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摘要：本文对城市配电网高可靠性网架建设思路进行了研究，首先分析了国外大型城市电网架设情况，然后从国内城市的实际情况出发，开展了配电网高可靠性网架建设思路探究。
关键词：城市配电网；高可靠性
1 引言
随着社会经济的迅速发展，供配电日益智能化和信息化，提高供电可靠性变得尤为重要。供电可靠性不仅代表整个电力工业的水平，也是衡量电力公司配电网建设与运行管理水平的综合指标[1]。高供电可靠性不仅给电力用户提供了更安全可靠的用电和更优质经济的服务，同时也给供电公司带来了良好的经济效益。
目前针对供电可靠性计算，国外主要通过频次、持续时间和可靠率来评价供电可靠性，国际上通用的配电可靠性标准为IEEE系统发布的配电网可靠性指标指南（IEEE guide for electric power distribution reliability indices）中提出的试行标准，规范了一套较为完整的数据收集和计算方法。鉴于此，本文将首先分析国外大型城市电网架设的基本情况，然后以国内城市电网实际问题为出发点，提出城市配电网高可靠性建设思路[2]。
2 国外大型城市电网架设情况
2.1东京
东京在气候特性、发展定位、产业布局、电网规模、负荷密度及特性等方面与上海有较强的可比性。东京核心区配电网结构简单，可靠性较高。核心区（东京都）面积约715km2，2015年最高负荷1 524万kW[3]。中压配电网多采用环网结构、放射状运行，6.6kV架空网采用六分段三联络方式，6.6kV电缆网采用站间单环网接线方式，低压电网采用网格化供电模式。配变采用非晶合金变压器和小容量多布点模式，输配电线损率在5％以下。配电自动化100%全面覆盖，但智能化程度不高。20世纪80年代中期东京就实现了配电自动化全面覆盖。配电自动化方案主要采用分布/集中混合方式，故障定位采取分布式，依靠断路器和开关的配合就地自动完成定位，然后主站采用遥控方式恢复供电。
2.2 巴黎
巴黎核心区电网供电面积约为105km2，供电用户为160万，最高供电负荷达到300万kW。核心区供电可靠率99.995%，户均平均停电时间21min。配电网由225kV、20 kV、380/220V三级组成，采用N-2可靠性标准。高压配电网采用双环网结构，中压配电网采用纺锤形网架结构，开闭所“手拉手”的供电，具有很高的可靠性。巴黎城区内均为电缆线路，变电站采用全埋式或半埋式，环境友好，节约空间资源，但投资成本高。巴黎城市配电网强调中压网架和一次设备的可靠性和设计裕度，但配电网自动化、智能化水平相对较低，多采用故障指示器技术，且在运设备中有大量老旧设备。
2.3 新加坡
新加坡城市配电网供电面积约为714km2，最大负荷6 639MW。自2007年开始，新加坡电网供电可靠率达到99.9999%，户均中断供电时间仅为0.7min。22kV及以下为配电网采用了复杂的莲花瓣网架、大量高技术水平设备、合环运行方式；400V低压配电网络采用环网连接、开环运行模式。配电网全面采用差动保护实现故障隔离，自动化信号采用电缆屏蔽层载波传输。配电网管理及支撑体系实行配电网专业集中管理、配电网设备运行和用户服务一体化运作。
3 城市配电网高可靠性网架设计方案
本文根据城市中压配电网规划接线方式原则，对不同接线方式的优劣进行了比较，并结合三线城市的负荷发展特点，对其配电网发展思路进行梳理，提出三线城市中压配电网规划建议。
3.1中压配电网规划接线方式原则
根据城市行政级别、城市重要性、经济地位和负荷密度等条件可将供电分区划分为五级。中压配电网接线方式应满足城市供配电的安全、经济性和质量要求，满足不同区域供电要求。在设计的时候，尽量优化网架结构、降低线路损耗、节约建设成本和材料、便于检修和管理，提高配电网运行的经济性和安全性。
城市中压配电网安全准则及网架接线方式为：
A类：必须满足N-1准则，网架接线方式为“3-1”单环网，3供一备，双环网。
B类：必须满足N-1准则，网架接线方式为“3-1”单环网，3供一备， N分段n联络。
C类：应满足N-1准则，网架接线方式为“N-1”单环网（N≤3），N供一备（N≤3），N分段n联络。
D类：应满足N-1准则，网架接线方式为“N-1”单环网（N≤3），N供一备（N≤2），N分段n联络。
E类：宜满足N-1，网架接线方式为N分段单辐射，N分段n联络。
3.2优劣点分析
城市中压配电网的接线方式根据电源位置、各个区域的电力负荷、城市经济发展水平以及地理条件等方面的限制，采用不同的接线方式。按照上述中压配电网接线原则，可以得出中压配电网的接线方式有单环网、N 供一备、双环网、N分段n 联络、单幅射等接线方式。由于N 分段n 联络、单幅射接线方式主要应用在架空配电线路的接线模式中，本文主要探讨城市城区电缆配电线路的接线方式。
（1）单环网接线方式
“2-1”单环网接线方式用两回电缆配电线路构成环网线路。这种接线方式比较简单、配电网运行比较灵活，供电可靠性高，满足N-1 安全准则。通过投切分段开关，可以隔离故障线路、恢复非故障段环网线路供电，确保线路安全、可靠性。但是这种接线方式的设备利用率只有50%，如果一回路电缆电源进线出现故障，那么电力负荷全部依靠另外一回路电缆提供，则增加了另外一回路电缆的负荷，所以正常情况下，每条线路电力负荷容量保留50% 的容量，这就导致了设备利率无法达到满额运行。因此，为了提高设备利用率，满足N-1 用电安全准则要求，由三回馈线构成单环网的接线方式，形成“3-1”单环网接线方式。该接线方式的配电网中有3 个电源点，正常运行情况下，联络开关处于断开状态，如果其中的一回线路出现故障，那么只需合上联络开关，另外两回线路则承担整个配电网电力负荷，这样可以提高电力设备的利用率。和“2-1”单环网相比，“3-1”单环网接线方式下的每条线路利用率理论值可以达到67%，但是这种方式接线比较复杂，转供电操作复杂。而为了提高实际可转供能力，联络点一般需在负荷等分点，组网困难，实际可转供能力受负荷分布影响较大，实际线路利用率可能不高。这种接线方式比较适合配电网改造对供电可靠性要求比较高，或用电增长比较快的城市配电网。
（2）双环网接线方式
将单环网组合就可以得到双环网式接线。这种接线方式供电方式比较灵活、可靠，可以满足电力需要双电源供电的要求，最大限度满足用户连续供电要求。双环网式接线配网运行时，如果有一段电缆配电线路出现故障，通过环网单元负荷开关的投切就可以及时隔离故障线路，并合上非故障段线路的开关，确保整个电网的正常运行。这种双电源供电方式，可以实现不同母线之间的负荷转移，从而确保双环网接线的供电可靠性。这种接线方式安全、可靠，但是投资成本比较高，接线相对比较复杂，适合需要双电源的重要电力客户以及城市中心区的繁华地区。
4 结论
综上所述，社会经济的高速发展为城市用电带来了较大压力，面对城市用电量增多的现状，必须做好城市配电网规划，在规划中要遵循高可靠性原则，同时根据城市的经济情况选择适合城市的配电网模式，为城市用电提供可靠性保证。
5 参考文献
[1] 徐文彬. 基于城市核心区域供电高可靠性的配电网网架规划研究[J]. 百科论坛电子杂志, 2019, 000(001):464-465.
[2] 盘荣波. 高可靠性要求下城市配电网规划设计思路及比较分析[J]. 中国战略新兴产业, 2018, 176(44):36-36.
[3] 陈景鹏. 城市核心区配电网网架方案规划研究[J]. 机电信息, 2014, 000(030):34-35.