CN107565552A - 配电网“回”字型联络接线结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了配电网“回”字型联络接线结构，由于主要包括：四回一组交叉联络的接线方式，“回”字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。

Description

配电网“回”字型联络接线结构

技术领域

本发明涉及配电网接线技术领域，具体地，涉及配电网“回”字型联络接线结构。

背景技术

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，配电网中应用最广泛的单辐射接线，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图2所示，电缆网“2-1”环网接线，电缆线路“2-1”环网供电可靠性较高，结构相对简单，电网的管理和调度也容易实现，可以实现部分负荷的转供；其建设成本高于一般的架空线路，但是比起更为复杂电缆“3-1”环网，是比较经济的；在必要时可进行电网的升级改造，形成更复杂、供电可靠性更高的电网结构，适应负荷的不断增长，构建电缆网“2-1”环网接线应结合考虑区域电网规划，为今后将线路改造成“3-1”环网接线提供可能和便利。

其也有电缆线路普遍存在的问题，如电缆故障多为永久性故障，影响时间长，且线路埋于地下，为线路检修和恢复供电带来困难，在一定程度上影响了供电可靠性。电缆线路“2-1”环网容量利用相对较低，应按平均每回线路不超过50％额定载流量运行。

再比如，“3-1”环网接线，如图3所示，“3-1”环网突出优点供电可靠性很高，能够满足大部分中心城区和负荷密度极高的其它地区的供电要求；其负载率也明显高于“2-1”环网(每回线路不超过50％额定载流量运行)。但是，“3-1”环网的建设成本也是很高的；电网结构越复杂，线路的运行和管理也越困难，发生故障时，需要各分段开关、联络装置、保护系统配合，及时切除故障线路，保护装置的设计也更复杂一些。一旦某一路母线出现故障不能正常供电，选择哪里一路母线接入负荷，线路上联络点、分段开关配合，都会影响到恢复供电，延长停电时间，对配电自动化系统提出了更高的要求。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种配电网“回”字型联络接线结构，以实现供电可靠性高，负荷扩展性好，建设成本相对较低，便于运行和管理的配电网的优点，克服现有技术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。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种配电网“回”字型联络接线结构，主要包括：四路母线、线路联络开关、变电站出线开关和线路分段开关，母线A和母线B之间通过联络开关K1和K2连接，母线C和母线D之间通过联络开关K3和K4连接，母线A和母线C之间通过联络开关K1和K4连接，母线B和母线D之间通过联络开关K2和K3连接；变电站出线开关KA和线路分段开关A1串联设置在母线A和联络开关K1的连接线路上；变电站出线开关KB和线路分段开关B1串联设置在母线B和联络开关K2的连接线路上；变电站出线开关KC和线路分段开关C1串联设置在母线C和联络开关K4的连接线路上；变电站出线开关KD和线路分段开关D1串联设置在母线D和联络开关K3的连接线路上；在联络开关K1和K2之间的连接线路上，还串联设置多个线路分段开关；在联络开关K3和K4之间的连接线路上，还串联设置多个线路分段开关。

进一步地，在联络开关K1和K4之间的连接线路上还包括至少一个联络开关，相应的，在联络开关K2和K3之间的连接线路上还包括至少一个联络开关，K1和K4之间的连接线路上的联络开关与K2和K3之间的连接线路上的联络开关，一一对应连接。

进一步地，在联络开关K1和K4之间的连接线路上包括联络开关K5和K8，相应的，在联络开关K2和K3之间的连接线路上K6和K7，K5和K6通过线路连接，K8和K7通过线路连接，在K5和K6之间的连接线路上还串联设置多个线路分段开关，在K8和K7之间的连接线路上还串联设置多个线路分段开关。

进一步地，在联络开关K1和K2之间的连接线路上，还串联设置两个线路分段开关A2和B2；在联络开关K3和K4之间的连接线路上，还串联设置两个线路分段开关C2和D2；在K5和K6之间的连接线路上还串联设置两个线路分段开关E1和E2，在K8和K7之间的连接线路上还串联设置两个线路分段开关F1和F2。

进一步地，所述变电站出线开关为常闭开关，所述线路分段开关为常闭开关，所述线路联络开关为常开开关。

进一步地，所述母线A和母线C出线于相同变电站，所述母线B和母线D出线于相同变电站。

进一步地，所述母线A、母线B、母线C和母线D出线于不同的变电站。

本发明各实施例的配电网“回”字型联络接线结构，由于主要包括：四回一组交叉联络的接线方式，“回”字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。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

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

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有技术单辐射接线图；

图2为现有技术电缆网“2-1”环网接线图；

图3为现有技术“3-1”环网接线图；

图4为本发明配电网“四回一组”字型联络接线方式示意图；

图5为本发明配电网“回”字型联络接线方式示意图。

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。

本发明设计了一种供电可靠性高，负荷扩展性好，建设成本相对较低，便于运行和管理的配电网接线方式。它是“四回一组”接线方式的发展，适应更大范围配电网供电。

实施例一：

在图4中，“四回一组”接线其结构，包括四路母线、线路联络开关、变电站出线开关和线路分段开关，母线A和母线B之间通过联络开关K1和K2连接，母线C和母线D之间通过联络开关K3和K4连接，母线A和母线C之间通过联络开关K1和K4连接，母线B和母线D之间通过联络开关K2和K3连接；变电站出线开关KA和线路分段开关A1串联设置在母线A和联络开关K1的连接线路上；变电站出线开关KB和线路分段开关B1串联设置在母线B和联络开关K2的连接线路上；变电站出线开关KC和线路分段开关C1串联设置在母线C和联络开关K4的连接线路上；变电站出线开关KD和线路分段开关D1串联设置在母线D和联络开关K3的连接线路上；在联络开关K1和K2之间的连接线路上，还串联设置多个线路分段开关；在联络开关K3和K4之间的连接线路上，还串联设置多个线路分段开关。

实施例二：

以在联络开关K3和K4之间的连接线路上，还串联设置两个线路分段开关位例子，任一条数不限制。

该接线方式可扩展为“回”字型环网，如图5所示，(1)结构说明：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、母线C来自同一变电站，母线B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。如图2所示，母线A和母线B之间通过联络开关K1，K2连接，母线C和母线D之间通过联络开关K3，K4连接，母线A和母线C之间通过联络开关K1，K5，K8，K4连接，母线B和母线D之间通过联络开关K2，K6，K7，K3连接，形成“回”字型接线。

(1)配电网“回”字型接线原理说明及动作关系

正常情况下，母线A供电范围是从出现开关KA到联络开关K1处，母线B供电范围是从出现开关KB到联络开关K2处，母线C供电范围是从出现开关KC到联络开关K4处，母线D供电范围是从出现开关KD到联络开关K3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，可以断开出现开关KA，闭合联络开关K1、K2，负荷直接由母线B转供；可以断开开关KA，闭合联络开关K1、K5、K8、K4，由母线C转供；可以断开开关KA，闭合联络开关K1、K5、K8、K4、K3，由母线C、母线D共同转供；可以断开开关KA，闭合联络开关K1、K2、K6、K7、K3，由母线B、母线D共同转供。当线路A1—A2段出现故障时，断开A1、A2，闭合K2，隔离故障线路A1—A2段，非故障线路A2—K2由母线B转供；当线路A2—B2段出现故障时，断开A2、B2，闭合K1、K2、K5、K6，隔离故障线路A2—B2段，非故障线路E1—E2段由母线B供电。

(2)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：

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。

2)倒闸操作一次

母线A故障，断开开关KA、B2、C2，由母线D对线路KA—B2段、K2—C2段供电。

母线A故障，断开开关KA，闭合联络开关K1、K2，由母线B、母线C、母线D共同给KA—K1段供电。

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。

(3)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)。

表1配电网停电时间参数

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(Average interruption hours of customer，AIHC)，是判断供电可靠性的重要指标：

供电可靠率(Reliability on service，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：

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：

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。

(4)经济性分析

“回”字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较多，方便调度管理。

至少可以达到以下有益效果：

(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。

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.配电网“回”字型联络接线结构，其特征在于，包括四路母线、线路联络开关、变电站出线开关和线路分段开关，母线A和母线B之间通过联络开关K1和K2连接，母线C和母线D之间通过联络开关K3和K4连接，母线A和母线C之间通过联络开关K1和K4连接，母线B和母线D之间通过联络开关K2和K3连接；变电站出线开关KA和线路分段开关A1串联设置在母线A和联络开关K1的连接线路上；变电站出线开关KB和线路分段开关B1串联设置在母线B和联络开关K2的连接线路上；变电站出线开关KC和线路分段开关C1串联设置在母线C和联络开关K4的连接线路上；变电站出线开关KD和线路分段开关D1串联设置在母线D和联络开关K3的连接线路上；在联络开关K1和K2之间的连接线路上，还串联设置多个线路分段开关；在联络开关K3和K4之间的连接线路上，还串联设置多个线路分段开关。

2.根据权利要求1所述的配电网“回”字型联络接线结构，其特征在于，在联络开关K1和K4之间的连接线路上还包括至少一个联络开关，相应的，在联络开关K2和K3之间的连接线路上还包括至少一个联络开关，K1和K4之间的连接线路上的联络开关与K2和K3之间的连接线路上的联络开关，一一对应连接。

3.根据权利要求2所述的配电网“回”字型联络接线结构，其特征在于，在联络开关K1和K4之间的连接线路上包括联络开关K5和K8，相应的，在联络开关K2和K3之间的连接线路上K6和K7，K5和K6通过线路连接，K8和K7通过线路连接，在K5和K6之间的连接线路上还串联设置多个线路分段开关，在K8和K7之间的连接线路上还串联设置多个线路分段开关。

4.根据权利要求3所述的配电网“回”字型联络接线结构，其特征在于，在联络开关K1和K2之间的连接线路上，还串联设置两个线路分段开关A2和B2；在联络开关K3和K4之间的连接线路上，还串联设置两个线路分段开关C2和D2；在K5和K6之间的连接线路上还串联设置两个线路分段开关E1和E2，在K8和K7之间的连接线路上还串联设置两个线路分段开关F1和F2。

5.根据权利要求1或4所述的配电网“回”字型联络接线结构，其特征在于，所述变电站出线开关为常闭开关，所述线路分段开关为常闭开关，所述线路联络开关为常开开关。

6.根据权利要求5所述的配电网“回”字型联络接线结构，其特征在于，所述母线A和母线C出线于相同变电站，所述母线B和母线D出线于相同变电站。

7.根据权利要求5所述的配电网“回”字型联络接线结构，其特征在于，所述母线A、母线B、母线C和母线D出线于不同的变电站。