配電保護測量電源設(shè)計與應(yīng)用

甘 康，汪 煒

（1.湖南省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限公司，湖南 長沙 410000；2.中國移動通信集團湖南有限公司湘潭分公司，湖南 湘潭 411100）

0 引 言

在環(huán)境保護需求和能源問題加劇的情況下，新能源發(fā)電模式得到了全面發(fā)展。目前，配電網(wǎng)中出現(xiàn)了越來越多的分布式電源。分布式電源作為一種新型能源發(fā)電模式，在使用中發(fā)電效率高，但實際應(yīng)用中需要注意配電保護測量與電源設(shè)計問題。新型的分布式電源模式為電力工作帶來了全新的挑戰(zhàn)。

1 配電保護測量基站電源安全防護問題分析

1.1 雷擊電壓防護分析

我國根據(jù)電力發(fā)展情況，提出了基站設(shè)備防雷規(guī)范。規(guī)范要求基站設(shè)備的防雷感應(yīng)電壓應(yīng)達(dá)到3 000 V以上。實際中，500～3 000 V的電壓設(shè)備比較多，其損毀情況占到故障設(shè)備總數(shù)的一半以上。這種情況說明了在防雷設(shè)備完好的情況下，防雷感應(yīng)電壓區(qū)間設(shè)置不合理，極易出現(xiàn)設(shè)備故障問題。目前，配電保護測量基站在防雷保護中的措施主要為應(yīng)對直擊雷而制作?；局械谋芾揍樅捅Ｗo器結(jié)構(gòu)的保護范圍較小，只能有效防護自然天氣下產(chǎn)生的直擊雷，如果基站中出現(xiàn)二次和多次雷擊現(xiàn)象，那么保護措施的效果不明顯。配電保護基站中，接地電阻的差異問題會造成地電位反擊，使基站設(shè)備出現(xiàn)比較嚴(yán)重的損壞問題。

1.2 電網(wǎng)異常情況分析

電網(wǎng)中的線路在長期使用下老化比較嚴(yán)重，存在管理問題。電網(wǎng)在用電量劇增時會產(chǎn)生用電高峰期，供電部門為了有效解決此項問題，經(jīng)常使用供電周率和電壓的方式提高系統(tǒng)的總體供電能力，但此時會出現(xiàn)電壓明顯提高的問題。電力企業(yè)經(jīng)常使用切斷一相或者兩相線路的方式保證系統(tǒng)供應(yīng)穩(wěn)定，保證高峰期供電順利進行。目前，配電保護基站中的電源設(shè)備通常使用三相方式進行連接。系統(tǒng)中，電源模塊主要采用220 V的單相交流方式。日常工作中，系統(tǒng)中的不同模塊會共同承擔(dān)三相交流線路，如果電力管理部門在高峰期切斷一相，電流模塊中的電流將達(dá)到30 A，模塊的電流使用會達(dá)到設(shè)計極限，進而影響正常使用。

2 配電保護測量基站電源設(shè)計

2.1 電源設(shè)計原理

設(shè)計中，需要將電源系統(tǒng)作為安全運行的核心組件，電源系統(tǒng)運行時需要根據(jù)電壓波動情況確定信號的發(fā)出情況。系統(tǒng)檢測到電壓變動后，會主動攔截二次雷擊、地電位反擊以及交流電壓波動。運行過程中，系統(tǒng)中的通信設(shè)備會與動環(huán)檢測設(shè)備網(wǎng)絡(luò)主動連接并完成自動控制。

2.2 電源硬件系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)對基站端完成控制后，會收集整理系統(tǒng)中其他子系統(tǒng)的信息，主動控制合式段導(dǎo)器的閉合和斷開操作。如果系統(tǒng)交流電壓出現(xiàn)大于安全閾值的情況，系統(tǒng)會及時切斷交流輸出，并主動為系統(tǒng)中的蓄電池供電，取消為通信設(shè)備供電。此項操作方式是對配電保護測量基站的安全防護。系統(tǒng)中主控系統(tǒng)與其他子系統(tǒng)的關(guān)系模式如圖1所示。

硬件系統(tǒng)中，處理系統(tǒng)的功能主要是分析、檢測系統(tǒng)狀態(tài)和參數(shù)情況，并將收集到的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)焦芾碇行模悄芴幚硐到y(tǒng)會分析、確定出現(xiàn)的異常情況，并使用歷史數(shù)據(jù)進行對比分析，以判定問題出現(xiàn)的規(guī)律和基本形態(tài)。相關(guān)工作人員在此幫助下，可有效獲取關(guān)鍵數(shù)據(jù)，開展后期基站管理維護工作。此過程中的數(shù)據(jù)智能處理系統(tǒng)如圖2所示。

圖1 主控系統(tǒng)與其他子系統(tǒng)的關(guān)系功能結(jié)構(gòu)

圖2 數(shù)據(jù)智能處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

由圖2可知，數(shù)據(jù)智能處理系統(tǒng)主要通過數(shù)據(jù)庫的運行實現(xiàn)正常工作。此過程中，需要通過使用規(guī)律學(xué)習(xí)程序有效分析數(shù)據(jù)，以基本判定配電保護基站中的故障，使用數(shù)據(jù)庫更新模塊完成數(shù)據(jù)更新查找，并及時刪減冗余數(shù)據(jù)。系統(tǒng)中的狀態(tài)設(shè)置程序主要保證系統(tǒng)具有完整的彈性功能，數(shù)據(jù)選擇程序根據(jù)數(shù)據(jù)價值選擇和判斷，完成數(shù)據(jù)傳遞工作。

2.3 電源軟件系統(tǒng)設(shè)計

軟件系統(tǒng)中的基站端主要存在于設(shè)備的軟件系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)還包含網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中的監(jiān)控軟件應(yīng)用?；径讼到y(tǒng)運行時主要以非工作狀態(tài)和工作狀態(tài)兩種形式存在。非工作狀態(tài)又稱為待機狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)處于此狀態(tài)時，只有主控系統(tǒng)和部分電路系統(tǒng)進行工作，其余系統(tǒng)部件設(shè)備均處關(guān)閉狀態(tài)。待機狀態(tài)中，管理中心發(fā)出的控制指令主要由主控系統(tǒng)執(zhí)行接收工作，管理中心發(fā)出開機指令后，系統(tǒng)會從待機狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殚_機狀態(tài)，此工作狀態(tài)下，系統(tǒng)中的所有設(shè)備和相關(guān)子系統(tǒng)全部進行工作。

3 相關(guān)保護方法

3.1 配電網(wǎng)故障時退出DG單元

首先，保證不改變原有方案；其次，配電網(wǎng)出現(xiàn)故障時退出DG單元。進行此項操作需要具有較高水平的故障檢測能力，并且在整個工作工程中無法保證對DG負(fù)荷進行持續(xù)性供電，直接阻礙了DG的接入與使用。此外，使用此方法進行保護處理時，需要根據(jù)實際情況綜合性考慮、分析DG的位置和實際容量情況。當(dāng)發(fā)生故障并退出DG單元時，需要做好容量管理控制工作，及時使用情節(jié)性能源，最大程度減少不必要的損失[1]。

3.2 配電網(wǎng)中多點DG接入

目前，配電網(wǎng)中DG數(shù)量和實際使用容量都在不斷提高，這種變化使其運行更加便捷。現(xiàn)階段，配電網(wǎng)中使用的單點信息保護無法滿足基本的工作需求，在通信技術(shù)的支持下，使用多點保護已經(jīng)成為了發(fā)展的基本需要。當(dāng)前，多點DG接入方案主要使用Agent技術(shù)，但此項技術(shù)在使用中仍然存在一定不足。使用故障電流綜合賦值確定故障方向時，在配電網(wǎng)中進行多點DG接入，可以有效綜合分析、判定故障發(fā)生區(qū)域，實際使用效果比較明顯[2]。

3.3 限制DG接入點故障電流

根據(jù)故障電流的出現(xiàn)情況，需要在DG接入點做好限制性工作。此階段，可以使用自適應(yīng)保護方案，按照DG的實際功率大小適時調(diào)整系統(tǒng)中的電流值大小，保證DG接入系統(tǒng)之后可以繼續(xù)保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行[3]。

4 結(jié) 論

綜上所述，本文主要研究了配網(wǎng)保護測量電源設(shè)計，綜合分析了配電保護測量中電源設(shè)計階段的安全防護工作，并根據(jù)配電網(wǎng)的發(fā)展需要，從軟硬件兩個方面提出了主要的設(shè)計應(yīng)用方式，綜合性概述、介紹了相關(guān)保護方式。