配电网线路

11月17日，国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司（以下简称武汉南瑞）研制的纳米改性铝合金金具正式入选工业和信息化部《国家工业和信息化领域节能技术装备推荐目录（2022年版）》。该金具适用于机械、电力行业配电网线路金具节能技术改造。

台风会对配电网系统造成严重影响，制定架空线路的防风加固规划方案至关重要。为提高配电网抵御自然灾害的韧性，提出一种计及台风灾害全过程模拟的配电网差异化加固规划韧性提升方法，通过模拟台风登陆至消亡时刻全过程实时风况信息，对各线路实施差异化加固。首先，利用狄利克雷过程混合模型(dirichlet process mixture model, DPMM)聚类算法提取典型台风登陆场景，结合风暴轨迹模型和Batts风场模型模拟实时台风移动路径和台风风场，计算配电网线路实时故障概率。然后，结合台风场景模拟结果和不同设计风速标准下的差异化的架空线路故障率，建立以多等级线路加固年投资成本、台风过境过程中失负荷成本、停电损失和维修成本最小为目标的双层随机规划模型，并利用Benders分解算法进行求解。最后，以改进IEEE33节点系统为例，对所提方法有效性进行了验证。

目前电磁时间反演(electromagnetic time reversal, EMTR)多应用在单一线路故障定位，且现有判据在高阻抗接地情况下效果不理想。针对上述问题，基于EMTR故障定位原理和均匀传输线理论推导了传播过程中线路故障信号与测量信号的传递函数，根据传递函数的相关性提出了P范数判据。利用ATP-EMTP搭建10 kV配电网线路，对比了2范数与P范数判据在复杂配电网中的定位性能，并验证了所提判据在混合配电网线路的适用性。最后，分析了配电网发生低阻抗及高阻抗接地故障下P范数判据的鲁棒性。仿真结果表明，该方法在过渡电阻高达3 kΩ的情况下能准确定位，且定位精度高，受噪声、故障类型和采样频率的影响小。

针对5G通道承载配电网线路差动保护业务时数据流量大的问题，提出了考虑通信流量控制的配电网线路5G差动保护方案。从差动数据的发送频率、报文内容和报文类型入手，优化发送策略、简化数据格式、提高报文效率，并在此基础上优化差动保护数据同步方案和CT（电流互感器）饱和判别逻辑，大幅降低了数据流量，且不影响差动保护的性能，同时仍具备通道监视的功能。最后通过实验验证了该方案具备工程应用推广价值，为5G通信技术承载配电网差动保护业务的实用化提供了借鉴。

本研究项目根本解决了电力系统配电网杆塔及楼宇表箱接地网存在的问题，提供了一项值得大力推广应用的配电网线路和设备防雷接地改造新方法：能够用较低的成本解决现有配电网接地电阻存在的问题。基本解决问题：基本上解决现有配电网由于接地电阻值达不到系统的要求而导致居民（尤其小朋友）和配网运行人员触电危险的安全隐患问题。部分解决问题：解决了配网运行人员和居民由于接地网的不规范问题而引起不必要的法律责任和纠纷，从而提升供电企业的良好形象。 本项目提出的线路杆塔及楼宇表箱接地电阻解决方案和最佳实例，具有施工简单，占地少，成本低，减少征地，保护耕种，简单易行、经济有效等优点：可用较低的成本解决现有配电网接地电阻存在的问题，无论从其可靠性、安全性，还是从其经济性、操作性方面都不失为一种值得大力推广应用的配电网接地的新方法，可在电力行业全面推广。本项目研究成果可解决楼宇表箱由于接地电阻不合格导致居民（尤其小朋友）触电危险的安全隐患，可适用于庞大的居民小区的楼宇表箱的接地网。本项目研究成果基本上解决了配网杆塔、表箱的接地问题，施工简单，成本低，简单易行、经济有效，可特定情况下局部推广。

多端柔性直流配电网因在供电可靠性方面极具优势而受到广泛的关注，然而对于直流线路保护中故障的快速、可靠识别成为其急速发展所需解决的关键问题之一。因此，设计了一种利用电流模分量特性的直流线路纵联保护方法。该方法利用故障时正极电流线模分量方向来判别区内外故障，以不同故障条件下故障点正极电流零模分量平均值的差异来构造保护判据，从而判别故障类型，形成保护策略。最后，在PSCAD/EMTDC4.5上搭建了多端柔性直流配电网模型，对保护判据及关键影响要素进行了仿真分析。结果表明，该保护方法能够有选择性地快速、可靠识别区内外故障及故障类型，且具有较好的耐过渡电阻与抗噪声能力。

针对5G通道承载配电网线路差动保护业务时数据流量大的问题，提出了考虑通信流量控制的配电网线路5G差动保护方案。从差动数据的发送频率、报文内容和报文类型入手，优化发送策略、简化数据格式、提高报文效率，并在此基础上优化差动保护数据同步方案和CT（电流互感器）饱和判别逻辑，大幅降低了数据流量，且不影响差动保护的性能，同时仍具备通道监视的功能。最后通过实验验证了该方案具备工程应用推广价值，为5G通信技术承载配电网差动保护业务的实用化提供了借鉴。

针对传统配电网电压控制方法存在的调节资源有限、调控成本较高、响应速度较慢等问题，提出一种利用电制氢（power to hydrogen，P2H）辅助的两阶段电压随机优化控制策略。首先，在建立P2H装置在内的调压设备运行约束以及配电网线路约束的基础上，建立了考虑电解制气收益的日前-日内两阶段电压优化控制模型。其次，针对分布式能源出力和负荷需求日内短时扰动引发的电压波动甚至越限问题，基于拉丁超立方抽样与Kantorovich距离削减技术构建了配电网典型运行场景，并以各场景下日内阶段目标函数期望最小为目标求解电压控制策略。算例结果表明，所提方法相比于不考虑P2H辅助的常规电压控制方案，有效避免了电压越限问题，并且总控制成本降低了26.43%。

随着电网快速发展，徐州电网35kV及以下电压等级线路达到1000多条，覆盖市郊三千多平方公里，当前农、配电网线路故障绝大多数为单相接地故障，该故障每年发生数百起，特别是在夏季大风和暴雨等恶劣天气下，更是故障频发(单相接地故障月均发生次数曲线如图1所示)，如不尽快处置，会引起电网绝缘薄弱环节被击穿、危及设备和人身安全，若发展成相间短路，会扩大事故范围、影响用户供电，同时弧光接地还会引起全系统过电压，造成设备烧毁、爆炸，破坏系统安全运行。 虽然部分地区配备了自动选线装置用于发生单相接地故障时故障自动隔离，然而由于农、配网特殊的接线方式,接地故障电流较小，加之消弧线圈自动投入等原因，故障特征量很难被检测到，严重降低了这种自动选线装置的准确性，无法实现推广应用。 传统单相接地故障处理方法农、配电网单相接地故障时，传统故障查找主要依靠监控人员远方“人工拉路”，即通过调度员确定的拉路序列，由监控员人工拉合线路开关逐条排除故障。然而，人工拉合操作效率较低，单条线路就需要调度员下令、进入间隔图、开关解锁、人工监护等过程，如图2所示，传统人工拉路故障处置法平均单条线路耗时3.2min，平均整站故障查找时间约37min,执行效率低、查找速度慢、用户停电时间长。 传统故障处置方法在确定拉路序列时依赖人工经验判断，机械而被动，准确率低，部分变电站35kV ( 10kV)出线达数十条，在极端情况下，几乎把所有线路都拉完才找到故障线路，且需要两名监控员相互配合操作1h以上，拉路效率低、停电范围广，同时也限制了其他监控业务的正常进行。

配电系统绝缘监测传感装置种类众多，传统绝缘感知传感器，取电条件受限、成本高、寿命短和灵敏度低等问题日益凸显。项目团队提出了融合开关柜/环网柜局部放电监测和带电指示功能的传感方法，实现了绝缘状态传感装置带电安装；研制了低功耗、长寿命、价格低廉新型宽频电压陶瓷电容传感器，传感特性满足监测要求；研发了配电网绝缘状态监测系统，系统由新型陶瓷电容传感器、监测终端及后台系统组成，可实现配电网线路、变压器、开关柜、开闭所、环网柜等设备的绝缘状态感知。目前产品已通过苏州电器研究院、西安高压科学研究院等权威部门检测，性能指标全面优于现有产品。成本从0.8万元下降至0.3万，使用寿命从8年提升至30年。