智能配電網保護控制系統的設計與研究

李國海 寧云華

（三門峽供電公司，河南 三門峽 472000）

1 智能配電網的特點

1.1 供電更為可靠

與傳統的配電網相比較，智能配電的供電更為穩定可靠。通過對故障的智能處理，智能配電網對自然災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故障對用戶正常用電的影響。依靠多網發電，在主網停電時迅速的使用微網系統保證正常供電，實現智能配電網真正的自愈。

1.2 提供優質的電能

智能配電網利用先進的技術通過對電能質量的監控，實現對電壓的嚴格控制，保證電壓在標準要求內穩定輸送。通過提高設備的敏感性，使供電能夠持續高質量的進行。

1.3 兼容性更好

智能配電網具有較高的能源兼容性，能使大量的分布式發電網絡無縫隙的連接在一起，提高了配電網絡工作的靈活性，有效的增加了對供電的穩定性。

1.4 互動能力極強

通過用戶對需求響應程度的不同，創造合適的分布式發電的條件，使用戶在用電高峰期的用電正常進行，根據不同的需求提供更多的附加服務，實現以用戶為中心的服務理念，增強智能配電網的實用性和與用戶的互動能力。

1.5 提高電網資產利用率

實行對主要供電設備的實時監控，了解設備的運行狀態，對不能正常使用的設備進行維修或更換，延長使用壽命，合理的減少供電系統的投資，降低輸出電力的成本，提高電力系統的效益。

2 低壓配電系統的接線方式

低壓配電系統是智能配電網絡中的一個典型，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，主要用于低壓系統的實時監測、開關分合閘的控制和各種數據的整理分析，完成供電公司與客戶的互動任務。低壓配電系統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等材料較多，不適合廣泛的使用，一般用于對供電設備有較高要求的場所。

2.2 樹干式

低壓配電系統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備同時供電，經濟價值高。但在通電過程中，若干線出現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，使使配電網絡能夠安全、經濟的運行。

2.4 具有備用電源的配電方式

為增加供電系統的穩定可靠性，在很多建筑物內都備有應急電源，主電源發生故障時，系統自動切換，啟動備用電源，由備用電源向用戶供電，直到修復完成后再切換回主電源，保證電量的正常使用。

3 智能配電網保護控制系統的設計

基于智能配電網的運行目標和結構特點，保護控制系統應具有的一個重要特點就是自愈能力，也就是自我預防和自我恢復能力。自愈能力表現在兩個方面，第一是系統的運行要以預防控制為主，及時的發現和消除故障，第二是在出現故障的情況下要具有維持系統繼續運行的能力，不影響配電網的損失，并通過自動修復盡可能的在有故障的情況下恢復供電。因此，智能配電網的自愈能力是只能配電網保護系統的核心，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。本文設計出來的配電網保護控制系統設計方案（如圖1）所示。電網的結構包括與配電網直接相連的微電網系統和面向商業或者居民用電的小型微電網系統。

在智能配電網系統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的供電質量和穩定性提供了重要的作用。對于微電網來說，對各個分布式電源的監測同樣需要通過保護系統來實現，并需要對分布式電源與負荷進行投切控制，從使微電網與配電網的并網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與配電網同步運行。本文圖1所示的配電網保護系統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絡體系結構。這兩個部分是數據采集和分散控制的基礎。第三個部分是面向智能配電網的保護控制系統，這一部分除了有配電網的保護控制方案，還包括了對微電網的保護控制策略，其中，分別包括微電網1和2的保護控制方案以及他們之間的相互關系，最終通過通信網絡的途徑實現對分布式電源和負荷的分散控制。

圖1 智能配電網保護控制系統設計

本文設計的方案中通過通信網關與其他非本地的保護控制單元進行通信，可以實現更高層次的優化控制，在筆者設計的智能電網保護控制系統中，以上內容仍然存在很多不足，目前智能電網保護系統的發展逐步從單元式保護控制向集中決策時方向發展，隨著科學技術的不斷進步與發展，智能配電網的技術會越來越成熟，技術支撐手段越來越先進。

4 結語

智能配電網的發展不能僅僅依靠對工作系統的改善優化，還應當在系統運行時做好對相關電氣設備的維護工作，減少因設備故障而引發的安全事故，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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