10kV配电网真型试验平台

  完成单位：国网河南省电力公司电力科学研究院、漯河汇力实业（集团）有限公司

  主要完成人：周宁、王群营、冯光、李启林、徐铭铭、周久勤、王鹏、张建宾、马心良、董轩

一、研发背景

10kV配电网处于电力系统末梢，结构和运行环境复杂，易发生各类故障，其中单相接地故障占比约80%，如处置不及时易造成人身安全、设备安全和供电服务等问题。近几年在单相接地故障处置方面涌现出较多的新技术和新设备，但现场应用依旧不理想。

为解决故障处置难的问题，项目团队奔赴故障现场百余次，深度分析故障处置难的原因：一是接地点过渡电阻、系统电容电流水平、接地持续时间、故障初相角均会影响故障特征；二是真实电网上可能存在着电压波动、暂降、谐波污染、不平衡负荷投切导致的干扰信号；三是故障处置设备的原理、制造工艺等可能存在局限性，但是以上原因很难通过传统的仿真、模拟等试验平台来解决。

在此背景下，项目团队集思广益，以构建全过程、全工况、多场景的故障复现为目标，建设并完善了国内首个10kV配电网真型试验平台，通过重现现场各种接地故障实现了故障处置设备试验方法的升级，解决了相关设备在实际应用中难以有效评价的核心难题。

二、发明团队介绍

发明团队以解决配电网痛点难题为目标，积极开展科研攻关，成功申报“配电网智能化应用及关键设备联合实验室”、“配电设备一二次联合检测技术标准验证实验室”2个国网公司实验室。在配电网真型实证技术、配电网故障处理与安全防护、分布式新能源消纳、智能配电网信息化分析及应用等方面承担河南省重大科技专项、国网公司指南项目等科技项目20余项。开展配电网接地故障处理技术、智能配电网信息分析及应用技术、配电网新能源消纳技术等方面的技术攻关。获省部级以上科技成果奖励20余项，授权专利60余项，发表高质量论文40余篇，制修订16项技术标准。

涉及本成果的专利情况如表1所示。

表1  本成果的专利情况表

三、成果简介

为全面真实地复现故障发生场景，全过程记录故障发生暂态和稳态过程，捕捉故障特性，支撑故障全过程分析，国网河南电科院团队集思广益，以“变电站+配电线路+台区”的模式建成了含变电所子系统、线路子系统、负载子系统、故障模拟子系统与测控录波子系统的真型试验平台。

该试验平台具备以下几个特性：全工况可组态配电网构架技术。通过不同中性点运行方式、不同系统参数配置、不同线路类型选择、不同网架结构设置、不同负荷类型的灵活组态，实现各种配电网系统运行环境的灵活配置。全类型可复现接地故障发生系统。通过实际运行故障分析与试验设备研发，实现了包含金属性接地、经电阻接地、弧光接地、断线接地等配电网常见故障的全类型发生；通过故障合闸角控制器的研发，能够精确控制故障发生的时刻，实现了故障复现。全气候可调节复杂自然环境模拟系统。通过对配电网运行环境的统计分析，自主研发了具备复杂自然环境模拟功能的测试系统，实现对温度、湿度、紫外线辐射、盐雾、污秽、扬尘、振动、降雨、覆冰等复杂自然环境的联合调节。全过程可追溯的实验数据监控系统。通过对试验测试系统多节点多物理量的高精度录波与视频监控，实现了试验全过程的数据记录，为故障过程分析、设备性能综合评价以及设备主要技术指标的提升提供了全方位的数据支撑。

四、成果转化情况

项目团队依托10kV配电网真型试验平台，通过短时间、多工况、多频次的严格考核，打造了配电新设备上岗前的“终极考场”，为设备性能评价与分析、配电新技术的应用、科技成果的转化、技术标准的验证提供实证工具进行高效的成果转化。

一是设备入网专业检测。依托试验平台，承担了一二次融合标准化环网箱、主动干预型消弧装置等新设备的入网专业检测，严把设备入网质量关。

二是先进装备引进。完成瑞典Neutral公司GFN全电流补偿装置、韩国新星产电株式会新型故障指示器、日本户上株式会社制造的SOG功能接地保护分界开关等8项国际先进装备的验证、引进和落地工作，有效支撑国外新设备、新技术在国内配电网中的应用落地。

三是技术路线验证。完成全补偿装置、主动干预型消弧装置、一二次融合开关等8大类站内外设备的运行边界、应用场景的验证，支撑配电网高质量的发展。

四是承担委托性试验。采用开放共享的发展模式，为设备研发和制造厂商提供测试支撑，积极推动配网新设备、新技术的改进和发展。

通过以上四种转化形式，高效的开展成果的转化应用，市场反响良好，具有较强的市场推广和运营场景。

五、经济效益与社会效益介绍

经济效益：10kV配电网真型试验平台通过承接国网公司新设备入网专业检测、厂商委托测试服务等渠道，近几年来共完成收益性测试服务71项，合同总金额751.5万元，经济效益显著。

社会效益：体现在一下几个方面：一是支撑新设备入网专业检测，严把设备入网质量关，确保设备发挥高效的故障处置能力，避免造成人身和设备安全问题；二是为设备厂商提供共享测试平台，量化分析运行参数对设备的影响，缩短设备研发周期，减少研发成本；三是明细设备运行边界条件，实现设备与现场运行高质量匹配，指导电网建设和改造。