广州配网不停电作业技术发展综述

丁佳钰，谢子亮

（广东电网有限责任公司广州增城供电局，广州 511300）

0 引言

随着广州供电局全面推进世界一流配电网建设[1]，配网不停电作业是提高供电可靠性最有效、最直接的措施[2]，从用户需求和供电企业等方面来考虑都是未来发展的方向。国家战略层面提出的“配电网建设改造行动计划”[3]，在很大程度上推动了配电网向高可靠性和智能化的方向发展[4]。

而我国配电网与国际先进水平还存在一定差距[5-6]，除了加强配电网的规划建设之外，对影响供电可靠性指标的停电时间和停电次数也提出了新要求。根据国家发展改革委、国家能源局印发关于全面提升“获得电力”服务水平，持续优化用电营商环境的意见[7]，要求各供电企业要进一步提高供电可靠性，为市场主体提供更好用电保障，不得以各种名义违规对企业实施拉闸断电。要强化计划检修管理，科学合理制定停电计划，推广不停电作业技术，减少计划停电时间和次数。

配网是电网服务客户的“最后一公里”，但在早期的网架规划缺少方向和目标，导致在城区盲目追求增加联络点，使得网架结构过于复杂，联络点多但难于进行转电操作；而在农村或城郊结合部等区域由于地形限制等客观因素，因投资过大而难以建立联络[8]。再加上以前业扩报装投资界面不规范，用户接入时未能统筹考虑改善网架，导致配电网网架边改造边恶化[9]。这些遗留问题一方面限制了配网不停电作业的推广实施，另一方面也是配网规划人员亟待解决的难题。因此，迫切需要对配网网架进行优化规划，并解决发电车作业和旁路作业过程中的安全可靠问题，如准同期并网、合环冲击等，以提升不停电作业技术水平。

基于此，本文综述了国内外配网不停电作业技术研究现状，结合广州地区近两年开展的不停电作业水平，分析不停电作业在未来发展的关键技术。

1 国内外研究现状

近年来，配电作业方式已逐渐从“停电作业为主、带电作业为辅”向“不停电作业”方式转变[10]，国内外学者在配网不停电作业方面也相继开展了一系列的研究和应用。

（1）发电车

以往不允许直接把发电车接入运行中的电网，避免因造成环流或者发送电引发故障[11]。针对移动发电车在接入配电网的并网解列过程中存在短暂停电问题，丁一峰等[12]提出了10 kV移动发电系统带电接入配网采用同期方式无缝转供负荷技术条件，孙广慧等[13]提出了一种能并网与解列全过程不间断供电的10 kV发电车设计。而对于中压发电车的并网与解列技术研究，目前仅停留在理论层面的准同期并网控制策略、同期并网检测[12-15]。低压发电车与中压发电车面临着同样的问题：即在临时供电工作中存在短时停电过程[16]。在低压发电车并机并网方面的研究开展相对较少，尚未有比较成熟的低压发电车并机并网不停电作业的应用[17]。

（2）旁路作业

目前，旁路作业在不停电作业中已得到广泛应用，对于旁路作业中的安全问题已有相关研究[18-19]。郑传广等[20]对旁路作业法不同作业方式下的全部操作过程进行电磁暂态仿真计算，分别讨论作业方式、线路长度、投切相角等因素对过电压和过电流的影响。刘夏清等[21]针对现有配网旁路作业系统存在所需车辆多移动不便安全防护困难等问题，研制了10 kV配网线路旁路作业移动平台，并提出小型旁路系统作业新方法。林俐利[22]分析了旁路不停电作业过程中负荷转移的过程可能产生的过电压和过电流情况以及并列运行时的分流情况，进而研究对应的组织措施和技术措施。

（3）网架优化及设备改造

此外，配网的分段开关是提高供电系统稳定性的重要手段，一旦位置和距离设置不当，会扩大电力故障范围，降低供电质量[23-25]。廖一茜等[26]提出一种新的启发式算法以解决中压架空线开关优化配置问题，Mehdi Khani等[27]提出一种考虑故障概率的分段开关最优配置模型，肖白等[28]提出了一种基于负荷点聚类分区的配电网网架规划方法。当前，随着广州电网在中压架空线路上大力推广使用中压发电车，需要中压架空线路有合理的接入点，也就对架空网架以及相应的设备装置，提出了较为迫切的技术改造要求[29-30]。黄冬喜[31]研发了一种可不停电进行拼拆柜的环网柜，可以大大减少停电的机率，极大限度地提高供电可靠性。林琦[32]对柔性旁路电缆敷设方法进行改进，设计采用架空与地面敷设相结合的方法完成柔性旁路电缆敷设，并研制电缆敷设工具及防护器具。简美加等[33]提出了一种新型的移动发电车与低压配电设备母排连接解决方案，通过应急电源快速接入装置快速高效的将应急发电车电源接入低压配电柜，实现配电网络的不停电作业。但尚未有研究考虑不停电作业开展条件下的配电网网架优化规划。

2 广州地区不停电作业水平

对广州市不停电作业的不同技术手段次数占比进行统计，如图1所示。可以看出，目前广州配电网开展的不停电作业中主要是以带电作业为主占50%，其次是发电车作业占42%，低压联络和旁路作业的开展相对较少，分别为5%和3%。

图1 不停电作业不同技术手段次数占比

图2 不同不停电技术减少停电时户数占比

对2019年广州地区不同不停电技术的减少停电时户数占比进行统计，如图2所示。可以看出，广州地区开展的不停电作业技术中减少停电时户数占比最大的是带电作业，为84%，而发电车作业为11%，旁路作业为5%，低压联络为0.03%。即带电作业可有效减少停电的户数，由于当前发电车作业、旁路作业以及低压联络受到技术、设备或网架等方面的限制，在作业实施过程中会有短暂的停电时间。

对广州市2018年和2019年各项不停电技术的应用次数进行对比分析，如图3所示。可以看出，2019年广州市的带电作业应用次数比2018年有所减少，不停电技术中的旁路作业、发电车作业和低压联络的应用次数均比2018年有所增加，尤其是发电车作业的应用次数增长明显。

图3 2018—2019不停电技术应用次数对比

3 不停电作业技术发展分析

虽然近年来广州配网不停电作业已常态化应用，但目前中低压不停电作业还停留在检修工作配角上，项目实施以点为主，若涉及大规模检修等面上的工作，还存在成本较高、风险大、技术方案单一、组织协调难等问题；此外，网架装备适应性不足、关键技术研究应用不够等因素也严重影响不停电作业水平的提升。

3.1 发电车作业技术

目前，南方电网、国家电网的应急发电车已在网内全面应用，其中最为常用的是低压发电车，即是对终端变压器采用点对点接入方式来进行应急供电。随着供电可靠性要求的提高，中压发电车作为可快速接入中压线路、多台终端变压器的保障而相应出现，实现较大供电范围。

中压发电车是移动作业，在检修时需要将负荷转供至中压发电车，此时需要调整中压发电车的电压幅值、频率、相角和市电一致，以保证用户用电安全。但目前中压发电车同期并网时较难跟踪同步市电的幅值、频率、相角，造成中压发电车在接入配网线路的用时较长。同时由于操作人员对周围负荷环境的不熟悉，操作人员在将中压发电车接入配网线路时合环瞬间可能产生的过电压、过电流会造成设备损坏，威胁操作人员安全。此外，中压发电车在投入使用时如果线路发生故障需要将发电车紧急退出确保人员及设备安全，但目前由于对故障监测判据不全面，可能会造成事故的发生。

未来，我国智能电网的发展承载着降低能耗、优化配置资源、有效利用新能源、推动新兴产业技术进步的使命，已成为我国能源战略的重要组成部分。作为智能电网建设的重要环节，发电车不间断供电是智能电网的应急保障的最后一道屏障，是维持供电使用的最后一道电源，是保障智能电网运行和应急的最后手段。因此，现有发电车作业技术可进一步提升。

（1）合环冲击影响及计算模型

中压发电车作业在接入配电网过程中，可将电网看作无穷大电源，接入电网的操作相当于发电机的同期合闸操作，而中压发电车接入配网的合环冲击发生在发电车自动准同期并网操作，需对发电车通过同期装置投入系统的并列运行过程进行建模，计算合闸瞬间因合闸条件（频率、电压、相角）在实际操作中存在一定误差而产生的冲击电流，并分析合环冲击对配电网运行的影响。

（2）自动准同期控制技术

自动准同期并网操作要求发电车与电网间的压差、频差在允许条件下，并且相角差接近于0或控制在允许范围内，使发电车平滑无冲击地接入到电网中；自动准同期并列系统仿真模型分为压差检测与控制、频差检测与控制、相角差检测与并列合闸控制3个环节；需利用相角差和滑差角频率的原始序列预测下一时刻的值，再利用滑差角频率预测值计算下一时刻的越前相角，进而进行合闸条件的判断。

此外，由于低压发电车当前仅在配变低压台区作应急供电使用，保供电范围小，若将低压发电车接入配电变压器升压倒供中压线路，扩大保供电范围的同时可降低所使用发电车的成本，但需对其影响进行分析进而提出可行性方案。

3.2 旁路作业系统

旁路作业过程中为将检修段隔离出来，需要多次带着电压和电流进行倒闸操作，但这些操作并未改变线路上负荷电流的流向，只是将通过检修段的电流转移到旁路回路，因此不改变系统的运行方式。由于该方法通过在主线路上搭接旁路电缆作业来保证用户不停电，在作业过程中搭接、开断架空线路和旁路电缆可能产生的过电压、过电流既是旁路电缆作业中的危险点，又是相关旁路设备技术指标的制定依据。

因旁路作业系统接入配网的合环暂态发生在负荷转移过程中的旁路电缆搭接操作、复设操作过程中的架空线路合闸操作；需根据旁路作业系统接入配网建立合环暂态模型，计算合环冲击电流；并对旁路作业系统的作业过程进行建模仿真，计算合环暂态的过电压、过电流，并分析合环冲击对配电网运行的影响。

3.3 网架优化规划

当前在配网网架灵活、可转供电率接近100%的情况下，仍存在负荷无法转供的主要原因在于：一方面单台配变或开关柜母线停电，低压联络不完善，配变负荷无法转供；另一方面部分10 kV分支线无联络，不满足N-1，停电时所带负荷无法转供。

因此，对配网线路的网架结构进行合理优化规划是提高配网不停电作业覆盖率的关键技术。首先，考虑不停电作业对架空线路分段开关优化配置算法及负荷区域划分原则进行研究，进而确定适应发电车及旁路作业系统接入的中压线路网架设计方案，最后提出满足用户不停电的设备检修N-1的网架规划方法。

3.4 作业管控技术

由于不停电作业项目种类繁多、施工方式复杂，目前以人工为主的传统管理模式，已无法满足指数级上升的不停电作业需求[3]。因此，需根据不停电作业检修场景、要求和目标的不同，对发电车、旁路作业系统等多种不停电作业方式的适用场景进行分析，总结提出多种不停电作业方式的适用场景和配置应用原则；进而形成配网不停电作业的典型场景作业模式指导，实现对不停电作业流程的全周期管控以及规范化、标准化。

4 结束语

随着供电企业将工作重心从带电作业转移到不停电作业，社会和经济效益进一步提高。由于配网存在大量早期网架规划的遗留问题，中低压网架结构难以实现负荷转供电，通过网架优化规划技术能够提高可转供电率；此外，通过发电车作业技术、旁路作业系统以及不停电作业管控技术，可有效提升配网供电可靠性以及不停电作业水平。