我國(guó)智能低壓配電系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

何瑞華

［上海電器科學(xué)研究所(集團(tuán))有限公司，上海200063］

我國(guó)智能低壓配電系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

何瑞華

［上海電器科學(xué)研究所(集團(tuán))有限公司，上海200063］

何瑞華(1941—)，男，教授級(jí)高級(jí)工程師，從事低壓電器研究。

主要論述智能低壓配電系統(tǒng)的內(nèi)涵與特征，以及涉及的主要技術(shù)、發(fā)展現(xiàn)狀。指出我國(guó)基本型智能配電系統(tǒng)技術(shù)上已經(jīng)成熟，高級(jí)型智能配電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究已全面展開(kāi)，并取得部分科研成果。因此，低壓配電系統(tǒng)智能化、網(wǎng)絡(luò)化已具備條件，未來(lái)發(fā)展空間巨大。

高級(jí)型智能配電系統(tǒng);基本型智能配電系統(tǒng);過(guò)電流保護(hù);過(guò)電壓保護(hù)

0 引言

傳統(tǒng)低壓配電系統(tǒng)從廣義上講，包括低壓配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。系統(tǒng)中主要電器設(shè)備為低壓電器以及由低壓電器組合而成的低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備和成套控制設(shè)備。20世紀(jì)八九十年代，國(guó)際、國(guó)內(nèi)相繼出現(xiàn)了導(dǎo)軌安裝的模數(shù)化終端電器，并形成了以終端電器和終端組合電器為基礎(chǔ)的終端配電系統(tǒng)。

隨著微處理器在低壓電器中應(yīng)用，出現(xiàn)了各種智能化低壓電器。智能化斷路器的功能在傳統(tǒng)斷路器基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了跨越式提升，主要表現(xiàn)在:保護(hù)功能在原有三段過(guò)電流保護(hù)基礎(chǔ)上大大擴(kuò)展，幾乎涵蓋了配電系統(tǒng)可能出現(xiàn)的各類(lèi)故障保護(hù);在電量檢測(cè)功能上首次從滿(mǎn)足斷路器過(guò)電流保護(hù)需要，擴(kuò)展到電網(wǎng)各類(lèi)電參數(shù)實(shí)時(shí)、快速采集并顯示，取代了傳統(tǒng)成套開(kāi)關(guān)設(shè)備中各類(lèi)指針式電表，為配電系統(tǒng)運(yùn)行管理人員及時(shí)掌握電網(wǎng)質(zhì)量提供了可靠數(shù)據(jù);智能化斷路器對(duì)配電系統(tǒng)中出現(xiàn)的各類(lèi)故障進(jìn)行記錄與存儲(chǔ)，為系統(tǒng)運(yùn)行人員及時(shí)排除故障創(chuàng)造了條件;智能化斷路器還具備內(nèi)部故障自診斷功能，極大地提高了智能化斷路器自身工作可靠性;智能化斷路器通信功能又為配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化創(chuàng)造了條件等。

智能化低壓斷路器投放市場(chǎng)以后，電器工程師很快發(fā)現(xiàn)智能化斷路器的強(qiáng)大功能，在配電系統(tǒng)未實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化與智能化情況下不可能獲得充分、有效發(fā)揮。為此，開(kāi)始對(duì)配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)開(kāi)展了一系列研究，實(shí)現(xiàn)了主要低壓電器可通信，并成功研制了典型的低壓配電系統(tǒng)。從此，智能配電系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入用戶(hù)視線。

本文主要論述低壓智能配電系統(tǒng)的內(nèi)涵與特征，以及涉及的主要技術(shù)、發(fā)展現(xiàn)狀與展望。由于智能配電系統(tǒng)涉及的范圍較廣，本文重點(diǎn)探討與低壓電器發(fā)展關(guān)系比較密切的部分。

1 低壓智能配電系統(tǒng)內(nèi)涵與特征

1.1 基本條件與內(nèi)涵

基本條件:系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、信息化，主要電器設(shè)備智能化。

內(nèi)涵:充分、有效地發(fā)揮智能化低壓電器的強(qiáng)大功能，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)高效、安全、可靠的運(yùn)行。

實(shí)現(xiàn)范圍:低壓配電系統(tǒng)、低壓控制系統(tǒng)、終端配電系統(tǒng)、新能源系統(tǒng)、微電網(wǎng)系統(tǒng)、分布式能源系統(tǒng)。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征與功能特征

1.2.1 結(jié)構(gòu)特征

(1)系統(tǒng)架構(gòu)包括一次強(qiáng)電回路、二次控制回路以及通信回路。

(2)系統(tǒng)中主要電器元件必須具有智能化與通信功能。

(3)通信回路一般采用標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放式現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，以工控機(jī)作為通信系統(tǒng)主站，各類(lèi)智能化低壓電器作為系統(tǒng)子站。

(4)系統(tǒng)及成套開(kāi)關(guān)設(shè)備中不采用指針式電表，一般通過(guò)主開(kāi)關(guān)智能控制器或綜合測(cè)控裝置測(cè)量并顯示。

(5)通信系統(tǒng)帶有開(kāi)放式現(xiàn)場(chǎng)總線或工業(yè)以太網(wǎng)通信接口，以及相關(guān)通信適配器、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)延伸器、網(wǎng)絡(luò)連接器、網(wǎng)絡(luò)電源等各種通信網(wǎng)絡(luò)配套附件。

1.2.2 系統(tǒng)功能特征

為了敘述我國(guó)智能配電系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀與趨向需要，本文根據(jù)用戶(hù)需求和實(shí)踐，把智能配電系統(tǒng)分為第一代(基本型)、第二代(高級(jí)型)。

基本型智能配電系統(tǒng)功能特征如下:

(1)實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)中電器設(shè)備運(yùn)行情況。

(2)實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)主要運(yùn)行參數(shù)。

(3)系統(tǒng)故障記錄與存儲(chǔ)。

(4)低壓配電與控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“四遙”。

(5)電能計(jì)量采用智能電表。

高級(jí)型智能配電系統(tǒng)除具有基本型智能配電系統(tǒng)功能外，增加了以下功能特征:

(1)電網(wǎng)質(zhì)量分析與監(jiān)控。

(2)用電系統(tǒng)能效管理。

(3)系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部故障自診斷。

(4)系統(tǒng)故障預(yù)警、故障隔離與自恢復(fù)。

(5)主要電器設(shè)備壽命指示。

(6)具有全選擇性過(guò)電流保護(hù)。

(7)具有完善的過(guò)電壓保護(hù)系統(tǒng)。

(8)方便分布式新能源系統(tǒng)接入。

(9)實(shí)現(xiàn)中壓、低壓配電系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)“無(wú)縫”連接。

(10)智能電表能實(shí)現(xiàn)分時(shí)計(jì)價(jià)、雙向計(jì)價(jià)、自動(dòng)投切等。

(11)主要低壓電器采用超級(jí)智能型，能全面滿(mǎn)足高級(jí)型智能配電系統(tǒng)要求。

(12)控制電器安裝在控制對(duì)象現(xiàn)場(chǎng)，并通過(guò)上位機(jī)與總線系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集中控制與操作，使傳統(tǒng)控制系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化。

2 現(xiàn)狀

我國(guó)第一代智能電器誕生于20世紀(jì)90年代，第一代智能配電系統(tǒng)誕生于21世紀(jì)初。目前從技術(shù)層面看，第一代智能配電系統(tǒng)已完全具備條件，但是，低壓配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化與中壓配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化密切相關(guān)。由于我國(guó)管理體制上的問(wèn)題，造成配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展十分緩慢。

2008年，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬為提高電網(wǎng)安全及高效運(yùn)行，提出建設(shè)智能電網(wǎng)要求以后，世界各國(guó)掀起了智能電網(wǎng)建設(shè)高潮。我國(guó)政府由國(guó)家電網(wǎng)公司牽頭制訂智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃并組織實(shí)施，當(dāng)時(shí)提出了分三步走設(shè)想:2009～2010年完成標(biāo)準(zhǔn)體系及主要標(biāo)準(zhǔn)制訂;2011～2015年初步建成智能電網(wǎng)構(gòu)架;2016～2020年完成智能電網(wǎng)建設(shè)。國(guó)家電網(wǎng)公司工作重點(diǎn)在中、高壓、特高壓電網(wǎng)。在這種形勢(shì)下，以上海電器科學(xué)研究所(集團(tuán))有限公司為代表的專(zhuān)家適時(shí)提出了智能電網(wǎng)用戶(hù)端概念。

電網(wǎng)中發(fā)、輸、變、配、用五大部分中，配電與用電是智能電網(wǎng)的重要組成部分。智能配電系統(tǒng)作為智能電網(wǎng)用戶(hù)端系統(tǒng)的主要組成部分，開(kāi)始得到各級(jí)政府與國(guó)家電網(wǎng)公司重視。

目前，智能配電系統(tǒng)發(fā)展情況:高壓、特高壓配電系統(tǒng)信息化相對(duì)發(fā)展較快，中、低壓配電系統(tǒng)發(fā)展相對(duì)較慢。從技術(shù)合理性角度看，中、低壓配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)統(tǒng)一考慮;由于管理體制和技術(shù)分工等原因造成中、低壓配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展緩慢。從管理體制上看，中壓配電系統(tǒng)由電力部門(mén)負(fù)責(zé)實(shí)施，低壓配電系統(tǒng)大部分由用戶(hù)(甲方)委托設(shè)計(jì)院及施工部門(mén)實(shí)施。從技術(shù)上分析，由于中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備與繼電保護(hù)是分開(kāi)的，所以中壓配電系統(tǒng)智能化一般用電子式可通信綜合保護(hù)器替代原機(jī)電式繼電保護(hù)系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)中壓配電系統(tǒng)智能化。由于不涉及開(kāi)關(guān)設(shè)備本身，其實(shí)施相對(duì)簡(jiǎn)單。低壓配電系統(tǒng)開(kāi)關(guān)設(shè)備與保護(hù)單元集合在低壓電器上，所以低壓配電系統(tǒng)智能化離不開(kāi)低壓電器。電力系統(tǒng)相關(guān)部門(mén)不完全熟悉低壓電器，特別是低壓斷路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而造成低壓智能配電系統(tǒng)推廣較為困難。在終端配電系統(tǒng)中，第一代智能電表采用已逐步開(kāi)始。

總體上看，我國(guó)基本型智能配電系統(tǒng)技術(shù)上已經(jīng)成熟，在推廣應(yīng)用上，中、低壓配電系統(tǒng)智能化還處于起步階段。高級(jí)型智能配電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究已全面展開(kāi)，并取得部分科研成果。因此，低壓配電系統(tǒng)智能化網(wǎng)絡(luò)化已具備條件，其發(fā)展空間很大。

3 發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)智能配電系統(tǒng)的發(fā)展從技術(shù)上看已基本跟上世界發(fā)展潮流，從推廣應(yīng)用角度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)需求。2015年9月國(guó)家能源局發(fā)布了關(guān)于配電網(wǎng)建設(shè)改造行動(dòng)計(jì)劃(2015～2020年)的通知，其重點(diǎn)是城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)改造，核心是突出智能化，為我國(guó)低壓智能配電系統(tǒng)發(fā)展帶來(lái)極好的機(jī)遇。

新一輪配電網(wǎng)建設(shè)改造行動(dòng)計(jì)劃目標(biāo):到2020年中心城市(區(qū))配電網(wǎng)智能化建設(shè)和應(yīng)用水平大幅提高，供電可靠率達(dá)到99.99%，用戶(hù)年均停電時(shí)間不超過(guò)1 h，供電質(zhì)量達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平;城鎮(zhèn)地區(qū)供電能力及供電安全水平顯著提升，供電可靠率達(dá)到99.88%以上，平均停電時(shí)間不超過(guò)10 h;配電自動(dòng)化覆蓋率達(dá)90%，配電通信網(wǎng)覆蓋率達(dá)95%，智能電表覆蓋率達(dá)90%。

從上述主要目標(biāo)看，2015～2020年配電網(wǎng)建設(shè)改造計(jì)劃要求很高。這項(xiàng)計(jì)劃的實(shí)施雖然重點(diǎn)在中壓配電系統(tǒng)，但離不開(kāi)低壓配電網(wǎng)建設(shè)與改造。從技術(shù)上分析，涉及基本型低壓智能配電系統(tǒng)主要技術(shù)關(guān)鍵已經(jīng)解決，可以作為第一批低壓智能配電網(wǎng)建設(shè)改造方案使用。其主要技術(shù)目標(biāo)如下:

(1)低壓配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、信息化。

(2)系統(tǒng)主要低壓元件采用可通信智能化低壓電器。

(3)采用智能電表取代傳統(tǒng)電能表。

(4)應(yīng)有較完備的過(guò)電壓保護(hù)系統(tǒng)。

在第一批低壓智能配電系統(tǒng)建設(shè)改造的同時(shí)，應(yīng)加快高級(jí)型(第二代)智能化配電系統(tǒng)涉及的技術(shù)關(guān)鍵攻關(guān)研究，根據(jù)技術(shù)成熟程度在有條件的城市分階段逐步采用高級(jí)型智能配電系統(tǒng)。由于高級(jí)型智能配電系統(tǒng)內(nèi)涵十分豐富，在推廣初期首先應(yīng)滿(mǎn)足以下基本要求，以后逐步完善與提升。

(1)具有電網(wǎng)質(zhì)量分析與監(jiān)控功能，包括電壓波動(dòng)、頻率、功率因數(shù)、諧波系數(shù)、波形畸變等，并具有功率因數(shù)補(bǔ)償裝置、諧波抑制裝置自動(dòng)投切和非重要負(fù)載投切功能。

(2)具有能效管理功能:對(duì)配電系統(tǒng)每個(gè)負(fù)載電能消耗進(jìn)行定時(shí)采集與監(jiān)控，使系統(tǒng)總耗電量控制在設(shè)定的閾值以下。一旦接近閾值，將自動(dòng)切除不重要負(fù)載。另外，根據(jù)分時(shí)計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，分時(shí)段自動(dòng)投切負(fù)載，節(jié)省電費(fèi)。

(3)具有全選擇性過(guò)流保護(hù)整體解決方案。

(4)具有較完善的過(guò)電壓整體解決方案。

(5)滿(mǎn)足新能源和分布式能源并網(wǎng)要求。

(6)系統(tǒng)中主要低壓電器采用超級(jí)智能型，能全面滿(mǎn)足高級(jí)型智能配電系統(tǒng)要求。

在滿(mǎn)足上述要求的基礎(chǔ)上逐步增加以下要求，并開(kāi)展相關(guān)平臺(tái)建設(shè)。

(1)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部故障自診斷。

(2)系統(tǒng)故障預(yù)警、故障隔離與自恢復(fù)。

(3)主要電氣設(shè)備壽命指標(biāo)。

(4)中、低壓配電網(wǎng)通信系統(tǒng)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)過(guò)電流保護(hù)一體化。

(5)智能電表具有雙向計(jì)量功能，進(jìn)一步提高智能化程度。

(6)建設(shè)電動(dòng)汽車(chē)智能充電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，推廣電動(dòng)汽車(chē)有序充電、V2G及充放儲(chǔ)一體化運(yùn)營(yíng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)城市及城際間充電設(shè)施的互聯(lián)互通。2020年滿(mǎn)足1.2萬(wàn)座充換電站、480萬(wàn)臺(tái)充電樁接入需求，為500萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)提供充電服務(wù)。

(7)建立港口船舶智能用電服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)船舶與電網(wǎng)雙向互動(dòng)。

(8)提高配電網(wǎng)自動(dòng)化監(jiān)控水平，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)可觀可控，變“被動(dòng)保修”為“主動(dòng)監(jiān)控”，縮短故障恢復(fù)時(shí)間。

4 高級(jí)型(第二代)智能配電系統(tǒng)主要關(guān)鍵技術(shù)

實(shí)現(xiàn)高級(jí)型智能配電系統(tǒng)主要技術(shù)，關(guān)鍵是提升現(xiàn)有智能化低壓電器功能，完成“超級(jí)智能化”低壓電器研制，同時(shí)，提高與擴(kuò)展第一代基本型智能配電系統(tǒng)功能。下面重點(diǎn)討論涉及與低壓電器發(fā)展關(guān)系比較密切的主要技術(shù)問(wèn)題。

4.1 超級(jí)智能型低壓電器研制

超級(jí)智能型萬(wàn)能式斷路器(Air Circuit Breaker，ACB)在第一代智能型ACB基礎(chǔ)上增加以下功能:

(1)實(shí)現(xiàn)新能源分布式發(fā)電系統(tǒng)更完善的控制與保護(hù)，如有功過(guò)功率、無(wú)功過(guò)功率保護(hù)、電流方向性保護(hù)(沿新能源至電網(wǎng)方向)及自動(dòng)投切控制等。

(2)具有電能質(zhì)量分析與監(jiān)控功能，超級(jí)智能型ACB具有更高精度電流、電壓、功率測(cè)量，能對(duì)系統(tǒng)電能質(zhì)量進(jìn)行分析，對(duì)功率因數(shù)、諧波系數(shù)、電壓波動(dòng)等進(jìn)行監(jiān)控。

(3)電力協(xié)調(diào)與能效管理功能。根據(jù)用電設(shè)備重要度及不同時(shí)間不同電價(jià)對(duì)負(fù)載進(jìn)行分別控制。同時(shí)，對(duì)各用電設(shè)備用電量進(jìn)行檢測(cè)，以設(shè)定合理閾值，有效控制能耗峰值，節(jié)省電費(fèi)。

(4)智能故障診斷。能對(duì)內(nèi)、外部運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)及異常情況進(jìn)行定時(shí)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外部故障預(yù)警，以減少故障的發(fā)生。

(5)機(jī)電壽命判斷與顯示，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行。

(6)實(shí)現(xiàn)可靠的全電流選擇性保護(hù)。

(7)具有云管理功能。

超級(jí)智能型ACB能將實(shí)時(shí)采集的各種信息實(shí)時(shí)發(fā)送至云服務(wù)器，拓寬數(shù)據(jù)共享范圍，使設(shè)備運(yùn)行管理人員、設(shè)備制造商工程師能遠(yuǎn)程觀察ACB現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)察與診斷，以便快速處理。

4.2 研制完備的電網(wǎng)質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)和能效管理系統(tǒng)

智能配電系統(tǒng)中除ACB具有此功能外，配電系統(tǒng)上位機(jī)應(yīng)對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)進(jìn)行電網(wǎng)質(zhì)量監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)電能合理使用。

涉及的主要技術(shù)有:

(1)各類(lèi)電量高精度檢測(cè)技術(shù)。

(2)電能質(zhì)量分析技術(shù)。

(3)電能需求響應(yīng)技術(shù)。

(4)能效管理技術(shù)。

4.3 配電系統(tǒng)故障預(yù)警、隔離與自恢復(fù)技術(shù)

當(dāng)配電系統(tǒng)發(fā)生故障，應(yīng)使故障影響限制在最小范圍，擬采取以下措施:

(1)故障快速定位與監(jiān)測(cè)。

(2)故障快速切除與隔離。

(3)非故障區(qū)自動(dòng)恢復(fù)供電，故障區(qū)快速恢復(fù)供電。

4.4 配電系統(tǒng)過(guò)電流選擇性保護(hù)技術(shù)

兩個(gè)串聯(lián)的低壓斷路器全選擇性保護(hù)在GB 14048.2—2008《低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第2部分:斷路器》標(biāo)準(zhǔn)中已有明確的規(guī)定。有關(guān)配電系統(tǒng)全選擇性保護(hù)問(wèn)題，目前尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)明確定義。為了高級(jí)型智能配電系統(tǒng)推廣應(yīng)用，確保配電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，過(guò)電流全選擇性保護(hù)是必須解決的問(wèn)題。

4.4.1 系統(tǒng)過(guò)電流全選擇性保護(hù)基本含義

系統(tǒng)中任何位置發(fā)生任何大小短路電流時(shí)，只有最靠近故障位置的斷路器跳閘(此斷路器在一般系統(tǒng)中只有一個(gè)，但對(duì)于多電源系統(tǒng)可能有兩個(gè)甚至更多)，其他相關(guān)聯(lián)的斷路器(指有短路電流通過(guò))均應(yīng)處于閉鎖狀態(tài)。只有當(dāng)故障級(jí)斷路器分?jǐn)嗍?包括故障)，上級(jí)斷路器才解鎖分?jǐn)啵瓜到y(tǒng)短路故障造成的停電限制在最小范圍。

4.4.2 配電系統(tǒng)過(guò)電流保護(hù)現(xiàn)狀

目前，配電系統(tǒng)過(guò)電流保護(hù)是通過(guò)上、下級(jí)ACB動(dòng)作特性配合，借助ACB過(guò)電流三段保護(hù)特性實(shí)現(xiàn)的，在標(biāo)準(zhǔn)中稱(chēng)為局部選擇性保護(hù)。

其特點(diǎn)及存在的問(wèn)題:

(1)通過(guò)ACB短路電流整定和動(dòng)作時(shí)間整定實(shí)現(xiàn)，其選擇性保護(hù)只有在短路電流小于上級(jí)斷路器瞬動(dòng)脫扣整定值時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。一旦短路電流達(dá)到上級(jí)斷路器瞬動(dòng)電流，上、下級(jí)斷路器可能同時(shí)跳閘，甚至越級(jí)跳閘，造成選擇性保護(hù)失敗，故障范圍擴(kuò)大。

(2)實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)時(shí)間較長(zhǎng)，一般每級(jí)斷路器延時(shí)級(jí)差為200～400 ms，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)總時(shí)間長(zhǎng)達(dá)1～2 s。

(3)對(duì)系統(tǒng)中開(kāi)關(guān)設(shè)備(包括成套開(kāi)關(guān)設(shè)備)動(dòng)、熱穩(wěn)定要求較高，不利于節(jié)材、節(jié)能。

4.4.3 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)過(guò)電流全選擇性保護(hù)基本條件與方法

(1)ACB能實(shí)現(xiàn)全電流選擇性保護(hù)。斷路器實(shí)現(xiàn)全電流選擇性保護(hù)基本條件:①大幅度提高斷路器短時(shí)耐受電流(含短延時(shí)分?jǐn)嗄芰?，實(shí)現(xiàn)Icw=Ics=Icu;②改變傳統(tǒng)電流、時(shí)間整定方法，采用區(qū)域聯(lián)鎖等新技術(shù)。

(2)大幅提高塑殼斷路器(Moulded Case Circuit Breaker，MCCB)限流性能，采用具有超高限流性能的第四代高性能小型斷路器(Miniature Circuit Breaker，MCB)，使系統(tǒng)全選擇性保護(hù)整體解決方案有更多的選擇。

(3)終端配電系統(tǒng)主開(kāi)關(guān)、儀表箱開(kāi)關(guān)采用有選擇性保護(hù)小斷路器，確保終端配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全電流選擇性保護(hù)。

(4)根據(jù)不同配電系統(tǒng)，不同用戶(hù)提供不同的過(guò)電流全選擇性保護(hù)整體解決方案。

4.4.4 過(guò)電流全選擇性保護(hù)優(yōu)點(diǎn)

(1)確保配電系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，使故障造成的停電限制在最小范圍，這對(duì)配電系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，特別是智能配電系統(tǒng)工作可靠性具有十分重要的意義，對(duì)完成國(guó)家能源局發(fā)布的配電網(wǎng)建議改造行動(dòng)計(jì)劃提出的配電系統(tǒng)可靠性、停電時(shí)間等目標(biāo)要求具有不可或缺的現(xiàn)實(shí)意義。

(2)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全選擇性保護(hù)時(shí)間大大縮短，各級(jí)選擇性保護(hù)時(shí)間總和可控制在200 ms之內(nèi)，能有效降低系統(tǒng)母線、電纜、成套開(kāi)關(guān)設(shè)備、低壓斷路器的動(dòng)、熱穩(wěn)定要求，有利于節(jié)能、節(jié)材，有利于成套開(kāi)關(guān)設(shè)備、低壓斷路器進(jìn)一步小型化。

4.5 系統(tǒng)過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)

由于智能配電系統(tǒng)中大量采用網(wǎng)絡(luò)化、信息化技術(shù)及相關(guān)設(shè)備，這些設(shè)備中含有大量電子器件，相當(dāng)一部分設(shè)備本身就是電子產(chǎn)品，它們極易受雷電和系統(tǒng)中其他電器操作的過(guò)電壓傷害。

另外，智能配電系統(tǒng)中分布式新能源系統(tǒng)，無(wú)論是發(fā)電設(shè)備還是控制系統(tǒng)都同樣易受過(guò)電壓傷害。因此，智能配電系統(tǒng)過(guò)電壓保護(hù)尤為重要。涉及的主要關(guān)鍵技術(shù)如下:

(1)智能配電系統(tǒng)用SPD配置技術(shù)(整體解決方案)。

(2)智能配電系統(tǒng)SPD產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與性能研究。

(3)智能配電系統(tǒng)SPD使用安全性研究。

(4)智能配電系統(tǒng)SPD組合技術(shù)研究。

(5)風(fēng)電系統(tǒng)過(guò)電壓整體解決方案。

4.6 智能化低壓電器壽命指標(biāo)技術(shù)

低壓電器壽命一般分為機(jī)械壽命和電氣壽命。機(jī)械壽命指示只要記錄其動(dòng)作次數(shù)就能實(shí)現(xiàn)。電氣壽命的檢測(cè)由于低壓電器每次分?jǐn)嗟呢?fù)載電流不同而變得十分復(fù)雜。借助理論與試驗(yàn)研究，建立不同分?jǐn)嚯娏?包括短路電流)時(shí)觸頭磨損數(shù)學(xué)模型，通過(guò)計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)其電壽命，理論上是可行的，實(shí)際上難度很大。

低壓電器電壽命判定最簡(jiǎn)單、有效的方法是測(cè)定觸頭超程，當(dāng)觸頭超程達(dá)到或接近0時(shí)，電壽命終止。真空電器由于真空滅弧室結(jié)構(gòu)特殊性，只要在動(dòng)導(dǎo)電桿上設(shè)置壽命指示線就能實(shí)現(xiàn)，這在中低壓真空電器中已經(jīng)使用。

其他低壓電器要在實(shí)際使用中測(cè)定其超程有一定困難，直動(dòng)式交流接觸器相對(duì)容易些。隨著距離傳感器技術(shù)的發(fā)展，可通過(guò)測(cè)定低壓電器觸頭超程，實(shí)現(xiàn)電壽命指示。

5 結(jié)語(yǔ)

國(guó)家新一輪配電網(wǎng)建設(shè)改造計(jì)劃將進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)全面開(kāi)展，它為我國(guó)智能配電系統(tǒng)全面推廣提供了極好的機(jī)遇，同時(shí)對(duì)低壓智能配電系統(tǒng)和智能型低壓電器提出了更高的要求。超級(jí)智能型低壓電器的誕生將為智能配電系統(tǒng)發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。展望未來(lái)，智能電器與智能配電系統(tǒng)將有更美好的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

［1］何瑞華.智能電網(wǎng)用戶(hù)端講座第二講:智能電器與智能配電系統(tǒng)［J］.低壓電器，2012(7):58-64.

［2］GB 14048.2—2008低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第2部分:斷路器［S］.

［3］國(guó)能電力［2015］290號(hào)配電網(wǎng)建設(shè)改造行動(dòng)計(jì)劃(2015～2020年)［G］.

Development Status and Trend of Intelligent Low Voltage Power Distribution System in China

HE Ruihua
［Shanghai Electrical apparatus Research Institute(Group)Co.，Ltd.，Shanghai 200063，China］

This paper mainly expounded the connotation and characteristics，major technologies，development status of intelligent low voltage power distribution system.It is pointed out that the technology of basic intelligent power distribution system is very mature，and the research of key technologies is completely carryied out in China，which some achievements of scientific research are obtained.The intelligence and networking of intelligent low voltage power distribution system have the suitable conditions and the low voltage power distribution system has a tremendous development in future.

advanced intelligent power distribution system;basic intelligent power distribution system; over-current protection;over-voltage protection

TU 852

A

1674-8417(2015)11-0001-06

2015－11－18