供电可靠性的配电网规划分析

2020-11-26王调兵

通信电源技术 2020年15期

王调兵

（国网宁东供电公司，宁夏银川 750001）

0 引言

电力企业的长期发展过程中，配电网规划与设计一直是其薄弱环节。配电网的整体结构复杂，长期运营下老旧设备的数量增多，加上管理水平低下，使得配电网在运行过程中受到诸多因素的影响，难以保障供电可靠性。当前，电力企业提高了对电力服务质量的要求，需从现实需求出发，增强配电网规划方面的可靠性建设，为正常的供配电提供良好的前提条件，以促进配电网安全高效地运营。

1 配电网规划中提高供电可靠性的重要意义

配电网内部包含了诸多电力设备设施，因此提高供电可靠性极为复杂。在当前的发展条件下，人们对供电质量的要求日益提高，使得电力企业配电网供电可靠性的研究和提升日趋重要。电力企业在发展过程中需要为供配电提供安全可靠的电网结构，以保障其在供配电方面发挥支撑和保障作用。

现阶段，随着电力行业的快速发展，配电自动化获得了一定的发展，使得电力企业在配电网规划和建设过程中具有了更多的技术可选择性，为提升供电可靠性和质量提供了支持[1]。其中，供电可靠性的提升极为关键，也对电力企业的配电网规划提出了更高要求。在具体的配电网规划过程中，需做好电网结构优化、设备设施更新以及运行状态检修等工作，并全过程、全方位强化管理，以解决配电网运行时供电可靠性不足的问题，从而为电力企业创造更大的发展潜力。

2 配电网供电可靠性影响因素分析

配电网供电可靠性是电力行业乃至全社会关注的重点问题。如果在配电网规划过程中难以实现供电可靠性，不仅会影响整个配电网的高效稳定运行，还可能会出现严重的安全事故。要提升配电网的供电可靠性，需要从影响因素出发，加强各个环节的设计与优化。影响配电网供电可靠性的因素如图1所示。

2.1 网络结构

图1 供电可靠性影响因素示意图

配电网的结构并不是单一的，而是包含了多种类型。在配电网的结构设计方面，可以根据实际需求进行网络结构的选择与优化。不同网络结构下的安全可靠性存在一定的区别。通常，如果在当前电力行业发展过程中能够建立清晰的网络接线模式，那么将能够在电力系统出现故障后快速进行故障定位与排查，使其尽快恢复正常状态。合理的线路分段能够缩小故障停电范围，避免大面积停电对人们的生产生活造成不利影响。线路间的联络以及带备用主变的变电站有助于故障发生时线路之间和变电站主变之间的负荷转供[2]。“N-1”型接线模式与其他接线模式的区别在于存在多个电源，即使电力系统运行时某段出现异常情况，也可以通过其他线路来保持正常的供配电，具有更高的安全性与可靠性。在配电网中，无论采用何种类型的网络结构，都需要保障电网结构的清晰性，从而为后续的故障排查及维修处理提供便捷。

2.2 设备水平

设备水平是配电网供电可靠性的重要影响因素。这一大影响因素包含线路绝缘化率、中压线路长度超限比例、不符合防雷标准线路比例、GIS使用率以及断路器无油化率。如果在配电网规划中难以科学控制与优化这些影响因素，那么将难以保障配电网的供电可靠性。设备水平的影响因素中的设备不仅包括传统意义上的机械设备和电力设备，还包含线路。设备运行环境相对复杂，且不同设备之间存在紧密的关联性。这种情况下要提高配电网供电的可靠性，需要在配电网中引入故障自我诊断设备与技术，以快速解决设备出现的故障[3]。当前，市场上出现了各种新型设备。这些设备的技术水平较高，设备本身的安全性与可靠性相对较好，有助于提高配电网的安全性。

2.3 技术水平

随着互联网技术的快速发展，各种互联网技术的应用对配电网的优化起到了重要作用。在配电网规划过程中，技术水平同样是影响供电可靠性的关键因素。如果能够采用自动化、智能化与安全化技术，将有效提升供电可靠性。通常情况下，技术水平对供电可靠性的影响主要体现在带电作业能力、配电自动化能力以及状态监控与检查维修能力3个方面。只有保障这3种能力，才能够避免技术对供电可靠性的影响，否则任何一方面的能力不足都会影响供电可靠性。

2.3.1 带动作业

在配电网规划和建设过程中，带电作业是一种极为常见的工作方式，主要是在高压电力设施正常供电的情况下进行电力检修与维护。这种工作方式下的危险系数相对较高，参与带电作业的人员必须具有极高的专业素质和技术水平，才能够保障作业任务的完成。

2.3.2 配电自动化

配电自动化能力通过构建配电自动化系统来实现。在系统构建过程中，需加强对电网信息的整合与共享，充分应用互联网技术，通过自动化系统展开对电网中各种电力设备设施的状态监测，及时识别电网运行时的故障威胁。

2.3.3 状态监控与检查维修

该工作在各种电力设备和线路未发生故障前进行，以保障电网处于正常运行状态而不会影响供配电。

2.4 运营管理

配电网的日常运营管理也极为重要。通过科学全面的运营管理，可以提高供电可靠性。运营管理下的影响因素主要包括基础管理、需求侧管理以及转供电管理。基础管理能够使得各种电力信息的采集更精准，从而通过分析这些信息来辅助决策。基础管理下的管控包含了电能暂停时间的控制与信息系统的建立。需求侧管理属于一种预防控制的手段，重点是管控电力缺口。转供电管控下的专业人员需制定和评估转供电计划，从而缩短停电时间。

3 提高配电网规划的供电可靠性

配电网供电可靠性的提升思路如图2所示。

3.1 网络结构优化

图2 配电网供电可靠性的提升思路

以某地区的配电网为例来优化网络结构。已知该地区配电网主要存在以下问题。首先，主干长度方面存在部分线路过长问题。城区共有18条线路主干线，长度都达到了3 km，占线路总数的36%；非城区共有20条线路，长度超过了5 km，占线路总数的40%。线路供电距离相对较远，存在较大的电力损耗。其次，线路构成方面。以架空裸导线为主体，整个中压网线路的绝缘化率与电缆化率都偏低。再次，接线模式方面。有15条线路采用“手拉手”接线方式，但7条线路无法实现负荷转供；35条线路采用单辐射接线，且线路在运行时存在较高的负载率，使得即使存在联络线路也不能够完全转带负荷，因此电网负荷的转供能力较差。最后，线路负载率方面。有7条线路的负载率在70%以上，正常运行负载率较高，对负荷发展的适应性相对较差；7条线路负载率在20%以下，资源利用率相对较低。

针对上述情况，在配电网规划过程中，要求各个电力企业根据供配电需求优化网络结构。首先，优化线路分段数。由于电力需求的分布不均匀，因此对于电力用户较多和需求较大的线路，需加装线路分段设备减小分段用户数，从而缩小线路的停电范围[4]。其次，适当提高线路的环网化率和线路可转供率。通过这种方式可实现线路之间的负荷转供，从而提高供电可靠性。再次，准确预测电力负荷。由于影响负荷需求的因素非常多，因此在电力负荷预测过程中必须采取多种方式保障电力负荷预测结果的准确性。具体预测过程中，可以采用比例系数增长法、回归模型预测法、曲线拟合法以及空间负荷预测法来加以预测。最后，分析电力平衡，制定相应的规划方案。专业人员需结合前期的负荷预测结果分析电力平衡。设计规划方案时，需要根据主网规划按目标年分阶段分区进行电力平衡，进而依据预测的负荷平衡、分布情况以及电力平衡分析结果来确定最佳的配电网规划方案。

3.2 提升设备水平

配电网运行时，供电可靠性很大程度上还会受到设备水平的影响。配电网中的电力设备设施相对较多，单个设备或者多个设备的可靠性均可能决定配电网各个负荷点的可靠性。如果单个设备或者多个设备的可靠性较差，那么会使配电网电力设备设施的检修频繁。因此，提升设备水平是提升供电可靠性的重要途径。

在具体的实施过程中，需要从以下几个方面来提升设备水平。首先，及时更换老旧设备。配电网中的设备较多，一些设备在长期使用过程中面临着老化和性能降低的问题，如果不及时更换，那么这些设备在配电网运行过程中的故障频率将相对较高。因此，电力企业需定期更换配电网中的老旧设备，用先进设备替代老旧设备，以降低设备发生概率的几率[5]。其次，在新建变电站中选用质量较好、性能高的电力配置，如开关和断路器等，从而提高整个配电网中电力设备设施的配置。最后，提高设备抵御自然灾害的能力。尤其是在一些雷害密集的区域内，需要采取必要的防雷保护措施。例如，可采用高性能避雷器与绝缘子，做好架空避雷线的接地处理，从而降低外力对电力线路、设备的破坏。