配電自動(dòng)化FTU終端供電新能源應(yīng)用技術(shù)研究

摘要：文章詳細(xì)介紹了風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)基本原理，結(jié)合正在進(jìn)行的實(shí)際配電自動(dòng)化建設(shè)，分析了風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)在配電自動(dòng)化當(dāng)中的應(yīng)用，對(duì)配電自動(dòng)化FTU進(jìn)行了分析，并以桐鄉(xiāng)市供電公司配電自動(dòng)化FTU應(yīng)用實(shí)例，介紹了配電終端新能源技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：新能源；風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)；配電自動(dòng)化；FTU終端設(shè)備

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）28-0047-02

1 FTU終端設(shè)備概述

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的有序推進(jìn)，配電自動(dòng)化作為智能配電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)已在國內(nèi)大規(guī)模開展建設(shè)工作，配電自動(dòng)化終端設(shè)備FTU的應(yīng)用也日趨廣泛。提高配電自動(dòng)化終端設(shè)備運(yùn)行可靠性，從而實(shí)現(xiàn)提高配電網(wǎng)供電可靠性和改善供電質(zhì)量，已納入國家電網(wǎng)公司智能配電網(wǎng)建設(shè)的整體規(guī)劃設(shè)計(jì)考慮范圍。在國網(wǎng)公司頒布的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《配電自動(dòng)化終端/子站功能規(guī)范》（Q/GDW514-2010）中明確提出配電自動(dòng)化終端設(shè)備供電電源可采用新型能源作為供電電源。

在配電自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用與實(shí)踐中，目前戶外線路上FTU終端設(shè)備的工作電源接入方式單一，主要依靠外接線路電壓互感器作為FTU終端設(shè)備供電電源。外接電壓互感器方式存在后期維護(hù)難度高，維護(hù)時(shí)線路需停電等問題。并且存在如果線路長時(shí)間停電檢修，此時(shí)FTU終端蓄電池組需要充電而無電可充的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。隨著太陽能發(fā)電技術(shù)和風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步，光電及風(fēng)電的轉(zhuǎn)換效率已大幅提高，新能源供電技術(shù)也從原來的低級(jí)應(yīng)用向高級(jí)應(yīng)用方向發(fā)展，在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越廣泛。新能源供電技術(shù)應(yīng)用于FTU終端設(shè)備供電電源，將實(shí)現(xiàn)FTU終端設(shè)備供電電源多樣化，有效提高FTU終端設(shè)備供電穩(wěn)定性，滿足配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)可靠運(yùn)行的要求，同時(shí)將有利于探索解決偏遠(yuǎn)地區(qū)配電自動(dòng)化建設(shè)中戶外配電終端設(shè)備工作電源供電問題。

2 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)簡述

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、太陽能光伏組件、逆變器等部分組成，是集風(fēng)能、太陽能等多種能源發(fā)電技術(shù)及系統(tǒng)智能控制技術(shù)為一體的復(fù)合可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。

（1）風(fēng)力發(fā)電部分是利用風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)過逆變器對(duì)負(fù)載供電。

（2）光伏發(fā)電部分利用太陽能電池板的光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換為電能，通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電。

（3）逆變系統(tǒng)由幾臺(tái)逆變器組成，把直流電變成標(biāo)準(zhǔn)的220V交流電，保證交流電負(fù)載設(shè)備的正常使用。同時(shí)還具有自動(dòng)穩(wěn)壓功能，可改善風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。

風(fēng)光互補(bǔ)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能電池方陣兩種發(fā)電設(shè)備共同發(fā)電。夜間和陰雨天無陽光時(shí)由風(fēng)能發(fā)電，晴天由太陽能發(fā)電，在既有風(fēng)又有太陽的情況下兩者同時(shí)發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)了全天候的發(fā)電功能，比單用風(fēng)機(jī)和太陽能更經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、實(shí)用。

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電比單獨(dú)風(fēng)力發(fā)電或光伏發(fā)電有以下

優(yōu)點(diǎn)：

（1）利用風(fēng)能、太陽能的互補(bǔ)性，可以獲得比較穩(wěn)定的輸出，系統(tǒng)有較高的穩(wěn)定性和可靠性。

（2）在保證同樣供電的情況下，可大大減少儲(chǔ)能蓄電池的容量。

（3）通過合理地設(shè)計(jì)與匹配，可以基本上由風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)供電，很少或基本不用啟動(dòng)備用電源如柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組等，可獲得較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)可采用垂直軸風(fēng)機(jī)作為風(fēng)力發(fā)電主體組件，其具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）安全放心渦輪垂直式外形設(shè)計(jì)。采用單渦輪垂直葉片設(shè)計(jì)，連接緊固，設(shè)計(jì)一體成形，無風(fēng)輪飛車危險(xiǎn)，極大地增加使用安全系數(shù)。外形異于一般的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，所以增加視覺吸引力及美化景觀的效果。而且由于沒有風(fēng)輪范圍的限制，非常適合用于作為同桿架設(shè)的配電終端后備電源應(yīng)用。

（2）外轉(zhuǎn)子發(fā)電效率高。采用盤式無鐵芯發(fā)電機(jī)，外轉(zhuǎn)子機(jī)芯，啟動(dòng)扭力低，減少機(jī)械損失。新一代無噪音發(fā)電機(jī)置頂設(shè)計(jì)，有效減少發(fā)電機(jī)運(yùn)作震動(dòng)時(shí)，對(duì)桿造成的壓力，無共振危險(xiǎn)，超靜音。

（3）360°全方位迎風(fēng)（1.5m/s）超低風(fēng)起動(dòng)。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)葉設(shè)計(jì)不受風(fēng)向影響，能適應(yīng)風(fēng)向及風(fēng)速的頻繁變化，平穩(wěn)發(fā)電。專門針對(duì)低風(fēng)速地區(qū)設(shè)計(jì)，360°全方位迎風(fēng)，自然風(fēng)（1.5m/s）即可啟動(dòng)，風(fēng)能利用率高。

3 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用于配電終端供電電源實(shí)踐

桐鄉(xiāng)市供電局結(jié)合當(dāng)前正在進(jìn)行的配電自動(dòng)化建設(shè)，開展了配電自動(dòng)化FTU（柱上開關(guān)運(yùn)行監(jiān)測終端）終端供電新能源應(yīng)用技術(shù)研究，積極探索FTU終端設(shè)備供電電源多樣化，提高配電終端設(shè)備安全運(yùn)行水平。

依托20kV配網(wǎng)線路，選取該線路已裝設(shè)配電自動(dòng)化終端FTU的4臺(tái)分段開關(guān)，采用同桿架設(shè)方式安裝了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)由300W垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、80W光伏發(fā)電組件及逆變器組成。下圖1是風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)后備電源現(xiàn)場安裝實(shí)例圖。

圖1 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)后備電源現(xiàn)場安裝效果圖

如下圖2，是風(fēng)光互補(bǔ)后備電源供電方式示意圖。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能通過逆變器逆變?yōu)?20V交流電，接入FTU蓄電池充電模塊，該充電模塊支持雙路充電電源輸入。形成與原有的由外接式線路電壓互感器變換的220V交流充電回路構(gòu)成雙回路充電模式。在線路運(yùn)行正常時(shí)，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)與外接式線路電壓互感器同時(shí)為蓄電池充電模塊提供充電電源，當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)獨(dú)立為蓄電池提供充電電源，保障蓄電池穩(wěn)定持續(xù)輸出電能，為FTU配電終端及相關(guān)通信設(shè)備提供工作電源。

圖2 風(fēng)光互補(bǔ)后備電源供電方式示意圖

根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行證明，F(xiàn)TU配電終端及相關(guān)通信設(shè)備運(yùn)行功率30W，配套蓄電池組件可在無外界充電電源供應(yīng)下滿足持續(xù)正常工作9小時(shí)，在裝設(shè)了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)后，當(dāng)線路發(fā)生故障及線路檢修情況下，蓄電池組件可得到風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)輸出的電能持續(xù)充電，避免了蓄電池組件電能耗空，F(xiàn)TU配電終端及相關(guān)通信設(shè)備停止運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，確實(shí)提高了配電自動(dòng)化終端設(shè)備運(yùn)行可靠性。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著智能配電網(wǎng)建設(shè)的全面推進(jìn)，特別是農(nóng)村電網(wǎng)配電自動(dòng)化建設(shè)的逐步開展，配電自動(dòng)化終端設(shè)備的運(yùn)行可靠性將越來越凸顯出其重要性。相比于傳統(tǒng)的單一依靠外接式電壓互感器作為配電自動(dòng)化終端及其相關(guān)通信設(shè)備工作電源的建設(shè)模式，引入風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)作為后備供電電源將實(shí)現(xiàn)供電電源的多樣化，有效提高配電自動(dòng)化終端設(shè)備的運(yùn)行可靠性。特別在風(fēng)、光資源條件較好，同時(shí)地處偏遠(yuǎn)地區(qū)的配電自動(dòng)化建設(shè)中，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)將成為直接解決戶外配電終端設(shè)備工作電源供電問題的一種可嘗試應(yīng)用的建設(shè)

模式。

參考文獻(xiàn)

[1] 國家電網(wǎng)公司.配電自動(dòng)化終端/子站功能規(guī)范（Q/GDW514-2010）[S].

[2] 林功平，徐石明，羅劍波.配電自動(dòng)化終端技術(shù)分析[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2003，（12）.

[3] 蔡朝月，夏立新.風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)及其發(fā)展[J].機(jī)電信息，2009，（24）.

[4] 普子恒，倪浩，黃楊玨.淺析風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)及其應(yīng)用前景[J].科協(xié)論壇，2009，（6）.

作者簡介：曾振源（1987-），男，寧夏固原人，國網(wǎng)浙江桐鄉(xiāng)市供電公司助理工程師，研究方向：電氣工程及其自

動(dòng)化。endprint

摘要：文章詳細(xì)介紹了風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)基本原理，結(jié)合正在進(jìn)行的實(shí)際配電自動(dòng)化建設(shè)，分析了風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)在配電自動(dòng)化當(dāng)中的應(yīng)用，對(duì)配電自動(dòng)化FTU進(jìn)行了分析，并以桐鄉(xiāng)市供電公司配電自動(dòng)化FTU應(yīng)用實(shí)例，介紹了配電終端新能源技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：新能源；風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)；配電自動(dòng)化；FTU終端設(shè)備

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）28-0047-02

1 FTU終端設(shè)備概述

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的有序推進(jìn)，配電自動(dòng)化作為智能配電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)已在國內(nèi)大規(guī)模開展建設(shè)工作，配電自動(dòng)化終端設(shè)備FTU的應(yīng)用也日趨廣泛。提高配電自動(dòng)化終端設(shè)備運(yùn)行可靠性，從而實(shí)現(xiàn)提高配電網(wǎng)供電可靠性和改善供電質(zhì)量，已納入國家電網(wǎng)公司智能配電網(wǎng)建設(shè)的整體規(guī)劃設(shè)計(jì)考慮范圍。在國網(wǎng)公司頒布的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《配電自動(dòng)化終端/子站功能規(guī)范》（Q/GDW514-2010）中明確提出配電自動(dòng)化終端設(shè)備供電電源可采用新型能源作為供電電源。

在配電自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用與實(shí)踐中，目前戶外線路上FTU終端設(shè)備的工作電源接入方式單一，主要依靠外接線路電壓互感器作為FTU終端設(shè)備供電電源。外接電壓互感器方式存在后期維護(hù)難度高，維護(hù)時(shí)線路需停電等問題。并且存在如果線路長時(shí)間停電檢修，此時(shí)FTU終端蓄電池組需要充電而無電可充的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。隨著太陽能發(fā)電技術(shù)和風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步，光電及風(fēng)電的轉(zhuǎn)換效率已大幅提高，新能源供電技術(shù)也從原來的低級(jí)應(yīng)用向高級(jí)應(yīng)用方向發(fā)展，在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越廣泛。新能源供電技術(shù)應(yīng)用于FTU終端設(shè)備供電電源，將實(shí)現(xiàn)FTU終端設(shè)備供電電源多樣化，有效提高FTU終端設(shè)備供電穩(wěn)定性，滿足配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)可靠運(yùn)行的要求，同時(shí)將有利于探索解決偏遠(yuǎn)地區(qū)配電自動(dòng)化建設(shè)中戶外配電終端設(shè)備工作電源供電問題。

2 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)簡述

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、太陽能光伏組件、逆變器等部分組成，是集風(fēng)能、太陽能等多種能源發(fā)電技術(shù)及系統(tǒng)智能控制技術(shù)為一體的復(fù)合可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。

（1）風(fēng)力發(fā)電部分是利用風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)過逆變器對(duì)負(fù)載供電。

（2）光伏發(fā)電部分利用太陽能電池板的光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換為電能，通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電。

（3）逆變系統(tǒng)由幾臺(tái)逆變器組成，把直流電變成標(biāo)準(zhǔn)的220V交流電，保證交流電負(fù)載設(shè)備的正常使用。同時(shí)還具有自動(dòng)穩(wěn)壓功能，可改善風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。

風(fēng)光互補(bǔ)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能電池方陣兩種發(fā)電設(shè)備共同發(fā)電。夜間和陰雨天無陽光時(shí)由風(fēng)能發(fā)電，晴天由太陽能發(fā)電，在既有風(fēng)又有太陽的情況下兩者同時(shí)發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)了全天候的發(fā)電功能，比單用風(fēng)機(jī)和太陽能更經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、實(shí)用。

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電比單獨(dú)風(fēng)力發(fā)電或光伏發(fā)電有以下

優(yōu)點(diǎn)：

（1）利用風(fēng)能、太陽能的互補(bǔ)性，可以獲得比較穩(wěn)定的輸出，系統(tǒng)有較高的穩(wěn)定性和可靠性。

（2）在保證同樣供電的情況下，可大大減少儲(chǔ)能蓄電池的容量。

（3）通過合理地設(shè)計(jì)與匹配，可以基本上由風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)供電，很少或基本不用啟動(dòng)備用電源如柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組等，可獲得較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)可采用垂直軸風(fēng)機(jī)作為風(fēng)力發(fā)電主體組件，其具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）安全放心渦輪垂直式外形設(shè)計(jì)。采用單渦輪垂直葉片設(shè)計(jì)，連接緊固，設(shè)計(jì)一體成形，無風(fēng)輪飛車危險(xiǎn)，極大地增加使用安全系數(shù)。外形異于一般的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，所以增加視覺吸引力及美化景觀的效果。而且由于沒有風(fēng)輪范圍的限制，非常適合用于作為同桿架設(shè)的配電終端后備電源應(yīng)用。

（2）外轉(zhuǎn)子發(fā)電效率高。采用盤式無鐵芯發(fā)電機(jī)，外轉(zhuǎn)子機(jī)芯，啟動(dòng)扭力低，減少機(jī)械損失。新一代無噪音發(fā)電機(jī)置頂設(shè)計(jì)，有效減少發(fā)電機(jī)運(yùn)作震動(dòng)時(shí)，對(duì)桿造成的壓力，無共振危險(xiǎn)，超靜音。

（3）360°全方位迎風(fēng)（1.5m/s）超低風(fēng)起動(dòng)。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)葉設(shè)計(jì)不受風(fēng)向影響，能適應(yīng)風(fēng)向及風(fēng)速的頻繁變化，平穩(wěn)發(fā)電。專門針對(duì)低風(fēng)速地區(qū)設(shè)計(jì)，360°全方位迎風(fēng)，自然風(fēng)（1.5m/s）即可啟動(dòng)，風(fēng)能利用率高。

3 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用于配電終端供電電源實(shí)踐

桐鄉(xiāng)市供電局結(jié)合當(dāng)前正在進(jìn)行的配電自動(dòng)化建設(shè)，開展了配電自動(dòng)化FTU（柱上開關(guān)運(yùn)行監(jiān)測終端）終端供電新能源應(yīng)用技術(shù)研究，積極探索FTU終端設(shè)備供電電源多樣化，提高配電終端設(shè)備安全運(yùn)行水平。

依托20kV配網(wǎng)線路，選取該線路已裝設(shè)配電自動(dòng)化終端FTU的4臺(tái)分段開關(guān)，采用同桿架設(shè)方式安裝了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)由300W垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、80W光伏發(fā)電組件及逆變器組成。下圖1是風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)后備電源現(xiàn)場安裝實(shí)例圖。

圖1 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)后備電源現(xiàn)場安裝效果圖

如下圖2，是風(fēng)光互補(bǔ)后備電源供電方式示意圖。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能通過逆變器逆變?yōu)?20V交流電，接入FTU蓄電池充電模塊，該充電模塊支持雙路充電電源輸入。形成與原有的由外接式線路電壓互感器變換的220V交流充電回路構(gòu)成雙回路充電模式。在線路運(yùn)行正常時(shí)，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)與外接式線路電壓互感器同時(shí)為蓄電池充電模塊提供充電電源，當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)獨(dú)立為蓄電池提供充電電源，保障蓄電池穩(wěn)定持續(xù)輸出電能，為FTU配電終端及相關(guān)通信設(shè)備提供工作電源。

圖2 風(fēng)光互補(bǔ)后備電源供電方式示意圖

根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行證明，F(xiàn)TU配電終端及相關(guān)通信設(shè)備運(yùn)行功率30W，配套蓄電池組件可在無外界充電電源供應(yīng)下滿足持續(xù)正常工作9小時(shí)，在裝設(shè)了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)后，當(dāng)線路發(fā)生故障及線路檢修情況下，蓄電池組件可得到風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)輸出的電能持續(xù)充電，避免了蓄電池組件電能耗空，F(xiàn)TU配電終端及相關(guān)通信設(shè)備停止運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，確實(shí)提高了配電自動(dòng)化終端設(shè)備運(yùn)行可靠性。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著智能配電網(wǎng)建設(shè)的全面推進(jìn)，特別是農(nóng)村電網(wǎng)配電自動(dòng)化建設(shè)的逐步開展，配電自動(dòng)化終端設(shè)備的運(yùn)行可靠性將越來越凸顯出其重要性。相比于傳統(tǒng)的單一依靠外接式電壓互感器作為配電自動(dòng)化終端及其相關(guān)通信設(shè)備工作電源的建設(shè)模式，引入風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)作為后備供電電源將實(shí)現(xiàn)供電電源的多樣化，有效提高配電自動(dòng)化終端設(shè)備的運(yùn)行可靠性。特別在風(fēng)、光資源條件較好，同時(shí)地處偏遠(yuǎn)地區(qū)的配電自動(dòng)化建設(shè)中，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)將成為直接解決戶外配電終端設(shè)備工作電源供電問題的一種可嘗試應(yīng)用的建設(shè)

模式。

參考文獻(xiàn)

[1] 國家電網(wǎng)公司.配電自動(dòng)化終端/子站功能規(guī)范（Q/GDW514-2010）[S].

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[4] 普子恒，倪浩，黃楊玨.淺析風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)及其應(yīng)用前景[J].科協(xié)論壇，2009，（6）.

作者簡介：曾振源（1987-），男，寧夏固原人，國網(wǎng)浙江桐鄉(xiāng)市供電公司助理工程師，研究方向：電氣工程及其自

動(dòng)化。endprint

摘要：文章詳細(xì)介紹了風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)基本原理，結(jié)合正在進(jìn)行的實(shí)際配電自動(dòng)化建設(shè)，分析了風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)在配電自動(dòng)化當(dāng)中的應(yīng)用，對(duì)配電自動(dòng)化FTU進(jìn)行了分析，并以桐鄉(xiāng)市供電公司配電自動(dòng)化FTU應(yīng)用實(shí)例，介紹了配電終端新能源技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：新能源；風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)；配電自動(dòng)化；FTU終端設(shè)備

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）28-0047-02

1 FTU終端設(shè)備概述

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的有序推進(jìn)，配電自動(dòng)化作為智能配電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)已在國內(nèi)大規(guī)模開展建設(shè)工作，配電自動(dòng)化終端設(shè)備FTU的應(yīng)用也日趨廣泛。提高配電自動(dòng)化終端設(shè)備運(yùn)行可靠性，從而實(shí)現(xiàn)提高配電網(wǎng)供電可靠性和改善供電質(zhì)量，已納入國家電網(wǎng)公司智能配電網(wǎng)建設(shè)的整體規(guī)劃設(shè)計(jì)考慮范圍。在國網(wǎng)公司頒布的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《配電自動(dòng)化終端/子站功能規(guī)范》（Q/GDW514-2010）中明確提出配電自動(dòng)化終端設(shè)備供電電源可采用新型能源作為供電電源。

在配電自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用與實(shí)踐中，目前戶外線路上FTU終端設(shè)備的工作電源接入方式單一，主要依靠外接線路電壓互感器作為FTU終端設(shè)備供電電源。外接電壓互感器方式存在后期維護(hù)難度高，維護(hù)時(shí)線路需停電等問題。并且存在如果線路長時(shí)間停電檢修，此時(shí)FTU終端蓄電池組需要充電而無電可充的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。隨著太陽能發(fā)電技術(shù)和風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步，光電及風(fēng)電的轉(zhuǎn)換效率已大幅提高，新能源供電技術(shù)也從原來的低級(jí)應(yīng)用向高級(jí)應(yīng)用方向發(fā)展，在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越廣泛。新能源供電技術(shù)應(yīng)用于FTU終端設(shè)備供電電源，將實(shí)現(xiàn)FTU終端設(shè)備供電電源多樣化，有效提高FTU終端設(shè)備供電穩(wěn)定性，滿足配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)可靠運(yùn)行的要求，同時(shí)將有利于探索解決偏遠(yuǎn)地區(qū)配電自動(dòng)化建設(shè)中戶外配電終端設(shè)備工作電源供電問題。

2 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)簡述

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、太陽能光伏組件、逆變器等部分組成，是集風(fēng)能、太陽能等多種能源發(fā)電技術(shù)及系統(tǒng)智能控制技術(shù)為一體的復(fù)合可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。

（1）風(fēng)力發(fā)電部分是利用風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)過逆變器對(duì)負(fù)載供電。

（2）光伏發(fā)電部分利用太陽能電池板的光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換為電能，通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電。

（3）逆變系統(tǒng)由幾臺(tái)逆變器組成，把直流電變成標(biāo)準(zhǔn)的220V交流電，保證交流電負(fù)載設(shè)備的正常使用。同時(shí)還具有自動(dòng)穩(wěn)壓功能，可改善風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。

風(fēng)光互補(bǔ)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能電池方陣兩種發(fā)電設(shè)備共同發(fā)電。夜間和陰雨天無陽光時(shí)由風(fēng)能發(fā)電，晴天由太陽能發(fā)電，在既有風(fēng)又有太陽的情況下兩者同時(shí)發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)了全天候的發(fā)電功能，比單用風(fēng)機(jī)和太陽能更經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、實(shí)用。

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電比單獨(dú)風(fēng)力發(fā)電或光伏發(fā)電有以下

優(yōu)點(diǎn)：

（1）利用風(fēng)能、太陽能的互補(bǔ)性，可以獲得比較穩(wěn)定的輸出，系統(tǒng)有較高的穩(wěn)定性和可靠性。

（2）在保證同樣供電的情況下，可大大減少儲(chǔ)能蓄電池的容量。

（3）通過合理地設(shè)計(jì)與匹配，可以基本上由風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)供電，很少或基本不用啟動(dòng)備用電源如柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組等，可獲得較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)可采用垂直軸風(fēng)機(jī)作為風(fēng)力發(fā)電主體組件，其具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）安全放心渦輪垂直式外形設(shè)計(jì)。采用單渦輪垂直葉片設(shè)計(jì)，連接緊固，設(shè)計(jì)一體成形，無風(fēng)輪飛車危險(xiǎn)，極大地增加使用安全系數(shù)。外形異于一般的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，所以增加視覺吸引力及美化景觀的效果。而且由于沒有風(fēng)輪范圍的限制，非常適合用于作為同桿架設(shè)的配電終端后備電源應(yīng)用。

（2）外轉(zhuǎn)子發(fā)電效率高。采用盤式無鐵芯發(fā)電機(jī)，外轉(zhuǎn)子機(jī)芯，啟動(dòng)扭力低，減少機(jī)械損失。新一代無噪音發(fā)電機(jī)置頂設(shè)計(jì)，有效減少發(fā)電機(jī)運(yùn)作震動(dòng)時(shí)，對(duì)桿造成的壓力，無共振危險(xiǎn)，超靜音。

（3）360°全方位迎風(fēng)（1.5m/s）超低風(fēng)起動(dòng)。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)葉設(shè)計(jì)不受風(fēng)向影響，能適應(yīng)風(fēng)向及風(fēng)速的頻繁變化，平穩(wěn)發(fā)電。專門針對(duì)低風(fēng)速地區(qū)設(shè)計(jì)，360°全方位迎風(fēng)，自然風(fēng)（1.5m/s）即可啟動(dòng)，風(fēng)能利用率高。

3 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用于配電終端供電電源實(shí)踐

桐鄉(xiāng)市供電局結(jié)合當(dāng)前正在進(jìn)行的配電自動(dòng)化建設(shè)，開展了配電自動(dòng)化FTU（柱上開關(guān)運(yùn)行監(jiān)測終端）終端供電新能源應(yīng)用技術(shù)研究，積極探索FTU終端設(shè)備供電電源多樣化，提高配電終端設(shè)備安全運(yùn)行水平。

依托20kV配網(wǎng)線路，選取該線路已裝設(shè)配電自動(dòng)化終端FTU的4臺(tái)分段開關(guān)，采用同桿架設(shè)方式安裝了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)由300W垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、80W光伏發(fā)電組件及逆變器組成。下圖1是風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)后備電源現(xiàn)場安裝實(shí)例圖。

圖1 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)后備電源現(xiàn)場安裝效果圖

如下圖2，是風(fēng)光互補(bǔ)后備電源供電方式示意圖。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能通過逆變器逆變?yōu)?20V交流電，接入FTU蓄電池充電模塊，該充電模塊支持雙路充電電源輸入。形成與原有的由外接式線路電壓互感器變換的220V交流充電回路構(gòu)成雙回路充電模式。在線路運(yùn)行正常時(shí)，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)與外接式線路電壓互感器同時(shí)為蓄電池充電模塊提供充電電源，當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)獨(dú)立為蓄電池提供充電電源，保障蓄電池穩(wěn)定持續(xù)輸出電能，為FTU配電終端及相關(guān)通信設(shè)備提供工作電源。

圖2 風(fēng)光互補(bǔ)后備電源供電方式示意圖

根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行證明，F(xiàn)TU配電終端及相關(guān)通信設(shè)備運(yùn)行功率30W，配套蓄電池組件可在無外界充電電源供應(yīng)下滿足持續(xù)正常工作9小時(shí)，在裝設(shè)了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)后，當(dāng)線路發(fā)生故障及線路檢修情況下，蓄電池組件可得到風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)輸出的電能持續(xù)充電，避免了蓄電池組件電能耗空，F(xiàn)TU配電終端及相關(guān)通信設(shè)備停止運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，確實(shí)提高了配電自動(dòng)化終端設(shè)備運(yùn)行可靠性。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著智能配電網(wǎng)建設(shè)的全面推進(jìn)，特別是農(nóng)村電網(wǎng)配電自動(dòng)化建設(shè)的逐步開展，配電自動(dòng)化終端設(shè)備的運(yùn)行可靠性將越來越凸顯出其重要性。相比于傳統(tǒng)的單一依靠外接式電壓互感器作為配電自動(dòng)化終端及其相關(guān)通信設(shè)備工作電源的建設(shè)模式，引入風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)作為后備供電電源將實(shí)現(xiàn)供電電源的多樣化，有效提高配電自動(dòng)化終端設(shè)備的運(yùn)行可靠性。特別在風(fēng)、光資源條件較好，同時(shí)地處偏遠(yuǎn)地區(qū)的配電自動(dòng)化建設(shè)中，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)將成為直接解決戶外配電終端設(shè)備工作電源供電問題的一種可嘗試應(yīng)用的建設(shè)

模式。

參考文獻(xiàn)

[1] 國家電網(wǎng)公司.配電自動(dòng)化終端/子站功能規(guī)范（Q/GDW514-2010）[S].

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[4] 普子恒，倪浩，黃楊玨.淺析風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)及其應(yīng)用前景[J].科協(xié)論壇，2009，（6）.

作者簡介：曾振源（1987-），男，寧夏固原人，國網(wǎng)浙江桐鄉(xiāng)市供電公司助理工程師，研究方向：電氣工程及其自

動(dòng)化。endprint