10kV配电网供电可靠性研究

10kV配电网供电可靠性研究
秦　岳
（国网海南供电公司）
摘　要：我国目前正处于高速发展至高质量发展的时期，对于电力负荷的需求也随之增加。

由于配电网的输送需求逐渐增加使得电力系统变得逐渐复杂，配电网研究也逐渐提上日程。

我国开始制定相关配电供电可靠性体系及指标，对配电网的结构及设备还有人员管理等方面正着手提升配电网供电可靠性。

本文介绍了配电网及供电可靠性概念，总结了分类停电原因，根据停电原因分析相关因素，对相关因素提出了对应措施。

关键词： 10kV输配电网；供电可靠性；相关因素；技术对策
0　引言
随着当前我国电网系统的愈加复杂变化以及国家经济的高速飞速开始起色，人民的生活条件的提高，对供电企业的要求不仅仅是知足负载供电，对电力品质及供电可靠性提出了更高的条件。

对于一个依赖电能的国家，供电的中断会导致严重的后果，因此供电可靠性在实际中也越来越被重视，越来越多的研究人员开始研究与思考如何提高配电网供电可靠性［1-2］。

1　配电网供电可靠性的概念和定义
（1）配电网相关概念
我国电力系统主体结构为发、输、配、用四个主体结构。

其中输配部分组成了电力网络，其中配电系统的主要作用就是为用户提供能量并分配能量。

大部分中小系统还是采用中压配电系统，所以我们不可以只是从电压等级去划分电力系统。

在本文将着重讨论分析研究10kV配电网供电可靠性，从其结构运行管理等方面。

中压配电系统有如下特点：
1）处于电力系统输配终端，所以与用户电能质量息息相关。

2）因为配电网的设备多、面向广、变化快，受到外界环境气候影响大，因此造设需要考虑多种因素。

3）早期配电网发展较缓且滞后，对配电网的系统规定出台比主网晚，且配电设备多，因此配电网设备的标准化程度是较低的。

4）配电网结构多样性，我国有不同的配电网结构如n供一备、辐射型、环形接线、分段联络等等，其中环网接线是比较广泛的，对于配网的运行广泛使用开环，其优势是降低了馈线的故障率，因为发生故障以后工作人员是需要进行计划检修的，采用该运行方式可以改变开口点减小故障范围，使系统运行受影响最小，减小停电范围提升供电可靠性，所以我国广泛采用开口环网运行。

（2）配电网供电可靠性的概念
可靠性在电力系统中于配电网的稳定性挂钩，是其能力性能的一种。

可靠性理论起源于各范畴应用，在多个过程环节中都有它的存在。

可靠性不仅仅是于电力系统经济效益相关，与社会经济效益相关，更重要的是与社会发展相关，所以配电网的规划制定通常需要根据可靠性来进行。

从具体的来说，配电网的可靠性表现在如下两个方面：稳定性、持续性［3］。

我们通过供电可靠性判断该配电网是否优质，并对预安排停电、故障停电一些主要因素分析，去寻找更可靠的提升配电网供电可靠性措施结构奠定一定的基础。

可靠性又分为静态和动态两种，静态指的是小扰动如检修故障跳闸等状况，动态指的是大扰动如故障运行时依旧可以保持稳定运行，供电不间断满足用户供电需求。

大多数情况下，配电网可靠性都是与配电设备本身和配电网结构有关的，因此可以从这两个方面着手。

2　10kV配电网供电可靠性评估体系
2013年至2020年全国供电可靠性数据整理。

通过对每年全国各地及各种配电设备的数据记录整理，可以分析了解配电网可靠性水平及未来发展趋势，因此数据的整理分析对供电可靠性的研究是必要的［4］。

2.1　2013-2017年全国供电可靠性相关因素数据
2017年.我国电能消费同比增长，整年全社会集体用电量也在展现增幅走向。

为使适应我国电力负荷需求的增长，同期发电机装容量提高，另一方面输电线路容量也有所提高， 2013-2017五年全国可靠性各类情况见表1，其五年10kV线路长度及10kV用户总容量情况见表2。

2023.10/13
表1　2013-2017五年全国可靠性各类情况表
表2　五年10kV线路长度及10kV用户总容量情况表
2.2　2017年至2020年上半年供电可靠性主要指标
国家能源局每年对于每年全国各地供电所进行了数据统计分析，对每年供电可靠性评价体系中的主要指标数据进行总结分析我们可以更好的预测分析出配电网未来发展趋势。

将近年来的一些数据进行汇总分析可以了解到当前配电网的实际情况如表3，之后可以分析与总结得出其相关主要因素。

2023.10/14
表3　2017年至2020年全国供电可靠性主要指标
通过数据的比较可以看出我国对于配电网可靠性已经达到较高水平，且正在逐年提高配电网供电可靠率，注重了配电供应电能系统的经济性，同时电能持续供应时间的增加侧面反应展示了供电系统的稳定性及配电设备水平、配电结构水平、管理水平等正在逐年提升，自然灾害、外来因素等影响也可能改变供电可靠性，2020年供电可靠率较低于2019年说明我国供电可靠性仍有一定提升空间。

对供电可靠性各类数据进行科学分析，是评价供电可靠性各方面因素水平的有效手段。

通过对供电可靠性数据分析的比对，我们可以更加全方位的去了解配电网供电可靠性。

3　配电网供电可靠性影响因素分析
3.1　10kV配电网停电原因分析
从三个层面对可靠性进行了计划：评价现有处境、拟定方向及未来筹备。

从现有层面对配电网对
未来方向进行指导。

图1　停电原因归类
分析2020年全国供电可靠性情报发现，我国非计划停运情况有所减少这表明我国故障概率等有了下降趋势，我国对于电网管理水平有所提升。

输变电设施方面可以知道大体是类似的，变压器的可用系数有所下降，强迫停运方面有所上升，非计划停运与历年相差不大；断路器可用系数稍有上涨，强迫停运方面有所下降；架空线情况类似。

因此可以得出我国输变电设施及其维护正在逐渐上升，随着电力体制改革我国也越来越重视输配送电方面。

3.2　影响供电可靠性的主要因素
1）网架结构及技术装备。

目前中国电网构造分为辐射、环网、 N供一式、花瓣式。

单放射式之恶的是只有一个供电电源，没有其他线路联络。

主要优点明显为结构简单，因为结构简单所以调度简单投资少，但是缺点也明显为出现故障停电范围较大，出现故障后导致的后果可能影响更大。

综合上述分析，从可靠性以及配电网经济性考虑我国采用的N-1更适应我国配电系统的需求［5］。

2）设备质量及故障原因。

对于停电分为了内因与外因，细分也可以说成是设备自身故障和自然因素故障。

首先分析自然因素故障，我国地大物博，地区地貌分布多种多样，环境复杂多变。

10kV为中压配电系统，考虑经济性方面对于绝缘水平自然不如高压系统，因此对于某些自然环境恶劣的地区配电网线路适应能力较差，供电可靠性受到自然环境影响不可忽略。

（3）配电网供电可靠性具体提高措施
1）防止元件故障。

对于设备出现缺陷，也需要严格按照设备缺陷处理办法进行处理，对于缺陷问题要做好登记，原因进行分析记录，缺陷的处理应该迅速，之后应该对于处理好的设备进行观察记录确保后续设备安全，后续对于设备的处理也应该尽量做好合理安排，缩短之后的抢修时间缩短停电时间。

对于故障检修记录做好分析预测之后可能出现的情况、使得配电网整体保持健康水平，缩短整体故障停电时间。

对于处于特殊环境地点的设备也可以采用特殊材质或者先进技术和产品进行设备强化。

2）加强维修管理。

维修管理方面应该的首要重点是合理预安排停电，避免多次重复停电，协调各个部门的停电检修需求，尽量减少停电时间，做到停电一次的时间可以做到多个配电检修工作。

对于电力施工可以安排每个阶段的计划，对于每个阶段的施工方案选择优化尽量提高供电可靠性，对于施工效率质量也应该有相应的规定及管控，前期工作也应该落实到位。

2023.10/15
2023.10/16
4　结束语
10kV 配电网作为连接客户与供电企业的重要环节， 能够安全可靠稳定的供应电能对我国经济生活发展有着重要关系， 我国配电网发展相对他国较为落后， 但是随着我国告诉发展对于配电网的关注越来越多， 我国现如今已从高速发展转为高质量发展， 越来越注重研究配电网供电可靠性。

参考文献
［J ］.中国战略新兴产业， 2018 （44）： 34-39.
［2］　周林康， 周佳威， 归三荣等.配电自动化对于配电网
可靠性影响的分析 ［J ］.电工技术， 2021 （22）： 23-28.
［3］　田家豪， 姚林朋.配电网小电阻接地对可靠性影响分
析 ［J ］.电工技术， 2022 （23）： 12-19.
［4］　周子恒， 王磊， 詹肖强.提升电力系统继电保护可靠
性的建议 ［J ］.科学技术创新， 2018 （33）： 20-29.
［5］　陶叶炜， 李斌， 李冬，等.中压配电网典型接线模式可
靠性影响因素分析 ［J ］.电工电气， 2017 （7）： 45-48.
和谐波问题， 根据电压偏差数值和潮流波动情况， 做好针对性并网防护。

并配合智能监测、 定期检查等， 及时发现分布式光伏并网运行中的隐蔽风险， 其具体方案如下：
（1） 合理规划， 优化接入位置。

分布式光伏并网过程中要对接入位置进行严格计算和分析， 充分考虑馈线结构、 供电半径、 负荷分布和出力情况， 合理协调供电半径和馈线距离， 找出最佳接入点， 从而获得最优的并网场景。

一般可按照某10kV 配网中的IEEE-14节点网格仿真验证的方法， 搭建分布式光伏并网模型， 在不同节点中输入光伏负荷， 计算其对各节点电压波动的影响， 通过横向对比找到最佳接入点即可。

（2） 调整容量， 保证出力均衡。

为进一步提升分布式光伏并网的安全效益和经济效益， 在设置的过程中应在满足用户侧需求的基础上尽量降低光伏容量， 保证配网中火力发电、 光伏发电等均衡出力， 避免由光伏出力过高造成的电量冗余、 潮流波动等。

除此之外， 在设置的过程中还需保留适当余量， 必要时可设置调压装置， 使光伏并网时的电压偏差在标准范围内， 从而增强光伏接入的稳定性和可靠性。

（3） 加强管理， 做好控制防护。

分布式光伏并网时会对配网结构产生明显冲击， 造成配网电压波动、 过电压等问题。

在上述管理过程中， 应做好保护装置的设置， 如增加反馈调节装置、 安装谐波抑制装置、 设计自动监测系统等， 从根本上改善配网运行的安全性、 可靠性和稳定性。

如按照分布式光伏并网接入标
不超过标称电压的10%； 20kV 及220V 单相公共连接点电压偏差不超过标称电压的+7%、-10%”。

在电压偏差超过阈值后， 应逐一进行接入点、 接入容量、 开关装置、 保护装置的检查， 确定接入方案、 保护装置等是否存在异常， 及时进行优化和调整， 保证电压偏差在正常范围内， 避免由异常波动造成的用电故障。

参考文献
［1］　吴培华.含大规模光伏并网的配电网电压调控策略研
究 ［J ］.计算技术与自动化， 2022， 41 （2）： 61-65.
［2］　叶丽娟.光伏发电并网对地区配电网电压分布的影响
［J ］.光源与照明， 2021 （6）： 89-90.
［3］　潜丽光， 刘亚民.分布式光伏并网对低压配电网的影
响研究 ［J ］.电子质量， 2021 （12）： 161-163.
［4］　侯永全， 张勇， 袁朋生.低压分布式光伏并网对配电
网网损的影响研究 ［J ］.能源与节能， 2023 （5）： 47-50.
［5］　陈丰.配电网电压受分布式光伏并网影响分析 ［J ］.工
程技术研究， 2016 （8）： 195， 198.
［6］　代相波， 赵志刚， 王亮， 等.分布式光伏并网对配电网
电压偏差影响分析 ［J ］.沈阳工程学院学报 （自然科学版）， 2019， 15 （1）： 25-29.
［7］　陈权， 李令冬， 王群京， 等.光伏发电并网系统的仿真
建模及对配电网电压稳定性影响 ［J ］.电工技术学报， 2013， 28 （3）： 241-247.
［8］　汪泽州， 张明明， 钱峰强， 等.含光伏接入的中压配电
网集中调控优化策略 ［J ］.中国电力， 2023， 56 （2）： 14-22.
（收稿日期： 2023-07-24）。