本文不停電作業方法后年平均停電僅在10.0min/年~30.0min/年范圍內，相差超過800.0min/年，并且應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生的停電問題。因此，通過上述實例應用的方式證明，本文設計的不停電作業方法在應用中能夠有效縮短每年配電網由于故障而造成停電的時間，提高了配電網供電的穩定性，為用電用戶帶來更高品質的供電服務。

3 結語

本文以配電網全業務不停電作業為最終目標，針對極端惡劣天氣影響下不停電作業方法進行了設計，并實現了對電力網架結構的優化，通過實例應用的方式驗證了本文設計的不停電作業方法的可行性和應用優勢。除了采用本文提出的不停電作業方法外，在配電網實際運行過程中，還需要對配單網檢修模式、不停電作業相關技術不斷優化，并為配電不停電作業配備更優質的裝備和設備，進一步促進配電網高質量運行的深入發展。