發展綠色智慧供電?實現校園綜合能源管理

宋旭日

摘要：國網淄博供電公司聯合山東理工大學電氣與電子工程學院及學校能源管理中心，針對學校校園供配電現狀，結合學校立項的電力增容項目，聯合開展山東理工大學高可靠性供電示范區技術協作及建設實踐。建設思路是結合高可靠性示范區建設要求，在充分研究、評估山東理工大學電網現狀的基礎上，優化區域內中壓配網網架結構，推進泛在配電物聯網建設，綜合應用學校現有的光伏、風電、電動汽車等多元化網絡，將學校打造成智慧型高可靠性示范區，年平均停電時間控制在1分鐘以內，實現校園綜合能源管理。

關鍵詞：供電;學校;能源管理

一、建設內容

目前學校由銀光線、學理線、博大線3條10kV線路供電，有開閉所2座（1#開閉所、鴻遠樓開閉所）、配電室5座，配變14臺，配變總容量14000kVA。規劃新建開閉所2座（2#開閉所、4#開閉所），擴建開閉所1座（3#開閉所），新增配變容量17000kVA。具體建設項目內容如下：

1.校外形成多電源保障，恒大、學院、營子三個變電站10KV輸出線路環網柜抄手（供電公司投資建設，投資額約1700萬元）;校內建立起以青年路為界，南北二個電網的聯絡，形成二運動場以西1#、2#、3#、4#開閉所環網供電（新建、擴建開閉所及項目其他建設配套資金學校共投資約3400萬元）。

2.擴建開閉所利用泛在電力物聯網技術實現智慧供電示范。

3.鴻遠樓開閉所采用傳統雙電源供電，并以鴻遠樓、信息樓為試點，建成孤島多電能互補供電示范。

4.校園內建設兩處汽車充電樁（BOT模式建造）。

二、建設方案

（一）中壓配網網架建設方案

從110千伏營子變電站新建兩條10千伏線路，結合對現有供電線路及周邊線路的改造，形成以電纜雙環網為基礎的堅強配網網架，通過電流集中型配電自動化系統的有效配置，實現故障的快速定位、隔離、自愈。

（二）智能臺區建設方案

一是試點泛在物聯網建設應用，圍繞配電物聯網“云、管、邊、端”技術框架，深入智能配變終端+末端傳感器的應用，實現臺區智能管控。通過智能配變終端及配電臺區智能檢測模塊和環境監測傳感器的應用，基于邊緣計算物聯網架構，實現臺區側設備信息全采集，通過在終端部署各種應用程序APP對信息進行就地處理，實現主動預警、本地監控、智能決策。

二是實現無感知調電技術和一鍵順控，高壓柜應用無感知調電和一鍵順控技術，確保在發生故障時，用電設備可以不間斷運行。無感知調電技術具備故障狀態下用戶“無感知”的母聯快速切換功能、進線快速切換功能和正常運行時的“一鍵順控”功能，整個切換過程控制在45ms內，可以實現由停電到恢復供電整個過程的無感知，不間斷運行。

三是實現低壓零中斷電源切換，低壓柜應用進線母聯自動快速切換技術，采用成熟的自動轉換開關技術和創新的智能化集成技術，將低壓電源端大容量雙電源切換時間由200ms 縮短至45ms，同時由嵌入式智能系統代替人工操作，簡化操作流程且安全性大大提高。配置100W重要負荷實現零中斷電源轉換，實現完全的不中斷供電，切換時無電力中斷時間，全面提高供電可靠性。

（三）多元負荷應用方案

一是打造風光儲一體化智能微網，建設屋面光伏系統和風力發電系統，包括分布式能源、儲能裝置、能量轉換等裝置，確保外部供電系統失電的情況下，微電網能繼續保證信息機房及重要辦公場所負荷供電需求。配置100千瓦×2小時磷酸鐵鋰電池、150千瓦×2小時鉛炭電池儲能設備，兩種儲能設備與學校的不間斷電源相連，一并接入微網系統。

二是打造“汽車充電網”和“新能源微網”雙相融合系統，實現能量雙向流動，電動汽車在電網負荷高峰時段向電網放電、低谷時段充電，有效降低電網峰谷差，在電網負荷低谷時充電、高峰時段送電，可獲取直接經濟效益，當微電網事故脫網，由電動汽車向微電網送電，進而提升供電可靠性。

三、建設成效

高可靠性供電示范區主要應用技術點有4項：

（一） 10kV中置柜運維監測。在10kV中置柜內部署紅外測、局放傳感器、機械特性監測傳感器，實時采集各間隔電纜頭溫度、局放、開關健康狀況等數據。數據傳入TTU，通過邊緣計算APP分析數據超限情況。通過環境調節APP，在數據超限時啟動相應的加熱、除濕、排氣等裝置，并向主站提供研判結果及指令執行情況，數據超限期間持續向主站推送相應環境量值，直至異常值降至正常范圍內。

（二）用戶無感知電源切換。二次裝置具備故障失電研判和電源切換功能，故障狀態下就地研判，一方面判斷故障點并不存在與配電室內設備及低壓線路上，另一方面根據故障“自愈”策略，自動編制高壓側開關變位順序控制表，遙控執行電源切換命令，實現母聯及進線開關狀態快速轉換，并向后臺上送執行結果。

（三）配網調控“一鍵順控”。通過本地后臺對室內高低壓開關的就地控制為基礎，通過固化的操作策略，實現對設備檢修操作的順序化操作，極大壓縮操作時間。通過各類電壓電流數據及開關量變化，輔助研判操作是否到位、作業范圍是否帶電，并授權設備柜門開啟，實現作業安全的深度管控。

（四）變壓器狀態監測。以智能配變終端為核心，通過變壓器監測模塊實現對配電變壓器運行狀態進行檢測與評估預警;通過實施配電變壓器損耗功率的在線檢測和數據挖掘分析，通過要素互聯、信息共享，實現基于功率損耗狀態量檢測在故障診斷。

四、總結

通過聯合建設山東理工大學高可靠性供電示范區達到了預期目標。圍繞電網安全、清潔、協調、智能發展總體要求，打造了安全可靠、優質高效、綠色低碳、智能互動的世界一流城市配電網智能臺區試點，發展了綠色智慧供電，實現了校園綜合能源管理，也為公司配電網發展方式轉變和運營管理水平提升積累經驗、提供示范。