高可靠性的宁波配电网“三双”接线分析与实践

朱圣盼，戴晓红，朱义勇，苏毅方

（1.国网浙江省电力公司宁波供电公司，浙江 宁波 315200；2.国网浙江省电力公司，杭州 310007）

高可靠性的宁波配电网“三双”接线分析与实践

朱圣盼1，戴晓红1，朱义勇2，苏毅方2

（1.国网浙江省电力公司宁波供电公司，浙江 宁波 315200；2.国网浙江省电力公司，杭州 310007）

随着经济的发展，用户对供电可靠性提出了更高的要求，具有高可靠性的配电网接线模式也拥有了更大的应用空间。分析宁波老城区的电网现状，结合高可靠性配电网“三双”接线模式的主要特点，提出在宁波老城区配电自动化范围内实施“三双”接线全覆盖方案，并对供电可靠性水平进行了分析。

老城区；可靠性；配电自动化；三双接线

国家电网公司在十二五规划中提出解决“两头薄弱”、重点发展特高压和配电网的发展战略。加强配电网的规划和建设，树立以提高供电可靠性为目标的发展理念，早日建成结构合理、技术先进、灵活可靠、经济高效的现代配电网已成共识。国网浙江省电力公司在深入研究和比较国内外配电网网络结构的基础上，提出了一种新型配电网接线模式——“三双”接线。“三双”接线具有结构清晰、可靠性高、运行灵活等优点，结合近几年宁波供电公司配电自动化的实际应用，为宁波老城区实施新一轮“三双”接线全覆盖、建设高可靠性供电区域创造了良好的条件。

1 宁波老城区电网概况

宁波老城区包含海曙区、江东区、江北核心区、洪塘、慈城新城等区域，共计面积 148.5 km2，共有110 kV变电站28座，另有2座220 kV变电站配10 kV线路，共有10 kV线路461条，其中10 kV公用线路452条，公用变压器2 625台，公用线路总长2 025 km，其中架空线路长度192 km，电缆线路长度 1 833 km，电缆化率90.51%，电缆线路双环网比例55.5%，单环网比例42.5%。

2 “三双”接线模式的特点

“三双”接线模式是“双电源、双线路、双接入”的一种配电网接线方式。其中，“双电源”指2个上级高压变电站，“双线路”指连接“双电源”的2条中压电缆或架空线路，“双接入”指公用配电变压器通过自动投切的断路器接入“双线路”，其典型结构如图1所示。

该接线模式的特点是在中压配电网实现双环网的基础上，实现每台公用配电变压器从不同的主干电缆上引入2路电源，并通过具有自动投切功能的配电变压器高压侧双向负荷开关，实现主备电源之间的切换。配电变压器分支线路安装零序电流选线装置和过电流保护。在小电流接地模式下，当分支线发生单相接地时，可通过分支线路的零序电流选线装置实现对支线故障的隔离。分支线发生相间短路，或在大电流接地模式下发生单相接地短路时，通过主电源保护与分支线路保护的延时配合，实现对分支线故障的隔离。

图1 “三双”典型结构

3 宁波老城区“三双”接线建设情况

为建设高可靠性供电区域，宁波供电公司大力优化完善老城区配电网网架结构，开展“三双”接线建设，共规划了113个“三双”接线环，涉及10 kV公用线路452回、公用变压器1 163台。部分位于老小区中的公用变压器主要受配电房空间、地理位置等因素的影响，无法实现末端“双接入”，新小区的公用变压器已实现“三双”全覆盖。

基于宁波老城区现有的配电自动化基础，结合重点城市配电网示范工程，宁波供电公司创造性地开展了“三双+配电自动化”建设模式，具体实施方式是：将双接入投切柜上的保护监控单元与站内通信终端等通过网线连接，利用配电自动化已有的通信通道，采用104等协议将双接入投切柜相关信息上送至配电主站，通过主站监控双接入运行状况，采集的信息包括投切动作信号、双向负荷开关柜开关位置信号等，同时可扩展电压、电流的遥测采集。

宁波老城区有19 km2的区域已实现“三双+配电自动化”模式，主要在海曙核心示范区，涉及11个“三双”接线环、44条10 kV线路、102台配电变压器。通过开展“三双”接线建设，一方面充分发挥“三双”尤其是“双接入”就地快速投切带来的高可靠性效益，另一方面通过配电自动化加强对双接入投切柜的运行监控，提升动作可靠性。

4 供电可靠性分析

4.1 计算方法

本文采用故障模式后果分析法进行可靠性计算。故障模式后果分析法是利用元件的可靠性数据，在计算系统故障指标之前先选定合适的故障判据，然后根据判据将系统状态分为完好和故障两大类的一种检验方法。具体做法是建立故障模式后果表，查清每个基本故障事件及其后果，然后加以综合分析。该方法是以配电系统的元件组合关系、网架结构和运行特点为基础的，对分析不同接线模式的可靠性有较强的适应性。

系统可靠性的评估指标主要包括ASAI（系统平均用电有效度）、SAIFI（系统平均断电频率）、SAIDI（系统平均断电持续时间）等。本文采用SAIDI作为可靠性评估的主要参考指标。

式中：Ni为故障时受影响的用户数；Ui为停运时间。

4.2 典型参数

以图1为例，进行可靠性计算如下。

电缆发生故障的概率为0.05次/（公里·年），环网单元故障率为0.02次/（台·年）；线路的计划停电率为0.029次/（公里·年），环网单元的计划停电率为0.001 5次/（台·年）。计划停电时间为5 h，传统故障排查及隔离时间为0.75 h，故障修复时间为1.5 h，到达故障现场时间为0.25 h，半自动馈线自动化动作时间为8 min，“三双”自动投切柜的动作时间为15 s。同时，根据线路配电变压器实际总数，设定公用配电变压器与专用配电变压器比例为1∶1。具体参数如表1所示。

4.3 计算结果

本文主要考虑发生概率较高的几种“N-1”故障类型：一段主干电缆故障、开闭所一段母线故障、环网柜故障、分支线路故障、开闭所一段母线计划检修等。对于电缆网，由于电缆线路计划检修的停电影响较小，本次计算忽略不计。

各种典型模式的可靠性计算结果如表2所示。经计算，“三双”接线模式能大幅度提高供电可靠性，如：实现所有公用变压器和专用变压器双接入、理论供电可靠率可达99.999 8%。考虑到部分配电变压器双接入改造困难，无法实现故障的自动隔离和恢复供电，在宁波老城区已具备配电自动化的条件下实施局部“三双+配电自动化”方式，供电可靠率仍可达99.999 02%，有助于实现区域的高可靠性供电。

表1 可靠性计算典型参数设定

5 建设成效

宁波老城区通过开展“三双”接线建设，有效减少了用户平均故障停电时间，提升了供电可靠性，已建成区域中，A+区域（负荷密度大于等于30 MW/km2）用户平均故障停电时间由24 min减至4 min、A区域（市中心区或负荷密度大于15 MW/km2）用户平均故障停电时间由41 min减少到13 min；实现“双接入”的配电变压器故障恢复时间从20 min减至1 min以内，缩短91.4%。

表2 各种典型模式的供电可靠性

[1]郑贤舜，斯捷，陈小洁，等.“三双”接线模式下备自投的优化[J].浙江电力，2013，32（7）:9-11.

[2]李振坤，胡烈翔，杜海舟，等.基于“三双”模型的配电网规划辅助系统[J].上海电力学院学报，2003（8）:333-337.

[3]陈文高.配电系统可靠性实用基础[M].北京：中国电力出版社，1998.

[4]朱建宇.城市中压配电网接线模式对供电可靠性的影响分析[J].沿海企业与科技，2011（07）:100-102.

[5]朱涛，张晶，孙可.基于可靠性成本与效益的10 kV馈线分段开关优化配置研究[J].浙江电力，2014，33（8）: 19-21.

（本文编辑：徐 晗）

Analysis and Practice for High Reliability Oriented Three-double Connection Mode of Ningbo Distribution Network

ZHU Shengpan1，DAI Xiaohong1，ZHU Yiyong2，SU Yifang2
（1.State Grid Ningbo Power Supply Company，Ningbo Zhejiang 315200，China；2.State Grid Zhejiang Electric Power Company，Hangzhou 310007，China）

With the development of economy，users have higher requirement on reliability of power supply. Therefore，high reliability oriented connection mode of distribution networks can be better applied.The paper analyzes current situation of power grid in old quarter of Ningbo and puts forward the plan of implementing Three-double connection mode in the distribution automation range in old quarter of Ningbo in the light of main characters of Three-double connection of high-reliability distribution networks；furthermore，it analyzes level of power supply reliability.

old quarter；reliability；distribution automation；Three-double connection

TM732

B

1007-1881（2015）02-0030-03

2014-11-17

朱圣盼（1983），男，高级工程师，主要从事配电网建设与改造工作。