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摘要：潞城供电支公司坚持“以坚强为基础，智能为特征”的总体要求，以《配电自动化技术导则》、《农村配网自动化典型设计规范》为指导，通过对潞城市区电网结构、负荷密度的分析与研究，建设与潞城市发展定位相匹配的配网自动化工程，以一次网架和设备为基础，以配电自动化系统为核心，利用多种通信方式、实现对城区配电线路的监测与控制、配电系统的科学管理；为满足以上目的必须配套改造电网一次系统，建立网格式电网结构，导线满足互供要求，为国网公司确定适合城区负荷在1万千瓦至2万千瓦之间，有进一步发展裕度的电网规模的县城配电网智能化改造建立成功的典型模式。
关键词：坚强为基础；智能为特征；一次系统改造
作者简介：王磊（1972-），男，山西武乡人，山西省电力公司长治潞城供电支公司副科长，助理工程师。（山西 潞城 047500）付鹏（1974-），
男，山西长治人，山西省电力公司长治沁县供电支公司副经理，政工师。（山西 沁县 046011）
中图分类号：TM715 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）24-0096-02
一、潞城市概况及电网概况
1.潞城市概况
潞城市地处山西省东南部，太行山西麓，上党盆地东北边缘，面积615平方公里。潞城市是长治市唯一的县级市，全市设7个乡镇，2个办事处，206个行政村，总人口21万。
2.潞城电网概况
潞城供电支公司是隶属于山西省电力公司管辖的支公司级单位，年平均售电量4.5亿kWh。全年最大负荷7.5万kW。县级城网主要由110kV潞城站、闫李庄站、微子镇站的4条10kV线路向城内的两座10kV开闭所供电（潞华、学府街），再由开闭所7条线路向城区供电。目前，10kV潞华开闭所的10kV出线有城南534、中华535、部队536、南华539线路等，共有配变160/29.815MVA。10kV学府街开闭所的10kV出线有学府街831、环东路832、文体835等，共有配变13台/3.115MVA。城网现有箱变3台、环网柜2台，2009年最大负荷11700kW。
城网拥有开闭所2座，11回10kV线路，总长度141.4公里，主干线32.1公里，包括绝缘导线14.21公里、电缆5.56公里、裸导线12.33公里，线路绝缘化率13.98％。祥见表1。
二、一次系统存在的主要问题
1.城网供电能力不足
城网由潞华和学府街两座开闭所供电，最大负荷11700千瓦，其中潞华开闭所供电7700千瓦，供电满载，学府街开闭所供电4000千伏，负载率66.7％，供电能力不足。
2.城网供电可靠性偏低
学府街开闭所的两条电源进线都分别向路过的农村、砖厂、石膏厂等工矿企业供电，受用户影响，线路故障率较高，可靠性受到较大的影响。
城网7条10千伏线路中，仅有2条线路联络，比例仅为28.5％，其余5条线路为单辐射线路，不能满足N-1导则要求，城网互供能力较低，降低了供电可靠性。
城网10千伏线路141.4公里，仅安装了2个分段开关、2个支线开关，支线及末端线路故障导致全线失电，降低了供电可靠性。
城网线路绝缘率和缆化入地率较低，仅为13.98％，三线矛盾突出，供电可靠差。
潞城市政府利用大面积的道路扩建、旧城改造等机会，在新华路、中华大街、南华路等街道全部修建了电缆排管，总长约8.7公里。道路扩建后，由于10千伏线路没有同步实施电缆入地，多数10千伏杆塔位于了路面上，造成了安全隐患，影响了城市美观。
配电变压器全部不能实时监测，环网柜、分段开关等连接设备不能实时监控。
三、一次系统建设的总体思路
以《配电自动化技术导则》、《农村配网自动化典型设计规范》为依据，通过对潞城市区电网结构、负荷密度的分析与研究，构建开闭所互供、线路互供的网格式供电网络结构，电缆、架空线路全部以环网柜联接、出线，接线方式按闭环设计、开环运行，网络结构为简单、清晰为主，10千伏支线安装分段智能开关，初步形成电网坚强、网格供电、互供能力强的县城配电网，为智能电网的建设打下坚强的基础。
四、一次系统的建设方案
1.建设方案研究
潞城市县城电网及周边农村目前现由潞华和学府街两个开闭所供电，最大供电负荷1.17万千瓦。根据负荷预测，至2015年，县城电网及周边农村供电负荷将达到2.85万千瓦，至2020年将达到3.66万千瓦，为建设坚强一次电网，满足农村智能配电网自愈、高效、优质运行的要求，提出电网建设方案。
2.建设目标
配电网的供电能力应满足负荷现状和未来5～10年发展的需求。
配电网网架应满足系统安全可靠的要求，相互联络的10kV主干线路应有转移线路负荷电流的能力。
配电网网架结构标准化，联络方式以双电源环网供电为主体。
逐步提高电力设备的节能化、标准化水平，逐步采用节能变、智能开关。
10kV架空主干线路平均分为2～3段，分段距离根据负荷和电网结构确定，干线分段应遵循负荷均衡、长度相近、结构简单、节省投资的原则，控制每个分段装接配变容量不超过3000kVA，装变台数不超过10台。
10kV公用线路配变平均容量控制在经济容量10000kVA左右，负荷电流宜控制在240A以下。
五、一次系统的建设规模
1.新建或改造开闭所电源线路
潞华开闭所的两条电源进线为纯电源线路，维持不变。
学府街开闭所I电源：新建潞城站至学府街开闭所的电源线路4公里，架空线路采用JKLGYJ-240导线，电缆线路采用YJLV22-300。
学府街开闭所II电源：改造原电源线路微子镇站10kV城东844线路3.95公里，架空线路采用JKLGYJ-240导线，电缆线路采用YJLV22-300。原844线路上的供电负荷就近接续至附近的农网线路供电。
2.开闭所环网互供改造
根据潞城城网结构，城网分为南北2个供电区，每个供电区以开闭所为主供电源；通过“N-1”和“变电所全停”校验，2个供电区之间通过3回10千伏线路联络，强化中压配电网站间联络能力，正常时开环运行，异常时转移负荷。联络线上均向负荷供电，其供电负荷控制在3000千瓦以下，保障其事故时的互供能力。祥见图1。
3.10千伏线路改造方案（见表2）
六、配电网线路自动化建设方案
1.配电网线路自动化建设思路
山西潞城的配电自动化试点工程主要集中在城区的6条线路。主要对学府街开闭所的文体835线、环东832线、学府831线，潞华开闭所的中华535线、南华539线、110千伏潞城站的中华1回线共6条线路进行配电自动化建设试点工作。
配网自动化系统主要由户外柱上真空断路器（分段开关）、环网柜（环网开关、分段开关配置双侧PT、双侧高压传感器）、电缆分接箱、FTU微机监控单元（FTU本体采用外置PT、内置CT）。通信网络及SCADA后台监控软件等几部分组成。当线路发生故障时，能自动进行故障识别、故障隔离和恢复供电及网络重构等功能，配合通信模块及后台软件可实现“四遥”功能。
设计原则：依据城网各区域负荷密度及增长水平，以满足配电网络N-1安全准则要求，考虑每条线路具有50%的备供能力，即正常最大供电负荷只能达到该线路安全载流量的1/2，合理设计将城网现有负荷以开闭所为电源点分为2个供电区，以开环运行的方式实现各区间的环网运行，并利用配电监控系统，实现对城网设备的遥控、遥信、遥测、遥调功能；最终实现两座开闭所间的手拉手，互供互备以及线路故障的自诊断与隔离，并快速恢复无故障区域供电。
2.配电网线路自动化建设方案
（1）配网自动化系统对开闭所/环网柜开关的要求。
1）环网柜开关的配置。
环网柜两个进线开关必须配置断路器（保护由自身提供）。
出线开关：负荷开关（真空或SF6），或负荷开关+高压熔丝。
开关操作电源及操作机构。
需配有直流电动操作机构，操作电源直流48V/24V。
2）CT电流互感器配置。
所有开关配三相CT（配置三相CT的主要目是为了在发生相间或三相短路时能准确记录各相故障情况；另外在线路发生单相接地时可以提供零序电流量，结合变电站内的小电流接地选线功能，为单相接地点的判断提供参考），变比600/5。
CT饱和度介于测量和保护CT之间，一般3倍In，即CT二次测线性度保证在0～15安培，能正常测量。
CT测量精度保证在0.5级以上。
3）PT电压互感器配置。
如果不测量功率，只要配单相PT，作为电源用。若要测量功率须配置两相PT。
PT容量80-100VA。
PT测量精度保证在0.5级以上（输出电压由用户定）。
4）开关提供与FTU之间接口。
开关提供开关位置信号结点（YX），刀闸、弹簧贮能及电动操作的远方/就地信号，可选。若是SF6开关，有压力结点信号可选。
每个开关提供无源分、合闸控制输入接口，就地电动操作按纽。无源分、合闸控制端输出接口原理图如图2。
5）安装要求。
环网柜为户外安装，要求箱体全密闭，全绝缘，抗腐蚀，抗淹没，抗凝露。要求柜壳可触摸式的环网柜，保证人身安全。
（2）配电自动化对柱上开关的要求。
为满足配网自动化的要求，必须对现有开关进行更换或者改造，满足如下要求：
1）开关必须长寿命，免维护。
2）采用无油化，防凝露，高可靠性的开关。
3）具有信号输出、输入接口，包括开关位置信号，内置CT遥测量接口，遥控回路接口等。
4）各遥测、遥信及电源用航空插头（线）与FTU连接。
5）至少预留一组合、分闸状态辅助触点。若为SF6开关，要求提供气体压力信号触点；若为弹簧储能开关，则应提供弹簧储能状态触点。
6）具有手动/电动操作功能，操作机构必须采用直流24V操作。若是弹簧储能操作机构，建议直接采用PT电源作为机构操作电源。
7）开关内置三相CT，CT饱和度10倍In额定电流，精度0.5级，并满足电压绝缘要求。
8）PT可以内置或外配，一个开关配2个单相PT，PT容量100VA以上。
七、预期效果
《国家电网智能化规划编制工作大纲》提出“以坚强为基础，智能为特征”的总体要求。本方案通过对潞城市区电网结构、负荷密度的分析与研究，建设与潞城市发展定位相匹配的配网自动化工程，以一次网架和设备为基础，以配电自动化系统为核心，利用多种通信方式、实现对城区配电线路的监测与控制、配电系统的科学管理；为国网公司确定适合城区负荷在1万千瓦至2万千瓦之间，有进一步发展裕度的电网规模的县城配电网智能化改造建立成功的典型模式。
参考文献：
[1]配电自动化技术导则[Z].
[2]农村配网自动化典型设计规范[Z].
[3]城市配电网设计技术导则[Z].
[4]城市电力网规划设计导则[Z].
[5]10kV及以下架空线路设计技术规程[Z].
[6]电力工程电缆设计规范[Z].
[7]山西省统一坚强智能电网“十二五”发展规划报告[Z].
（责任编辑：刘丽娜）
关键词：坚强为基础；智能为特征；一次系统改造
作者简介：王磊（1972-），男，山西武乡人，山西省电力公司长治潞城供电支公司副科长，助理工程师。（山西 潞城 047500）付鹏（1974-），
男，山西长治人，山西省电力公司长治沁县供电支公司副经理，政工师。（山西 沁县 046011）
中图分类号：TM715 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）24-0096-02
一、潞城市概况及电网概况
1.潞城市概况
潞城市地处山西省东南部，太行山西麓，上党盆地东北边缘，面积615平方公里。潞城市是长治市唯一的县级市，全市设7个乡镇，2个办事处，206个行政村，总人口21万。
2.潞城电网概况
潞城供电支公司是隶属于山西省电力公司管辖的支公司级单位，年平均售电量4.5亿kWh。全年最大负荷7.5万kW。县级城网主要由110kV潞城站、闫李庄站、微子镇站的4条10kV线路向城内的两座10kV开闭所供电（潞华、学府街），再由开闭所7条线路向城区供电。目前，10kV潞华开闭所的10kV出线有城南534、中华535、部队536、南华539线路等，共有配变160/29.815MVA。10kV学府街开闭所的10kV出线有学府街831、环东路832、文体835等，共有配变13台/3.115MVA。城网现有箱变3台、环网柜2台，2009年最大负荷11700kW。
城网拥有开闭所2座，11回10kV线路，总长度141.4公里，主干线32.1公里，包括绝缘导线14.21公里、电缆5.56公里、裸导线12.33公里，线路绝缘化率13.98％。祥见表1。
二、一次系统存在的主要问题
1.城网供电能力不足
城网由潞华和学府街两座开闭所供电，最大负荷11700千瓦，其中潞华开闭所供电7700千瓦，供电满载，学府街开闭所供电4000千伏，负载率66.7％，供电能力不足。
2.城网供电可靠性偏低
学府街开闭所的两条电源进线都分别向路过的农村、砖厂、石膏厂等工矿企业供电，受用户影响，线路故障率较高，可靠性受到较大的影响。
城网7条10千伏线路中，仅有2条线路联络，比例仅为28.5％，其余5条线路为单辐射线路，不能满足N-1导则要求，城网互供能力较低，降低了供电可靠性。
城网10千伏线路141.4公里，仅安装了2个分段开关、2个支线开关，支线及末端线路故障导致全线失电，降低了供电可靠性。
城网线路绝缘率和缆化入地率较低，仅为13.98％，三线矛盾突出，供电可靠差。
潞城市政府利用大面积的道路扩建、旧城改造等机会，在新华路、中华大街、南华路等街道全部修建了电缆排管，总长约8.7公里。道路扩建后，由于10千伏线路没有同步实施电缆入地，多数10千伏杆塔位于了路面上，造成了安全隐患，影响了城市美观。
配电变压器全部不能实时监测，环网柜、分段开关等连接设备不能实时监控。
三、一次系统建设的总体思路
以《配电自动化技术导则》、《农村配网自动化典型设计规范》为依据，通过对潞城市区电网结构、负荷密度的分析与研究，构建开闭所互供、线路互供的网格式供电网络结构，电缆、架空线路全部以环网柜联接、出线，接线方式按闭环设计、开环运行，网络结构为简单、清晰为主，10千伏支线安装分段智能开关，初步形成电网坚强、网格供电、互供能力强的县城配电网，为智能电网的建设打下坚强的基础。
四、一次系统的建设方案
1.建设方案研究
潞城市县城电网及周边农村目前现由潞华和学府街两个开闭所供电，最大供电负荷1.17万千瓦。根据负荷预测，至2015年，县城电网及周边农村供电负荷将达到2.85万千瓦，至2020年将达到3.66万千瓦，为建设坚强一次电网，满足农村智能配电网自愈、高效、优质运行的要求，提出电网建设方案。
2.建设目标
配电网的供电能力应满足负荷现状和未来5～10年发展的需求。
配电网网架应满足系统安全可靠的要求，相互联络的10kV主干线路应有转移线路负荷电流的能力。
配电网网架结构标准化，联络方式以双电源环网供电为主体。
逐步提高电力设备的节能化、标准化水平，逐步采用节能变、智能开关。
10kV架空主干线路平均分为2～3段，分段距离根据负荷和电网结构确定，干线分段应遵循负荷均衡、长度相近、结构简单、节省投资的原则，控制每个分段装接配变容量不超过3000kVA，装变台数不超过10台。
10kV公用线路配变平均容量控制在经济容量10000kVA左右，负荷电流宜控制在240A以下。
五、一次系统的建设规模
1.新建或改造开闭所电源线路
潞华开闭所的两条电源进线为纯电源线路，维持不变。
学府街开闭所I电源：新建潞城站至学府街开闭所的电源线路4公里，架空线路采用JKLGYJ-240导线，电缆线路采用YJLV22-300。
学府街开闭所II电源：改造原电源线路微子镇站10kV城东844线路3.95公里，架空线路采用JKLGYJ-240导线，电缆线路采用YJLV22-300。原844线路上的供电负荷就近接续至附近的农网线路供电。
2.开闭所环网互供改造
根据潞城城网结构，城网分为南北2个供电区，每个供电区以开闭所为主供电源；通过“N-1”和“变电所全停”校验，2个供电区之间通过3回10千伏线路联络，强化中压配电网站间联络能力，正常时开环运行，异常时转移负荷。联络线上均向负荷供电，其供电负荷控制在3000千瓦以下，保障其事故时的互供能力。祥见图1。
3.10千伏线路改造方案（见表2）
六、配电网线路自动化建设方案
1.配电网线路自动化建设思路
山西潞城的配电自动化试点工程主要集中在城区的6条线路。主要对学府街开闭所的文体835线、环东832线、学府831线，潞华开闭所的中华535线、南华539线、110千伏潞城站的中华1回线共6条线路进行配电自动化建设试点工作。
配网自动化系统主要由户外柱上真空断路器（分段开关）、环网柜（环网开关、分段开关配置双侧PT、双侧高压传感器）、电缆分接箱、FTU微机监控单元（FTU本体采用外置PT、内置CT）。通信网络及SCADA后台监控软件等几部分组成。当线路发生故障时，能自动进行故障识别、故障隔离和恢复供电及网络重构等功能，配合通信模块及后台软件可实现“四遥”功能。
设计原则：依据城网各区域负荷密度及增长水平，以满足配电网络N-1安全准则要求，考虑每条线路具有50%的备供能力，即正常最大供电负荷只能达到该线路安全载流量的1/2，合理设计将城网现有负荷以开闭所为电源点分为2个供电区，以开环运行的方式实现各区间的环网运行，并利用配电监控系统，实现对城网设备的遥控、遥信、遥测、遥调功能；最终实现两座开闭所间的手拉手，互供互备以及线路故障的自诊断与隔离，并快速恢复无故障区域供电。
2.配电网线路自动化建设方案
（1）配网自动化系统对开闭所/环网柜开关的要求。
1）环网柜开关的配置。
环网柜两个进线开关必须配置断路器（保护由自身提供）。
出线开关：负荷开关（真空或SF6），或负荷开关+高压熔丝。
开关操作电源及操作机构。
需配有直流电动操作机构，操作电源直流48V/24V。
2）CT电流互感器配置。
所有开关配三相CT（配置三相CT的主要目是为了在发生相间或三相短路时能准确记录各相故障情况；另外在线路发生单相接地时可以提供零序电流量，结合变电站内的小电流接地选线功能，为单相接地点的判断提供参考），变比600/5。
CT饱和度介于测量和保护CT之间，一般3倍In，即CT二次测线性度保证在0～15安培，能正常测量。
CT测量精度保证在0.5级以上。
3）PT电压互感器配置。
如果不测量功率，只要配单相PT，作为电源用。若要测量功率须配置两相PT。
PT容量80-100VA。
PT测量精度保证在0.5级以上（输出电压由用户定）。
4）开关提供与FTU之间接口。
开关提供开关位置信号结点（YX），刀闸、弹簧贮能及电动操作的远方/就地信号，可选。若是SF6开关，有压力结点信号可选。
每个开关提供无源分、合闸控制输入接口，就地电动操作按纽。无源分、合闸控制端输出接口原理图如图2。
5）安装要求。
环网柜为户外安装，要求箱体全密闭，全绝缘，抗腐蚀，抗淹没，抗凝露。要求柜壳可触摸式的环网柜，保证人身安全。
（2）配电自动化对柱上开关的要求。
为满足配网自动化的要求，必须对现有开关进行更换或者改造，满足如下要求：
1）开关必须长寿命，免维护。
2）采用无油化，防凝露，高可靠性的开关。
3）具有信号输出、输入接口，包括开关位置信号，内置CT遥测量接口，遥控回路接口等。
4）各遥测、遥信及电源用航空插头（线）与FTU连接。
5）至少预留一组合、分闸状态辅助触点。若为SF6开关，要求提供气体压力信号触点；若为弹簧储能开关，则应提供弹簧储能状态触点。
6）具有手动/电动操作功能，操作机构必须采用直流24V操作。若是弹簧储能操作机构，建议直接采用PT电源作为机构操作电源。
7）开关内置三相CT，CT饱和度10倍In额定电流，精度0.5级，并满足电压绝缘要求。
8）PT可以内置或外配，一个开关配2个单相PT，PT容量100VA以上。
七、预期效果
《国家电网智能化规划编制工作大纲》提出“以坚强为基础，智能为特征”的总体要求。本方案通过对潞城市区电网结构、负荷密度的分析与研究，建设与潞城市发展定位相匹配的配网自动化工程，以一次网架和设备为基础，以配电自动化系统为核心，利用多种通信方式、实现对城区配电线路的监测与控制、配电系统的科学管理；为国网公司确定适合城区负荷在1万千瓦至2万千瓦之间，有进一步发展裕度的电网规模的县城配电网智能化改造建立成功的典型模式。
参考文献：
[1]配电自动化技术导则[Z].
[2]农村配网自动化典型设计规范[Z].
[3]城市配电网设计技术导则[Z].
[4]城市电力网规划设计导则[Z].
[5]10kV及以下架空线路设计技术规程[Z].
[6]电力工程电缆设计规范[Z].
[7]山西省统一坚强智能电网“十二五”发展规划报告[Z].
（责任编辑：刘丽娜）