高压配电网网架结构优化的分析探讨

2019.10设计研发高压配电网网架结构优化的分析探讨马清（广东电网有限责任公司珠海供电局，广东珠海，519000）摘要：本文从一起因110kV母线失压导致局部区域供电全停的案例出发，对该区域高压配电网络进行网架结构优化分析，以提高城市供电可靠性。关键词：高压配电网；网架结构；优化；可靠性Analysis and Discussion on Structural Optimization of High Voltage Distribution NetworkMa Qing（Zhuhai Power Supply Bureau, Guangdong Power Grid Co., Ltd.，Zhuhai Guangdong，519000）Abstract:Starting from a case of power supply outage in a local area caused by 110 kV bus voltage loss, this paper carries out an optimization analysis of the grid structure of the regional high-voltage distribution network in order to improve the reliability of urban power supply.Keywords:high voltage distribution network;grid structure;optimization; reliability0 前言

据电力部门统计，全国发电量的85%经由35~110kV高可见高压配电网的重要性。某市某区压配电网送给用户[1]，

域发生一起110kV母线失压导致该区域供电全停的事件，本文透过事件看到该区域高压配电网络的薄弱环节，从电网架构方面进行分析，希望通过优化电网网架结构以避免类似事件再次发生。

220kV变电站甲110kV 1M母线检修，110kV 2M母线因故发生失压事件，导致以变电站甲为电源的配电站a，b，c，d，e均失压，且因10kV电网无法转供负荷，导致负荷损失严重，社会影响较大。

2 故障原因分析

故障区域的高压配电网大量采用了双回辐射接线方式，变电站a，b，c，d，e只有一个电源即变电站甲，若电源站甲110kV母线失电，则变电站a，b，c，d，e负荷全部损失，运行不灵活，供电可靠性较低。反观变电站f，g未失压原因，当它们在失去电源站甲的情况下，可由电源站乙持续供电，保证了供电持续可靠。

双回辐射接线方式常作为过渡接线或低负荷密度区域目标接线。在该区域，电源站甲周围属于高密度负荷区，采用

1 故障案例

故障区域电网接线方式如图1所示。

ab甲ecd：220kV变电站：110kV变电站fg乙双回辐射接线方式，显然是不合理的。该区域高压配电网双回辐射接线方式成为了电网的薄弱环节，并成为导致此次区域供电全停事件的重要因素。

3 针对高压配电网架构优化措施

3.1 高压配电网典型接线方式

：110kV线路高压配电网的典型接线方式有辐射型、双T、三T、双侧电源不完全双回链式及双侧电源完全双回链式。实际应用中通常由以上几种接线方式组合构成。3.1.1 双回辐射型

如图2、图3所示，该类接线方式简单实用，串接的站电脑应少于2个，变电站可采用内外桥接线或单母分段，满足N-1安全准则。但仅有一个电源，运行不灵活，供电可靠性较低。常作为过渡接线或低负荷密度区域目标接线。

图1 某区域电网架构图

其中：变电站甲、乙为220kV变电站，为电源站。变电站a，b，c，d，e，f，g均为110kV变电站，为配电站，均连接于220kV变电站的两条110kV母线。变电站a，b，c，d，e是以变电站甲为中心的双回辐射型接线，变电站f，g是连接于变电站甲、乙之间的双T型接线。

5设计研发图2 一站两变图3 两站两变3.1.2 T型接线如图4和图5所示，分别为双T、三T接线。该类接线所串接的站点不应超过2个，变电站常采用单元接线或内外桥接线。满足N-1安全准则。但电源只有一个，运行不灵活。适合输送容量小或可靠性要求不高的区域，常作为过渡接线。

图4 两站两变

图5 两站三变

双侧电源三T接线如图6所示。该接线方式变电站多采用单元接线，满足N-1安全准则。供电可靠性较高，运行方式灵活，变电站可用容量及线路利用率为67%，常用来充当两座220kV电源站之间的强联络，适用于负荷密度较高、可靠性要求较高且供电通道紧张的中心城区。3.1.3 链式接线

典型双侧电源不完全双回链式接线方式如图7所示。变电站常采用单母分段接线，满足N-1安全准则，但母线穿流功

62019.10率较大。供电可靠性较高，适用于两座220kV电源站之间需要强联络，且运行方式经常发生较大变化的区域。图6 三站三变图7 两站两变典型双侧电源完全双回链式如图8所示。该方式串接的站点以2-3个为宜，变电站多采用单母分段接线，满足N-1-1安全准则，但母线穿流功率较大。供电可靠性非常高，常作为两座220kV电源站之间需要强联络，且运行方式经常发生较大变化的区域的目标接线。

图8 二(三)站三变

3.2 典型目标接线方式分析比较

表1列出110kV高压配电网推荐接线方式。大部分城市110kV电网远期目标接线方式应以三T接线和双回链式接线为主。本文主要讨论该两种接线方式。

表1 110kV配电网网架结构接线推荐表[2]供电区链型接线

T型接线

过渡接线目标接线

过渡接线目标接线单侧电源三T

B类

/

/

单侧电源双T

双侧电源完全

双回辐射

三T

双侧电源不完全

双侧电源完全C类

双回辐射

双回链、双侧电单侧电源双T

源完全双回链、双回辐射三T双侧电源双回辐射完全双T双侧电源不完全

双侧电源完全D类

双回辐射

双回链、双侧电双回辐射单

源完全双回链、侧电源双T三T双侧电源双回辐射完全双T

双侧电源不完全E类

单回辐射双回链、双侧电

源完全双回链、/

/

双回辐射

2019.103.2.1 负荷分布模型鉴于电源站220kV地理位置、负荷分布及配电网总体规划布局等因素各有差异，电源站所供110kV配电站的排列布局也不尽相同，大体分为如下两种负荷分布模型。3.2.1.1 均匀分布在中心城区，供电负荷密度较高，一般分布较为均匀，110kV配电站通常呈面状均匀分布,而220kV电源站常位于中心。因此对中心城区一般建立均匀分布分析模型。3.2.1.2 条状分布由于受特殊地形及经济发展影响，供电负荷呈条状分布。此时220kV电源站位于两端，110kV配电站位于其中间，呈条状排列布局。因此对这类地区一般建立条状分布分析模型。3.2.2 可靠性的分析比较3.2.2.1 可靠性的定性分析典型接线方式可靠性分析主要体现在故障转供电能力上。因此，本文主要基于一回线路停运引起的负荷转移和元件故障率两个方面来对典型接线方式的可靠性进行定性分析。（1）不损失负荷方面典型三T接线，单回110kV出线带3台主变，双侧电源供电，正常时一侧送电，另一侧断开电源。当不考虑10kV转供能力及110kV侧扩大桥接线时，那么当一回线路停运时，其所接入的主变将停运，需在受端变电站内进行适当的操作或配置备自投，把负荷转移到其它两台变压器。若变压器取低负荷率（3台变压器负荷率为67%），此时正常运行变压器负荷率为100%，不损失负荷。如果变压器取高负荷率（3台变压器负荷率为87%），则此时正常运行变压器负荷率为130%，可运行2小时，若10kV电网转供负荷不及时，将损失23%的负荷。而双回链式接线，采用单母分段，一般开环运行。当一回线路停运时，不损失负荷，满足N-1安全准则。当一侧的2回线路停运,即N-2时，对侧2回线路自动投入，在首端线路截面足够大时，均不损失负荷。

（2）元件故障率方面

双侧电源三T接线，在元件故障率确定的条件下，系统串联元件越多，故障概率就越大，系统可用率就越低。正常运行时为单侧供电，其负荷点的故障率均与单侧电源相同，未发生任何变化。但负荷点的每次故障平均停电持续时间及平均停电时间将会缩短，其缩短程度取决于另一侧电源倒闸操作时间。三T接线的元件较为简单，无母线，开关也较双回链式接线少，因此其元件故障率较双回链式接线低。而双回链式接线的元件较三T接线的复杂，母线、开关较三T接线多，因此其元件故障率较三T接线高。

3.2.2.2 可靠性的定量评估

通过ASAI系列指标评估给出配电网可靠性计算模型，结合年平均故障率与故障平均修复时间统计结果进行分析计算，计算可得采用圆形均匀分布和圆形条状分布供电模型时，在Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ四类负荷密度下不同线路类型（架空线和电缆）两种典型接线方式的可靠性计算结果，如图9、图10所示。

由图可知，随着负荷密度的增大，供电半径减小，线路

设计研发10.99995性0.9999架空线三T靠0.99985架空线链式可0.9998电缆三T电电缆链式供0.999750.99970.9996505101520253035D类C类B类A类负荷密度(MW/km2)图9 均匀供电模型下不同负荷密度的可靠性越短，总故障率减小。在不同供电模型情况下，均匀供电模型的可靠性相比条状供电模型的可靠性要高。在不同线路类型下，电缆铺设的可靠性要高于架空线路。在不同典型接线方式下，无论采用哪种供电模型，双回链式接线的可靠性都高于三T接线方式。10.999950.9999性架空线三T靠0.99985架空线链式可0.9998电缆三T电0.99975电缆链式供0.99970.999650.999605101520253035D类C类B类A类负荷密度(MW/km2)图10 条状供电模型下不同负荷密度的可靠性

3.3 故障区域电网架构优化

通过三T接线和双回链式接线的可靠性评估，结合城市配电网的特征，市区属负荷密度高（A、B类）、供电通道紧张的区域，负荷为均匀分布模型，此时侧重考虑线路可靠性，宜采用电缆线路，故市区高压配电网推荐采用电缆三T接线方式；郊区属负荷密度中低（C、D类）的区域，因地理位置或经济发展因素，负荷多为条状分布模型，此时侧重考虑到线路成本，宜采用架空线路，故郊区高压配电网推荐采用架空线路的双回链式接线方式。结合故障区域的地理位置——属中心城区，负荷情况——属均匀分布的B类负荷区，故推荐该区域高压配电网目标接线采取电缆三T接线方式。因现有负荷密度未达顶峰，ab甲乙ef丙：220kV变电站：110kV变电站：110kV线路：110kV线路（扩建）图11 某区域优化后的电网架构图

（下转第13页）

72019.10设计研发传感器中的数据，经过日历程序计算，得到当前的日期、时开始ATS52初始化LCD1602初始化间、温度等信息。按键扫描程序每隔50ms扫描检测按键的状态，如按键未按下，则在液晶显示器中显示时间等信息；如按键按下，则根据按键的功能修改相应的变量，然后再进行日历程序计算，得到相应的日历信息，发送给液晶显示屏完成显示。4 结语读取DS1302读取DS18B20本次设计利用了ATS52单片机，实现了电子钟的时间、日期、温度显示，同时具有闹钟、整点报时和红外遥控功能。该电子钟价格低廉、使用领域广且可以无线遥控，产品的精确度可以满足正常生活需求。按下按键状态未按下参考文献[1]李明娟.基于单片机和手机WiFi的遥控电子时钟设计[J].滨州学院学报,2016,32（04）:84-87.[2]黄仕凰,林炜滨.基于单片机的遥控电子钟系统的设计[J].实验科学与技术,2014,12(04):62-.[3]洪树亮,王富强,刘军伟.基于单片机红外遥控多功能电子钟设计[J].电子科技,2015,28(05):85-86.修改变量日历程序计算LCD1602显示图3 软件主程序流程图计和硬件电路起来，共同实现遥控电子钟的功能。图3所示为软件主程序流程图。

程序开始运行时，需要对单片机的各个引脚、液晶显示模块进行初始化。初始化完成后，程序读取时钟芯片和温度

作者简介陈瞳（1988.3--），女，汉族，山西临县人，太原工业学院，工学

硕士，工程师，从事网络系统维护，传感器研究。

（上接第7页）

故可采用双T接线进行过渡，待负荷密度攀升后，最终采取三T接线方式。因电源点不够，考虑增加电源站丙。优化后的网络构架参考图11所示。

参考文献

[1]陈章潮,程浩忠.城市电网规划与改造[M].北京:中国电力出版社,2007:13.

[2]马清.珠海110kV高压配电网接线方式研究[D].广州：

华南理工大学电气学院,2014.

[3]张雷.电网可靠性评估模型及其在高压配电网中的应用

[J].电子制作,2013(22):63.

4 结束语

本文从一起城市局部供电全停事件出发，对其高压配电网架构薄弱环节展开分析，提出网架结构优化方案。通过对典型三T接线和双回链式接线两种目标接线方式进行可靠性评估，对不同负荷类型，不同地理特征的区域推荐合适的接线方式。

（上接第9页）

（2）功率计算类故障

如将TL431中功率为1W的R1电阻更换成1/8W电阻，则电路工作极不稳定。

（3）焊接类故障

如将电路中某元器件虚焊，则电路不能正常工作，如将LM393的上拉电阻R10虚焊，则比较器无法正常工作。

电子技术知识点有机结合起来，为参赛选手的日常训练提供了有效指导，也为同类院校的参赛选手提供了有价值的参考。

参考文献

[1]何宾.模拟电子系统设计指南[M].化学工业出版社,2018,8.

[2]徐萍.模拟电子技术基础[M].西安电子科技大学出版

社,2017,9.

[3]林瑜筠.区间信号自动控制[M].中国铁道出版社,2014,11.[4]周润景. Altium Designer原理图与PCB设计[M].电子

工业出版社,2015,9.

4 结论

该电路参照大赛赛项规程，将电阻、电容、电感、电源电路、比较器、放大器、光耦、电子继电器、二极管、三极管等相关

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