智能配電網(wǎng)保護控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究

李國海 寧云華

（三門峽供電公司，河南 三門峽 472000）

1 智能配電網(wǎng)的特點

1.1 供電更為可靠

與傳統(tǒng)的配電網(wǎng)相比較，智能配電的供電更為穩(wěn)定可靠。通過對故障的智能處理，智能配電網(wǎng)對自然災(zāi)害和人為的破壞具有一定的抵御能力，極大程度的較小了電網(wǎng)故障對用戶正常用電的影響。依靠多網(wǎng)發(fā)電，在主網(wǎng)停電時迅速的使用微網(wǎng)系統(tǒng)保證正常供電，實現(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)利用先進的技術(shù)通過對電能質(zhì)量的監(jiān)控，實現(xiàn)對電壓的嚴格控制，保證電壓在標準要求內(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)量的進行。

1.3 兼容性更好

智能配電網(wǎng)具有較高的能源兼容性，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

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行，根據(jù)不同的需求提供更多的附加服務(wù)，實現(xiàn)以用戶為中心的服務(wù)理念，增強智能配電網(wǎng)的實用性和與用戶的互動能力。

1.5 提高電網(wǎng)資產(chǎn)利用率

實行對主要供電設(shè)備的實時監(jiān)控，了解設(shè)備的運行狀態(tài)，對不能正常使用的設(shè)備進行維修或更換，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。

2 低壓配電系統(tǒng)的接線方式

低壓配電系統(tǒng)是智能配電網(wǎng)絡(luò)中的一個典型，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)的實時監(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)的樹干式接線方式與放射式相反，在耗用較少的有色金屬材料的同時，提高了系統(tǒng)的靈活性，降低了實用成本。通過配電裝置引出的一條線路就可以向很多設(shè)備同時供電，經(jīng)濟價值高。但在通電過程中，若干線出現(xiàn)故障則會造成大范圍的影響，不具有較高的可靠性，僅適合容量不大、用電設(shè)備分布均勻的場合，實用性較低。

2.3 混合式

混合接線式是把放射式與樹干式兩種方式相結(jié)合，以放射式引出多條干線，局部采用樹干式，將低壓電源引出后依靠放射式的穩(wěn)定運行將電流輸送到有靈活的樹干式組成的電路中，使使配電網(wǎng)絡(luò)能夠安全、經(jīng)濟的運行。

2.4 具有備用電源的配電方式

為增加供電系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性，在很多建筑物內(nèi)都備有應(yīng)急電源，主電源發(fā)生故障時，系統(tǒng)自動切換，啟動備用電源，由備用電源向用戶供電，直到修復(fù)完成后再切換回主電源，保證電量的正常使用。

3 智能配電網(wǎng)保護控制系統(tǒng)的設(shè)計

基于智能配電網(wǎng)的運行目標和結(jié)構(gòu)特點，保護控制系統(tǒng)應(yīng)具有的一個重要特點就是自愈能力，也就是自我預(yù)防和自我恢復(fù)能力。自愈能力表現(xiàn)在兩個方面，第一是系統(tǒng)的運行要以預(yù)防控制為主，及時的發(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)保護系統(tǒng)的核心，而自愈能力必須要依靠可靠的，合理的保護控制方案來實現(xiàn)。本文設(shè)計出來的配電網(wǎng)保護控制系統(tǒng)設(shè)計方案（如圖1）所示。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)里面各個分布式電源都有各自獨立的控制器，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，對各個分布式電源的監(jiān)測同樣需要通過保護系統(tǒng)來實現(xiàn)，并需要對分布式電源與負荷進行投切控制，從使微電網(wǎng)與配電網(wǎng)的并網(wǎng)運行或者孤島運行成功進行。其中，還包括孤島運行方式下的微電網(wǎng)與配電網(wǎng)同步運行。本文圖1所示的配電網(wǎng)保護系統(tǒng)由以下幾個部分組成：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，這個部分的功能主要是采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)。這兩個部分是數(shù)據(jù)采集和分散控制的基礎(chǔ)。第三個部分是面向智能配電網(wǎng)的保護控制系統(tǒng)，這一部分除了有配電網(wǎng)的保護控制方案，還包括了對微電網(wǎng)的保護控制策略，其中，分別包括微電網(wǎng)1和2的保護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)的途徑實現(xiàn)對分布式電源和負荷的分散控制。

圖1 智能配電網(wǎng)保護控制系統(tǒng)設(shè)計

本文設(shè)計的方案中通過通信網(wǎng)關(guān)與其他非本地的保護控制單元進行通信，可以實現(xiàn)更高層次的優(yōu)化控制，在筆者設(shè)計的智能電網(wǎng)保護控制系統(tǒng)中，以上內(nèi)容仍然存在很多不足，目前智能電網(wǎng)保護系統(tǒng)的發(fā)展逐步從單元式保護控制向集中決策時方向發(fā)展，隨著科學技術(shù)的不斷進步與發(fā)展，智能配電網(wǎng)的技術(shù)會越來越成熟，技術(shù)支撐手段越來越先進。

4 結(jié)語

智能配電網(wǎng)的發(fā)展不能僅僅依靠對工作系統(tǒng)的改善優(yōu)化，還應(yīng)當在系統(tǒng)運行時做好對相關(guān)電氣設(shè)備的維護工作，減少因設(shè)備故障而引發(fā)的安全事故，提高供電的安全可靠性。通過對供電方式的合理運用，選擇最為合適的材料與電路，在安全穩(wěn)定供電的前提條件下，降低供電的成本，提高使用價值。

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