基于智能配電網(wǎng)保護(hù)控制的設(shè)計(jì)與研究探討

張佳偉

摘要：隨著電力用電需求的增加，配電網(wǎng)的供電要求也需要進(jìn)一步提高。智能配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)研究和發(fā)展的必然選擇。智能配電網(wǎng)具有對系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)和控制的能力，能夠及時(shí)有效地解決供電問題的影響。這是電力工業(yè)發(fā)展的必然研究課題。因此，在實(shí)際工作過程中，員工應(yīng)該更加重視這一問題，并從實(shí)際情況出發(fā)提出有效的解決辦法。

關(guān)鍵詞：智能配電網(wǎng);低壓配電;方式;特點(diǎn)

配電網(wǎng)智能化對推動整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)升級發(fā)展具有重要意義。大量的實(shí)際研究結(jié)果表明，智能配電網(wǎng)的應(yīng)用表現(xiàn)出極其顯著的互動性和自愈性特征。同時(shí)，在分布式發(fā)電接入技術(shù)和微網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)等智能技術(shù)的應(yīng)用過程中，傳統(tǒng)的保護(hù)和控制方法表現(xiàn)出了明顯的不適應(yīng)性。從這個(gè)角度來看，基于保護(hù)方式的合理選擇和保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的確定，對智能配電網(wǎng)保護(hù)與控制方法的研究，已成為電網(wǎng)建設(shè)行業(yè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

一、智能配電網(wǎng)的特點(diǎn)

1.1 供電更為可靠

與傳統(tǒng)配電網(wǎng)相比，智能配電網(wǎng)供電更加穩(wěn)定可靠。通過對故障的智能化處理，使智能配電網(wǎng)具有一定的抵御自然災(zāi)害和人為破壞的能力，大大降低了電網(wǎng)故障對[1]用戶正常用電的影響。微網(wǎng)系統(tǒng)依靠多網(wǎng)發(fā)電，可以快速使用，保證正常供電，實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)真正的自愈。

1.2 提供優(yōu)質(zhì)的電能

智能配電網(wǎng)利用先進(jìn)的技術(shù)通過對電能質(zhì)量的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對電壓的嚴(yán)格控制，保證電壓在標(biāo)準(zhǔn)要求內(nèi)穩(wěn)定輸送。通過提高設(shè)備的敏感性，使供電能夠持續(xù)高質(zhì)量的進(jìn)行[2]。

1.3 兼容性更好

智能配電網(wǎng)具有較高的兼容性，能使大量的分布式發(fā)電網(wǎng)絡(luò)無縫隙的連接在一起，提高了配電網(wǎng)絡(luò)工作的靈活性，有效的增加了對供電的穩(wěn)定性。

1.4 互動能力極強(qiáng)

通過用戶對需求響應(yīng)程度的不同，創(chuàng)造合適的分布式發(fā)電的條件，使用戶在用電高峰期的用電正常進(jìn)行，根據(jù)不同的需求提供更多的附加服務(wù)，實(shí)現(xiàn)以用戶為中心的服務(wù)理念，增強(qiáng)智能配電網(wǎng)的實(shí)用性和與用戶的互動能力。

1.5 提高電網(wǎng)資產(chǎn)利用率

實(shí)行對主要供電設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對不能正常使用的設(shè)備進(jìn)行維修或更換，延長使用壽命，合理的減少供電系統(tǒng)的投資，降低輸出電力的成本，提高電力系統(tǒng)的效益。

二、低壓配電系統(tǒng)的接線方式

低壓配系統(tǒng)是智能配網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)典型，它由電源、低壓配電裝置、低壓線路和用戶低壓配電裝置組成，主要用于低壓系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、開關(guān)分合閘的控制和各種數(shù)據(jù)的整理分析，完成供電公司與客戶的互動任務(wù)。低壓配電系統(tǒng)的接線方式分為以下四種：

2.1 放射式

使用放射式接線法完成低壓系統(tǒng)的各部分電線路的相互獨(dú)立，不因某一處的線路故障影響到其他配電線路，具有較高的可靠性。然而放射式配電接線方式所需使用的開關(guān)等材料較多，不適合廣泛的使用，一般用于對供電設(shè)備有較高要求的場所。

2.2 樹干式

低壓配電系統(tǒng)的中軸式布線方式與輻射式布線方式相反，既減少了有色金屬材料的消耗，又提高了系統(tǒng)的靈活性，降低了實(shí)際成本。該配電裝置的一條線路可以同時(shí)為多個(gè)設(shè)備供電，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。然而，在通電過程中，多根線路的故障會造成廣泛的影響，可靠性不高。僅適用于容量小、電氣設(shè)備分布均勻的場合，實(shí)用性低。

2.3 混合式

混合連接方式是徑向式和干線式的結(jié)合，導(dǎo)致徑向方式下多條干線，局部采用干線式。低壓電源引出后，通過穩(wěn)定的徑向運(yùn)行將電流輸送到柔性主干電路，使配電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2.4 具有備用電源的配電方式

為了提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，許多建筑物都提供了應(yīng)急供電。當(dāng)主電源出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)自動切換啟動備用電源，備用電源為用戶供電，直到修復(fù)完成后，再切換回主電源，保證電力正常使用。

三、智能配電網(wǎng)保護(hù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

基于智能配電網(wǎng)的運(yùn)行目標(biāo)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，保護(hù)控制系統(tǒng)應(yīng)具有的一個(gè)重要特點(diǎn)就是自愈能力，也就是自我預(yù)防和自我恢復(fù)能力。自愈能力表現(xiàn)在兩個(gè)方面，第一是系統(tǒng)的運(yùn)行要以預(yù)防控制為主，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和消除故障，第二是在出現(xiàn)故障的情況下要具有維持系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行的能力，不影響配電網(wǎng)的損失，并通過自動修復(fù)盡可能的在有故障的情況下恢復(fù)供電。因此，智能配電網(wǎng)的自愈能力是只能配電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)的核心，而自愈能力必須要依靠可靠的，合理的保護(hù)控制方案來實(shí)現(xiàn)。本文設(shè)計(jì)出來的配電網(wǎng)保護(hù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)包括與配電網(wǎng)直接相連的微電網(wǎng)系統(tǒng)和面向商業(yè)或者居民用電的小型微電網(wǎng)系統(tǒng)。在智能配電網(wǎng)系統(tǒng)里面各個(gè)分布式電源都有各自獨(dú)立的控制器，尤其是逆變型電源，其電子接口可以使各分布式電源的運(yùn)行更為智能化，這種電源的控制途徑是利用本地信息對輸出的電壓和頻率進(jìn)行控制，這種控制方法對提高微電網(wǎng)的供電質(zhì)量和穩(wěn)定性提供了重要的作用。對于微電網(wǎng)來說，對各個(gè)分布式電源的監(jiān)測同樣需要通過保護(hù)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，并需要對分布式電源與負(fù)荷進(jìn)行投切控制，從使微電網(wǎng)與配電網(wǎng)的并網(wǎng)運(yùn)行或者孤島運(yùn)行成功進(jìn)行。其中，還包括孤島運(yùn)行方式下的微電網(wǎng)與配電網(wǎng)同步運(yùn)行。配電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成：第一是面向電子式互感器，光互感器和數(shù)字量輸入的合并單元，這個(gè)部分的功能主要是集變電站或本地的信息。第二是冗余的通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。這兩個(gè)部分是數(shù)據(jù)采集和分散控制的基礎(chǔ)。第三個(gè)部分是面向智能配電網(wǎng)的保護(hù)控制系統(tǒng)，這一部分除了有配電網(wǎng)的保護(hù)控制方案，還包括了對微電網(wǎng)的保護(hù)挖制策略，其中，分別包括微電網(wǎng)的保護(hù)控制方案以及他們之間的相互關(guān)系，最終通過通信網(wǎng)絡(luò)的途徑實(shí)現(xiàn)對分布式電源和負(fù)荷的分散控制。本文設(shè)計(jì)的方案中通過通信網(wǎng)關(guān)與其他非本地的保護(hù)控制單元進(jìn)行通信，可以實(shí)現(xiàn)更高層次的優(yōu)化控制。

四、結(jié)束語

綜上所述，智能配電網(wǎng)的發(fā)展不僅可以依靠工作系統(tǒng)的改進(jìn)和優(yōu)化，但也要辦好相關(guān)電氣設(shè)備的維護(hù)在系統(tǒng)操作，減少設(shè)備故障造成的安全事故，提高供電的安全可用性。通過合理使用供電方式，選擇最合適的材料和電路，在保證供電安全穩(wěn)定的前提下，降低供電成本，提高使用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]寧瑩瑩， 劉文東. 柔性直流配電網(wǎng)控制保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與策略研究[J]. 輕松學(xué)電腦， 2019， 000（017）：P.1-1.

[2]劉梓涵. 智能電網(wǎng)應(yīng)急通信管理系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J]. 通訊世界， 2019， 026（006）：184-185.

[3]楊志強(qiáng). 智能配電網(wǎng)自愈控制系統(tǒng)技術(shù)研究與設(shè)計(jì)[J]. 華東科技（綜合）， 2018， 000（012）：P.299-299.

（作者單位：國網(wǎng)寧晉縣供電公司）