智能電網(wǎng)中智能化配電柜設(shè)計(jì)的應(yīng)用探討

徐瓊

摘要：電網(wǎng)的可靠、經(jīng)濟(jì)、安全、高效、友好和安全運(yùn)行，本文重點(diǎn)介紹智能電網(wǎng)中智能配電的兼容性、白色愈合、集成、交互性、優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)特性、現(xiàn)狀和發(fā)展方向。自愈能力是智能電網(wǎng)中智能配電的關(guān)鍵。智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)通過綜合監(jiān)測手段收集和分析電網(wǎng)系統(tǒng)中的信息和各種參數(shù)，為系統(tǒng)決策提供支持和依據(jù)隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)的規(guī)模越來越大，并且其結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出復(fù)雜化的特點(diǎn)，出現(xiàn)的故障也越來越多，并且嚴(yán)重性也越來越強(qiáng)，本文提出采用發(fā)展智能型的電網(wǎng)調(diào)度決策支持系統(tǒng)智能型電網(wǎng)調(diào)度決策支持系統(tǒng)用以智能配電。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；智能化配電柜設(shè)計(jì)；應(yīng)用；探討

中圖分類號：F287 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）20-0223-01

導(dǎo)言：

智能電網(wǎng)，即電網(wǎng)的智能化。智能電網(wǎng)需要建立有效集成的網(wǎng)絡(luò)，并借助各種先進(jìn)的傳感和測量技術(shù)與控制方法，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的安全、高效、可靠、經(jīng)濟(jì)、友好和安全運(yùn)行。智能電網(wǎng)的主要特征有：具備自愈性、可以有效抵御攻擊、允許各種不同發(fā)電形式的接入、提供滿足用戶需求的電能質(zhì)量、啟動電力市場以及資產(chǎn)的優(yōu)化高效運(yùn)行。

1 智能電網(wǎng)發(fā)展的內(nèi)涵與發(fā)展現(xiàn)狀

智能電網(wǎng)是當(dāng)今世界能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展革命的最新動向，代表著電網(wǎng)未來的發(fā)展方向。目前，建設(shè)智能電網(wǎng)的必要性已經(jīng)在世界范圍內(nèi)被廣泛接受。各國對智能電網(wǎng)的基本認(rèn)識是一致的，即電網(wǎng)應(yīng)該“更堅(jiān)強(qiáng)，更智能"。堅(jiān)強(qiáng)是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，智能是堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)充分發(fā)揮作用的關(guān)鍵，兩者相輔相成、協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

智能配電網(wǎng)是統(tǒng)一而強(qiáng)大的智能電網(wǎng)的重要組成部分，它直接影響著我國電網(wǎng)的智能能否實(shí)現(xiàn)。目前，中國正在大力推廣和實(shí)施配電自動化項(xiàng)目，但由于中國各配電區(qū)域的設(shè)備和配電自動化水平參差不齊，配電網(wǎng)絡(luò)薄弱，可再生能源接入將對電網(wǎng)產(chǎn)生巨大影響，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足鼓勵用戶參與電網(wǎng)互動、支持新型混合動力車輛和支持需求側(cè)管理等要求。智能配電網(wǎng)的要求，不可能實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的最佳運(yùn)行和自愈控制，因此，加快配電網(wǎng)的智能化工作建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能配電網(wǎng)刻不容緩。

2 智能電網(wǎng)調(diào)度自動化的特征

2.1 白愈性

電網(wǎng)安全可靠的操作主要表現(xiàn)。

自愈是智能配電網(wǎng)的重要特征和建成的重要標(biāo)志。自愈性是指不需要或僅需要少數(shù)人為操作來完善電力網(wǎng)絡(luò)中的不足，消除隱患。它主要表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中不間斷地進(jìn)行自我檢測，故障隔離，自動診斷，自我恢復(fù)等能力、盡量減少供電中斷次數(shù)。自愈是智能電網(wǎng)的一個(gè)突出特征，對于無論來自外部還是來自內(nèi)部的對電網(wǎng)的損害，它都能自動做出反應(yīng)并自行修復(fù)，且盡可能小地對系統(tǒng)正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。

2.2 集成性

智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)在優(yōu)化流程、整合信息、管理生產(chǎn)、調(diào)度自動化等行為上形成全面決策的統(tǒng)一化和規(guī)范化。在智能電網(wǎng)中通過對各個(gè)系統(tǒng)的集成，形成全面的輔助決策支持體系，支撐企業(yè)管理的規(guī)范化和精細(xì)化，不斷提升電力企業(yè)的管理效率。

2.3 兼容性

多種發(fā)電模式協(xié)調(diào)發(fā)展的新模式取代了傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程集中發(fā)電模式，體現(xiàn)了智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的兼容性。智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的多能源接入功能，特別是清潔可再生能源功能，建立了一個(gè)環(huán)保的電力系統(tǒng)，消除了電網(wǎng)擾動的危害，通過提高能源利用效率，達(dá)到了用戶多選擇的目的。通過訪問各種分布式電源來節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境。

電網(wǎng)智能化調(diào)度系統(tǒng)兼容了包含集中式發(fā)電在內(nèi)的很多不同類型的發(fā)電模式和電力儲存模式，能夠同時(shí)兼容分散式發(fā)電和集中發(fā)電模式，整合了可再生能源、燃料電池等新興技術(shù)，為傳統(tǒng)的電網(wǎng)輸電方式分擔(dān)了壓力。

3 智能配電柜一次設(shè)備

目前，配電柜一次設(shè)備基本采用戶內(nèi)開關(guān)設(shè)備，高壓上普遍采用中置式開關(guān)柜，低壓采用框架斷路器或者塑殼斷路器組成的固定分割式和抽屜式回路單元。這些開關(guān)設(shè)備按照斷路器配電容量和依據(jù)配電柜的用途進(jìn)行有機(jī)組合，組成各種各樣的不同功能的配電柜。

（1） 配電柜一次設(shè)備是以斷路器為主，熔斷器、接觸器和其它設(shè)備為輔助。

（2） 配電柜的一次設(shè)備智能化包括：斷路器控制器的智能化，熔斷器和接觸器狀態(tài)參數(shù)采集設(shè)備智能化。斷路器智能控制器測量參數(shù)包括：電壓、電流、頻率、功率因數(shù)、有功、無功、電度、保護(hù)延時(shí)時(shí)間、過載保護(hù)時(shí)間、斷路器狀態(tài)、斷路器位置等。智能控制器通過內(nèi)置于斷路器內(nèi)的互感器采集電流，通過芯片內(nèi)部程序計(jì)算出其他的參數(shù)與設(shè)置保護(hù)時(shí)間，通過斷路器的輔助觸點(diǎn)采集斷路器狀態(tài)與位置。智能控制器通過以太網(wǎng)接口，采用光纖傳輸方式直接和工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)采用GOOSE通信。

熔斷器和接觸器狀態(tài)采集設(shè)備能采集參數(shù)包括：熔斷器的狀態(tài)和經(jīng)過熔斷器的電流，接觸器的狀態(tài)和電流。熔斷器狀態(tài)與電流、接觸器狀態(tài)和電流通過光纖傳送到過程層交換機(jī)，通過GOOSE與上層IED通信。

4 智能配電柜二次設(shè)備

4.1 配電柜二次設(shè)備狀態(tài)。

目前配電柜中二次設(shè)備主要以傳統(tǒng)的電磁式互感器、電磁式指針表和電磁式繼電保護(hù)設(shè)備。設(shè)備體積大、測量精度低、安裝與配線復(fù)雜、檢修不方便等。

4.2 配電柜二次設(shè)備智能化。

為了滿足智能電網(wǎng)的需要，適應(yīng)智能電網(wǎng)建設(shè)的步伐，新型智能化的二次設(shè)備采用電子式互感器和電子式采集設(shè)備，實(shí)現(xiàn)從模擬采集到數(shù)字采集的轉(zhuǎn)變。經(jīng)過數(shù)字化采集之后，采集到的信號通過光纖送到光纖交換機(jī)，光纖交換機(jī)將數(shù)據(jù)送給測控IED，實(shí)現(xiàn)了采集設(shè)備到光纖交換機(jī)最后到測控IED。增大了信息采集的路數(shù)的同時(shí)，減少了復(fù)雜的配線，同時(shí)只需要簡單跳線可以實(shí)現(xiàn)多路信息采集共享一個(gè)測控IED。IED通過光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

5 智能配電柜的發(fā)展趨勢

5.1 智能配電柜二次設(shè)備

配電柜的二次設(shè)備一般采用傳統(tǒng)的電子設(shè)備：電磁變壓器、指針式儀表和繼電器保護(hù)器。為了實(shí)現(xiàn)智能配電柜的使用，有必要對二次設(shè)備的電子設(shè)備進(jìn)行改造和創(chuàng)新，如增加電子變壓器和電子采集設(shè)備來模擬、采集和利用數(shù)據(jù)信息。在數(shù)字采集模式下，數(shù)據(jù)信息通過光纖設(shè)備傳輸?shù)浇粨Q機(jī)和測控IED，最終實(shí)現(xiàn)一系列設(shè)備采集；同時(shí)也優(yōu)化設(shè)計(jì)了較為簡單的配線，采用智能化配電柜即可實(shí)現(xiàn)簡單地跳線將多方面的數(shù)據(jù)信息共享至測控IED，而測控IED還必須通過光纖設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的最后傳輸，最終實(shí)現(xiàn)配電柜在電網(wǎng)建設(shè)的智能化發(fā)展。

5.2 智能配電柜一次設(shè)備

配電柜的一次設(shè)備采用高壓環(huán)境下的中央開關(guān)柜，低壓環(huán)境下由框架斷路器組成的固定式分體抽屜式電路單元系統(tǒng)可以根據(jù)斷路器的配電容量和配電柜的實(shí)際使用等不同的工作性能組合成不同的配電柜，最大限度地滿足電網(wǎng)設(shè)備的智能化要求。主要設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要是斷路器，保險(xiǎn)絲和接觸器作為輔助。智能配電柜的運(yùn)行參數(shù)實(shí)際上是在斷路器、熔斷器和接觸器等方面智能發(fā)展的，斷路器的電子互感器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳送功能，由計(jì)算機(jī)技術(shù)智能計(jì)算安全運(yùn)行參數(shù)以及設(shè)置保護(hù)時(shí)間，通過以太網(wǎng)接口將數(shù)據(jù)信息傳至交換機(jī)；熔斷器與接觸器的電流和狀態(tài)通過光纖設(shè)備傳至交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)信息傳遞。

6 結(jié)束語

總之，配電柜是配電系統(tǒng)重要的基礎(chǔ)設(shè)施，如何對其進(jìn)行智能化的設(shè)計(jì)可謂一項(xiàng)系統(tǒng)而復(fù)雜的任務(wù)，有利于對線路的控制，保證配電網(wǎng)的穩(wěn)定、安全，提升供電質(zhì)量。設(shè)計(jì)者應(yīng)該在設(shè)計(jì)的過程中，結(jié)合具體的配電系統(tǒng)特點(diǎn)及情況，利用全新的設(shè)計(jì)理念以及先進(jìn)的數(shù)字信息化技術(shù)，進(jìn)而融入更多的智能元素，使設(shè)計(jì)出的配電柜更符合實(shí)際需求，發(fā)揮出其在配電網(wǎng)運(yùn)行過程中應(yīng)有的作用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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