CN105576811A - 采用四回一组交叉联络接线的配电网 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用四回一组交叉联络接线的配电网，包括四路母线、四条供电线路、四个出线开关、四个联络开关和4N个分段开关，四个出线开关分别设置在四条供电线路上，且每个出线开关均设置在供电线路的近母线端，母线A和母线B之间通过联络开关K1连接，母线C和母线D之间通过联络开关K2连接，母线A和母线D之间通过联络开关K4连接，母线B和母线C之间通过联络开关K3连接，且连接母线A和母线D的第一连接线与连接母线B和母线C的第二连接线交叉跨越且不联通，每条供电线路上均设置N个分段开关，四个联络开关为常开开关，4N个分段开关为常闭开关。实现供电可靠性高，负荷扩展性好，建设成本廉价且便于运行和管理的优点。

Description

采用四回一组交叉联络接线的配电网

技术领域

本发明涉及电力领域，具体地，涉及一种采用四回一组交叉联络接线的配电网。

背景技术

目前，国内各地区配电网的结构比较繁杂，配电网常见的接线方式有：单辐射形、双辐射形、单环网和多段多联络，还有1/3或1/4环网。目前的配电网接线方式大都存在两大极端：1、配电网的接线方式过于简单，备用电源少，供电可靠性不高；2、配电网接线过于复杂，电网建设成本高，不便于调度管理，负载率低，造成了电力设备的浪费。

现有的配电网的接线方式，常常不能同时满足配电网建设经济性和供电可靠性。结构相对简单的配电网接线方式，建设成本较低，供电可靠性一般不高；接线方式比较复杂的配电网，建设和维护成本很高，而且存才电力设备未能得到充分运用的情况，造成了资源的浪费。

如图1所示的配电网单辐射接线，该接线方式的配电线路，只有一路进线母线，其优点是扩展性好，负荷可以在电力线路上沿线接入，工程造价低。然而，其供电可靠率较低，故障影响范围较大，在没有备用电源或者供电线路的情况下，一旦发生故障，将会造成部分线路停电，当故障发生在靠近电源侧，甚至可以引起整条线路停电；线路转供率低，单辐射线路一般没有联络开关、联络线与其他线路形成联络，供电负荷不易转供出去，在一定程度上降低配电网的转供电率(中压线路可转供电率＝可转供线路总回数/线路总回数×100％)；单辐射线路负载率较高，随着负荷的增长，配电线路不断扩展，容易发生过载现象，必要时需更换供电变压器。

配电网接线比较复杂的比如：电缆网双环网接线，如图2所示：

双环网接线方式类似单环网接线方式的组合，可以为每个用户提供两路电源，并且每路电源都有两路进线，当任一段电缆线路或环网单元发生故障或检修时，通过倒闸操作，可保障用户不间断供电。

供电可靠性高，不足之处是投资高，每个用电户都需要单独建设配电柜，增加了电网的建设费用，且容量利用率也很低，其四路母线有两路母线要作为备用电源，为保证供电可靠性，一般情况下不可以供电，其电力容量的利用率仅为50％(按照N-1原则计算)。

再比如，常见的N供一备接线，如图3所示：

N供一备接线方式，就是指N条电缆线路连成电缆环网，其中有一条线路作为公共的空载备用线路，作为电网的冗余设备存在，其它线路作为主要的供电线路，可以满负荷供电。当其中某条运行线路出现故障时，由备用线路继续对故障线路上的负荷供电。图3中母线Ⅲ为备用电源。

随着“N”值的不同，其接线的供电容量、可靠性和负载率均有所不同。其中以“三供一备”和“四供一备”接线方式应用较多，负载率分别为75％和80％。这种接线方式的优点是：供电可靠性有了一定提高，但是工程造价大大增加了，有一条线路作为公共的空载备用线路，作为电网的冗余设备存在，正常情况下是不能对线路供电的，造成了电力设备的浪费，且当两路电力线路出线故障时，很难保证负荷的正常供电。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种采用四回一组交叉联络接线的配电网，以实现供电可靠性高，负荷扩展性好，建设成本廉价且便于运行和管理的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种采用四回一组交叉联络接线的配电网，包括四路母线、四条供电线路、四个出线开关、四个联络开关和4N个分段开关，所述四路母线分别为母线A、母线B、母线C和母线D，所述四条供电线路分别为第一供电线路、第二供电线路、第三供电线路和第四供电线路，所述第一供电线路与母线A连接，所述第二供电线路与母线B连接，所述第三供电线路与母线C连接，所述第四供电线路与母线D连接，所述四个联络开关分别为联络开关K1、联络开关K2、联络开关K3和联络开关K4，所述四个出线开关分别设置在四条供电线路上，且每个出线开关均设置在供电线路的近母线端，所述母线A和母线B之间通过联络开关K1连接，所述母线C和母线D之间通过联络开关K2连接，所述母线A和母线D之间通过联络开关K4连接，所述母线B和母线C之间通过联络开关K3连接，且连接母线A和母线D的第一连接线与连接母线B和母线C的第二连接线交叉跨越且不联通，每条供电线路上均设置N个分段开关，所述四个联络开关为常开开关，所述4N个分段开关为常闭开关。

优选的，所述四路母线分别与四个变电站连接。

优选的，所述母线A和母线B均与第一变电站连接，所述母线C和母线D均与第二变电站连接。

优选的，所述N为2，且8个分段开关分别为分段开关A1、分段开关A2、分段开关B1、分段开关B2、分段开关C1、分段开关C2、分段开关D1和分段开关D2，所述分段开关A1和分段开关A2设置在第一供电线路上，所述分段开关B1和分段开关B2设置在第二供电线路上，所述分段开关C1和分段开关C2设置在第三供电线路上，所述分段开关D1和分段开关D2设置在第四供电线路上。

优选的，所述分段开关A1和分段开关A2之间的节点与第一连接线的一端连接，所述分段开关D1和分段开关D2之间的节点与第一连接线的另一端连接，所述分段开关B1和分段开关B2之间的节点与第二连接线的一端连接，所述分段开关C1和分段开关C2之间的节点与第二连接线的另一端连接，且所述联络开关K3设置在第一连接线上，所述联络开关K4设置在第二连接线上。

优选的，所述四个出线开关分别为：出线开关KA、出线开关KB、出线开关KC和出线开关KD，所述出线开关KA设置在第一供电线路上，所述出线开关KB设置在第二供电线路上，所述出线开关KC设置在第三供电线路上，所述出线开关KD设置在第四供电线路上。

优选的，正常情况下，母线A供电范围是从出线开关KA到联络开关K1处，母线B供电范围从出线开关KB到联络开关K1处，母线C供电范围从出线开关KC到联络开关K2处，母线D供电范围从出线开关KD到联络开关K2处；

四个联络开关正常情况下均是断开的，当四路母线和四条供电线路中的部分母线或供电线路出现故障时，通过断开分段开关和闭合联络开关，进行倒闸操作，恢复线路正常供电。

本发明的技术方案具有以下有益效果：

(1)四回一组交叉联络配电网的供电可靠性高。

(2)线路负载率高，设备利用率高，不需要额外增加备用母线，减少了建设成本。

(3)线路的负荷转供途径较多，调度管理灵活。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为现有单辐射接线配电网的结构示意图；

图2为现有电缆网双环网接线方式示意图；

图3为电缆网三供一备接线示意图；

图4为本发明实施例所述的采用四回一组交叉联络接线的配电网的结构示意图。

图中，■表示变压器出线开关(常闭)，●表示常闭开关，○表示常开开关。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

一种采用四回一组交叉联络接线的配电网，包括四路母线、四条供电线路、四个出线开关、四个联络开关和4N个分段开关，所述四路母线分别为母线A、母线B、母线C和母线D，所述四条供电线路分别为第一供电线路、第二供电线路、第三供电线路和第四供电线路，所述第一供电线路与母线A连接，所述第二供电线路与母线B连接，所述第三供电线路与母线C连接，所述第四供电线路与母线D连接，所述四个联络开关分别为联络开关K1、联络开关K2、联络开关K3和联络开关K4，所述四个出线开关分别设置在四条供电线路上，且每个出线开关均设置在供电线路的近母线端，所述母线A和母线B之间通过联络开关K1连接，所述母线C和母线D之间通过联络开关K2连接，所述母线A和母线D之间通过联络开关K4连接，所述母线B和母线C之间通过联络开关K3连接，且连接母线A和母线D的第一连接线与连接母线B和母线C的第二连接线交叉跨越且不联通，每条供电线路上均设置N个分段开关，所述四个联络开关为常开开关，所述4N个分段开关为常闭开关。

其中，四路母线分别与四个变电站连接。或者，母线A和母线B均与第一变电站连接，母线C和母线D均与第二变电站连接。

优选的，N为2，且8个分段开关分别为分段开关A1、分段开关A2、分段开关B1、分段开关B2、分段开关C1、分段开关C2、分段开关D1和分段开关D2，分段开关A1和分段开关A2设置在第一供电线路上，分段开关B1和分段开关B2设置在第二供电线路上，分段开关C1和分段开关C2设置在第三供电线路上，分段开关D1和分段开关D2设置在第四供电线路上。

分段开关A1和分段开关A2之间的节点与第一连接线的一端连接，分段开关D1和分段开关D2之间的节点与第一连接线的另一端连接，分段开关B1和分段开关B2之间的节点与第二连接线的一端连接，分段开关C1和分段开关C2之间的节点与第二连接线的另一端连接，且联络开关K3设置在第一连接线上，联络开关K4设置在第二连接线上。

四个出线开关分别为：出线开关KA、出线开关KB、出线开关KC和出线开关KD，出线开关KA设置在第一供电线路上，出线开关KB设置在第二供电线路上，出线开关KC设置在第三供电线路上，出线开关KD设置在第四供电线路上。

正常情况下，母线A供电范围是从出线开关KA到联络开关K1处，母线B供电范围从出线开关KB到联络开关K1处，母线C供电范围从出线开关KC到联络开关K2处，母线D供电范围从出线开关KD到联络开关K2处；

四个联络开关正常情况下均是断开的，当四路母线和四条供电线路中的部分母线或供电线路出现故障时，通过断开分段开关和闭合联络开关，进行倒闸操作，恢复线路正常供电。

如图4所示，该接线方式可以是架空线路，也可以选择电缆线路供电。线路共有四路母线进行供电，一般情况下母线A和母线B来自同一变电站，母线C和母线D来自另一个变电站，对于特别重要的负荷，可以四条母线都来自不同的变电站，以进一步提高线路的供电可靠性。四条母线分别给一段线路供电，每条母线的供电线路被开关分成多段，一般情况下是三段，用来隔离故障线路，保证正常线路正常供电，当供电线路较长，供电半径较大时，可以是四分段。母线A和母线B之间通过联络开关K1连接，母线C和母线D之间通过联络开关K2连接，母线A和母线D之间通过联络开关K4连接，母线B和母线C之间通过联络开关K3连接,，联络线L1—L4、L2—L3之间交叉跨越，是不联通的，以保证供电线路相互不受影响。

正常情况下，母线A供电范围是从出线开关KA到联络开关K1处，母线B供电范围是从出线开关KB到联络开关K1处，母线C供电范围是从出线开关KC到联络开关K2处，母线D供电范围是从出线开关KD到联络开关K2处。

联络开关正常情况下是断开的，当某些母线和供电线路出现故障时，可以通过断开分段开关和闭合联络开关，进行倒闸操作，恢复线路正常供电。例如：母线A出现故障，不能供电时，可以断开出线开关KA，闭合联络开关K1，负荷直接由母线B转供；也可以断开出线开关KA和开关A2，闭合联络开关K1和开关K4，由母线B对线路A2—K1段供电，由母线D对线路KA—A2段供电。当线路A1—A2段出现故障时，断开开关A1和出线A2，闭合开关K1，隔离故障线路A1—A2段，由非故障线路A2—K1由母线B转供。

负载率分析：

负载率一般指某供电区域的总的供电负荷与其变电设备额定总容量的比值，配电网的负载率也可以表示为平均每回线路的工作载流量与额定载流量的比值。据统计，德国、法国、日本以及北美配电网的负载率一般维持在60％至70％，远高于我国配电网的平均水平，但其配电网供电可靠性水平处于世界前列。因此，将配电网的负载率维持合理水平，并与恰当的接线方式相结合，对提高配电网的供电可靠性具有十分重要的意义。

配电网的规划、调度和建设通常遵循“N-1”安全准则。“N-1”安全准则是通过调整电网的接线方式和控制电网正常运行时的最高负载率Tmax达到的。配电网多为多分段、多连接开式网络，为了隔离故障，保证非故障段的正常供电，线路正常运行时的最大负载率应控制为：

$G=\frac{KP-M}{P}\×100\%$

其中，G为线路负载率；K为线路短时允许过载率，一般取1.0～1.3，为保证电网运行的最大安全系数，取K＝1；P为线路额定容量(kW)；M为线路备用容量(kW)，即邻近线路故障停运时可能转移的最大负荷。

四回一组交叉联络接线图4所示，分段开关分别将线路A、B、C、D分成三段，设每段用电负荷为P，正常情况下，四路母线供电容量均为3P。

当母线出现故障时，线路需要转供的负荷最大，假设母线A发生故障，有以下两种情况：

1)不进行倒闸操作直接转供：

母线A故障，断开出现开关KA，闭合联络开关K1，负荷直接由母线B转供。母线B需要的备用容量为3P，额定容量为6P。

$G_B=\frac{6P-3P}{6P}\×100\%=50\%;$

2)倒闸操作一次：

母线A故障，断开开关KA和A2，闭合联络开关K1和K4，由母线B对线路A2—K1段供电，由母线D对线路KA—A2段供电。

$G_B=\frac{4P-P}{4P}\×100\%=75\%;$

$G_D=\frac{5P-2P}{5P}\×100\%=60\%;$

由此可知：该接线方式下，配电网可以进行负荷转供，在非故障母线之间进行必要的倒闸操作，可以有效提高线路的负载率，减少备用容量，提高设备利用率，提高配电网建设的经济性。

供电可靠性：因为母线A、B、C、D的供电线路是对称的，所以只需要分析每一条母线的供电可靠性。对国内大部分地区配电网的故障统计数据和国家电力部门相关标准规范，总结出配电网中单母线、双母线、架空线路、电缆线路、配电柜年平均停电时间参数，并结合了我国各地配电网统计数据，进行了修正，得到表1。(各地可以根据具体情况，对数据进行进一步修正)。

分类	λ	r	t
				架空线	0.19851	7.033
电缆	0.06493	8.843
				单母线			0.1667
双母线			0.0833
				配电柜	0.07492	7.333

表1、配电网停电时间参数。

表1中：λ—以年为单位统计的每公里线路或单台设备的停电率，包括计划停电和故障停电。单位：次/km×年或次/台×年。

r—线路或设备故障的平均停电时间，单位：小时；

t—电源故障年均停电时间，包括单电源停电时间和双电源停电时间双电源停电时间，计算单位：小时。

用户平均停电时间(Averageinterruptionhoursofcustomer，AIHC)，是判断供电可靠性的重要指标：

电可靠率(Reliabilityonservice，RS)。在统计期内，对用户有效供电时间总小时数与统计期间小时数的比值，记作RS，即：

设统计的时间(小时数)与统计的用户数之积为户时数，由A表示。统计期间总的户时数：

A_N＝365×24×N＝8760×N，

N为整个线路的用户数。假设线路长度为L(公里)，线路负荷平均分布，每公里线路用户数为Ni，则N＝Ni×L。

用户停电时间可以由用户停电户时数表示：

A＝∑λ×r×Li×Ni+tNq，

其中：Li—故障线路的长度，单位：公里；

Nq—因电源故障受影响的用户数。

将不同接线方式的停电时间分成：线路故障(包括计划检修和维护)引起的停电时间、电源故障(包括计划检修和维护)导致的停电时间，分别以A1、A2表示。

假设配电网采用了架空线路，母线A的供电线路上均匀分布着N个用电户。线路被分成了三段，每段分别发生停电故障时，受影响的用户为N/3，而另外2N/3的用户通过闭合联络开关继续供电，停电户时数为L×N×λ₁×r/9。母线停电时，线路可以通过负荷转供继续供电，用户停电时间很短，等于线路倒闸操作的时间，可以忽略；但当两路母线出现故障时，线路不能正常供电，仍然设L＝3km，可得：

$A=A_1+A_2=\frac{3\×3\×N\×0.19831\×7.033}{9}+0.0833\×N=1.4780\×N,$

因此，用户平均停电时间：1.4780h/年。

四回一组接线的供电可靠率RS为：

$RS=(1-\frac{A}{8760\×N})\×100\%=99.983\%,$

该接线方式的架空线路的供电可靠性满足了国内配电网对供电可靠率“三个九”的要求，即供电可靠率在99.9％以上，当线路采用电缆供电时供电可靠率会更高，可靠率在99.99％以上。

经济性分析：四回一组交叉联络接线不需要另外假设备用母线，每条母线在正常情况下，都在对负荷供电，只需要在母线上留有一定的备用容量，大大减少了建设成本，而且线路的负荷转供途径较多，方便调度管理。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种采用四回一组交叉联络接线的配电网，其特征在于，包括四路母线、四条供电线路、四个出线开关、四个联络开关和4N个分段开关，所述四路母线分别为母线A、母线B、母线C和母线D，所述四条供电线路分别为第一供电线路、第二供电线路、第三供电线路和第四供电线路，所述第一供电线路与母线A连接，所述第二供电线路与母线B连接，所述第三供电线路与母线C连接，所述第四供电线路与母线D连接，所述四个联络开关分别为联络开关K1、联络开关K2、联络开关K3和联络开关K4，所述四个出线开关分别设置在四条供电线路上，且每个出线开关均设置在供电线路的近母线端，所述母线A和母线B之间通过联络开关K1连接，所述母线C和母线D之间通过联络开关K2连接，所述母线A和母线D之间通过联络开关K4连接，所述母线B和母线C之间通过联络开关K3连接，且连接母线A和母线D的第一连接线与连接母线B和母线C的第二连接线交叉跨越且不联通，每条供电线路上均设置N个分段开关，所述四个联络开关为常开开关，所述4N个分段开关为常闭开关。

2.根据权利要求1所述的采用四回一组交叉联络接线的配电网，其特征在于，所述四路母线分别与四个变电站连接。

3.根据权利要求1所述的采用四回一组交叉联络接线的配电网，其特征在于，所述母线A和母线B均与第一变电站连接，所述母线C和母线D均与第二变电站连接。

4.根据权利要求2或3所述的采用四回一组交叉联络接线的配电网，其特征在于，所述N为2，且8个分段开关分别为分段开关A1、分段开关A2、分段开关B1、分段开关B2、分段开关C1、分段开关C2、分段开关D1和分段开关D2，所述分段开关A1和分段开关A2设置在第一供电线路上，所述分段开关B1和分段开关B2设置在第二供电线路上，所述分段开关C1和分段开关C2设置在第三供电线路上，所述分段开关D1和分段开关D2设置在第四供电线路上。

5.根据权利要求4所述的采用四回一组交叉联络接线的配电网，其特征在于，所述分段开关A1和分段开关A2之间的节点与第一连接线的一端连接，所述分段开关D1和分段开关D2之间的节点与第一连接线的另一端连接，所述分段开关B1和分段开关B2之间的节点与第二连接线的一端连接，所述分段开关C1和分段开关C2之间的节点与第二连接线的另一端连接，且所述联络开关K3设置在第一连接线上，所述联络开关K4设置在第二连接线上。

6.根据权利要求5所述的采用四回一组交叉联络接线的配电网，其特征在于，所述四个出线开关分别为：出线开关KA、出线开关KB、出线开关KC和出线开关KD，所述出线开关KA设置在第一供电线路上，所述出线开关KB设置在第二供电线路上，所述出线开关KC设置在第三供电线路上，所述出线开关KD设置在第四供电线路上。

7.根据权利要求6所述的采用四回一组交叉联络接线的配电网，其特征在于，正常情况下，母线A供电范围是从出线开关KA到联络开关K1处，母线B供电范围从出线开关KB到联络开关K1处，母线C供电范围从出线开关KC到联络开关K2处，母线D供电范围从出线开关KD到联络开关K2处；

四个联络开关正常情况下均是断开的，当四路母线和四条供电线路中的部分母线或供电线路出现故障时，通过断开分段开关和闭合联络开关，进行倒闸操作，恢复线路正常供电。