基于高可靠性的新型低压网络应用研究

吕培强

摘 要：电力能源供应服务于国家改革发展大局，安全可靠、经济运行、绿色环保、适度超前对电力行业创新发展具有深远的社会价值。文章重点对如何加快提升供配电保障能力，优化电力能源供给，普惠千家万户，提出了新型高可靠性低压网络组态方式，适应分布式电源友好接入消纳，进而综合提升低压供电安全、经济、清洁效能，实现节能降耗新目标。同时，也为相关制造企业、社会资源参与坚强智能电网建设提供了市场前景分析。

关键词：低压网络；智能互联；节能降耗；技术改造

1 概述

电能作为安全、清洁、优质、高效的二次能源，能够替代绝大多数能源需求，是未来最重要的终端能源。在智能制造、自动控制、信息通信、电力电子等先进技术和可再生能源加速发展推动下，电网迈向了智能发展的新阶段。当下如何适应新型城镇化、城市化发展对高可靠性供电提出的新目标，深化满足分布式电源和用电负荷持续增长需求，保障其安全可靠供电能力，大幅度提升降耗节能的经济成效，将成为新的研究课题之一。而传统低压供配电网络主要存在的问题集中反映在以下几个方面。

1.1 传统低压网络接线方式灵活性不足

随着城市建设的发展，用户对供电可靠性的要求越来越高，这就给原有配电设备的质量和配电网络的可靠性提出了更高的要求。

而原有低压配电网大部分采用放射形供电，虽然有助于保证潮流的单向流动，易于继电保护等设施的实现，但这种供电方式弊病较多，一旦某处发生故障，就会造成整条线路的大面积低压客户停电，且停电时间较长，可靠性差。对此需要研究推进国际对标，实现停电次数与时间减少到先进国家水平，缩短差距进而对社会公众造成的影响最小，保障合格、连续、可靠的电力供应，改变传统低压网络接线方式灵活性不足，切实提升低压配电网智能化、互动化、信息化管控能力，不断满足用电客户诉求及服务质量体验的新需求。

1.2 低压网络智能化供电的应用能力不足

由于目前低压配电网缺乏自动化设备，没有对低压配电网络进行监测，故障信息依赖用户反馈，智能化化程度低。

对于故障的排除往往通过人工现场操作实现，而实际现场低压配电网络覆盖面广，终端众多，进一步延长了故障的排除时间，加大了人力的投入。

为此亟需推进智能电网设计、建设、物料、施工和验收应用标准，契合分布式新能源提速融合的发展需求，提升供电服务全流程贯通能力，加速形成电网企业与电力客户之间“共享、和谐、双赢”的协作共建关系，让广大电力客户贴心感受到智能供电的新体验。

1.3 低压供电可靠性与经济性评估存在薄弱环节

目前低压供电可靠性信息较为分散，对此比较供电部门所投入的辐射状网架改造，智能化提升等运营成本，是否切实解决了配电系统的薄弱环节，迫切需要不断完善可靠性与经济性评估方案。

通过合理有效的评估，揭示影响电力供应和电能质量环节上存在的主要问题，指导低压配电网接线方式的改造、改变其现有的辐射状网架结构，并进行智能化控制，实现对低压配网的实时监测，及时掌握运行设备与安全裕度、供电可靠性和经济运营等关键影响因素，为妥善消除设备隐患、保证安全可靠供电、储备建设与改造项目等提供决策依据。

2 新型低压网络组态方式的探索

2.1 互联互供组网设想

与传统低压网络采用辐射型供电对比，新型低压互联互供接线方式，在保持原有低压网络构架的基础上，通常工程应用采取少改造，突出安全与经济，智能与灵活特征，达到适应分布式电源的开放与接纳。

所涉一次设备改动量少，巧妙增设微机保护功能，数据通信传输功能，适当位置补充低压网络联络功能，具备远方监测与调控功能，改变以往仅依凭运行人员经验，而实际负荷估算差别大，“盲调”几乎处处存在，更多只能通过事后弥补等被动工作局面。

2.2 互联互供接线方式

新型低压互联互供接线方式（如图1所示）用于连接两路电源和多个负载的低压配电网，包括第一母线、第二母线、第一进线低压断路器DLa、第二进线低压断路器DLb、第一多位刀闸DZ/a、第二多位刀闸DZ/b以及若干个低压环网供配三位态调整负荷装置。

第一路电源经第一进线低压断路器DLa和第一多位刀闸DZ/a而能够与第一母线的上游和（或）第二母线的下游相可分离的连接，即第一路电源可以连接第一母线的上游A1、第二母线的下游B8中的一个或者两个；而第二路电源经第二进线低压断路器DLb和第二多位刀闸DZ/b而能够与第二母线的上游和（或）第一母线的下游相可分离的连接，即第二路电源可以连接第二母线的上游B1、第一母线的下游A8中的一个或者两个。

2.3 新型组网的显著特征

新型低压组网方式至少具有以下显著特征。

（1）是进一步提升可靠供电能力，解决了电力用户受电末端相对可靠供电弱化的问题，保障所有电力用户“一视同仁”均衡得到持续供电。

（2）是借助数据通信及微机保护新技术，可实现就地平衡负载出力，解决了以往“大马拉小车”，容量错配的问题。

（3）是科学对应“超重载”现象，通过辅助远程监测预知电力用户负荷变化趋势，灵活调配供电容量满足增量需求。

（4）值得关注的是自适应“微网”组态分布式电源的接入需求，就地消纳太阳能、天然气、生物质能、风能等类型资源，主动营造社会力量参与电力投资的良好环境，共享电力发展新成果。

3 适用现场的应用实践分析

3.1 安全供电与经济节能双提升

低压配电网络安全供电、可靠用电的基础重点之一是如何提升低压断路器工作性能，适应低压互联互供接线方式新要求，提升制造企业转型升级，不断开拓新市场的能力。

3.2 灵活实现“削峰填谷”技术方案

新型低压网络组态方式，改变了传统辐射型供电模式，即自配电变压器电源端起至供电末端，其供电可靠性逐级弱化的问题。

3.3 优化利用配电变压器容量

随机抽取800千伏安公用配电变压器一台，其中月度负载率和抄见电量作为重点观察对象，反映出1月-12月份配电变压器平均负载率与配电变压器峰值负载率之间存在60%-70%的差值，如何应对现场出现的这类情况，目前更多的依赖于增加变压器容量。

实际工程应用新型低压网络组态方式，可大力提升配电变压器平均负载率，通过部分配电变压器依次轮流投入现场，在减少新增配电变压器投入，降低配电变压器运行损耗的同时，综合负载利用率可见提升85%-140%，节能效果明显。

3.4 “微网”就地接入消纳更经济

以10kW的光伏并网发电单元为例接入新型低压网络，可实现自适应“余电”上网。

光伏发电用户上网电量可按下式推算：

W=K*H*P*E （1）

其中：W：上网发电量（kWh）；K：综合效率系数；H：水平面太阳能总辐照量（kW·h/m2）；P：安装组件容量（kW）；E：标准条件下的辐照度常数取1kW/m2；

W=0.43×3.75×365×10×1=5885.625kWh

随着光伏组件转换效率、逆变器效率、光伏发电系统可用率等主要综合效率的不断提升，可预测平均上网电量将突破1万度/年。

4 结束语

新型高可靠性低压网络实践探索，其核心价值是为了进一步提升供电质量和效率效能，更好地就地均衡负载，提高负载利用率，消纳分布式微网接入公网，使得最广泛用户切实感受到智能电网发展新成果，实现节能降耗新目标，其中孕育着供配电新技术、新设备、新装置的推陈出新，更新换代，必将吸引更大范围的制造企业创新研发，更多层面的社会资源参与建设，从而加速成果转化更好地服务社会。

参考文献

[1]Q/GDW 480-2010.分布式电源接入电网技术规定[S].

[2]刘振亚.企业资产全寿命管理[M].北京：中国电力出版社，2015，12（2016.2重印）：131-134.