智能配電網(wǎng)保護控制的設計分析

孫瑜

【摘?要】智能配電網(wǎng)是我國電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，是在先進的傳感測量技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)以及控制技術(shù)的基礎上發(fā)展起來的，運行安全性高，供電質(zhì)量好。為保證智能配電網(wǎng)穩(wěn)定運行，最大限度地減少短時停電、電壓驟降等問題的出現(xiàn)，合理進行智能配電網(wǎng)保護控制系統(tǒng)設計與配置十分關(guān)鍵，也是本文研究的重點。

【關(guān)鍵詞】智能配電網(wǎng);保護控制系統(tǒng);設計

智能電網(wǎng)是現(xiàn)代電力工業(yè)發(fā)展的重要成果，具有一定的自愈功能，可快速控制、解決電力系統(tǒng)故障問題，在保證供電安全性與電能質(zhì)量方面具有顯著優(yōu)勢。因此，簡單分析智能配電網(wǎng)的概念與特點，探討傳統(tǒng)保護控制系統(tǒng)與智能配電網(wǎng)保護控制系統(tǒng)，最后圍繞其設計架構(gòu)與工程應用展開具體論述，以期提供參考。

1智能配電網(wǎng)的基本含義

智能配電網(wǎng)本身涵蓋大量先進的科學技術(shù)，同時包含以往傳統(tǒng)電力技術(shù)，屬于具有綜合性特點的智能控電網(wǎng)絡系統(tǒng)。通常來說，智能配電網(wǎng)按照開展智能化工作的發(fā)展方向，持續(xù)應用各類智能化的先進終端設備，不但系統(tǒng)功能豐富多樣，而且操作過程安全穩(wěn)定。智能配電網(wǎng)有效融合各種電力技術(shù)和信息技術(shù)，不斷豐富了電力系統(tǒng)平臺內(nèi)部的具體功能，有助于分析處理電力使用情況。通過這樣先進的智能化平臺，電力營銷活動能夠快速精準得到的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息資源，不但提升了電力營銷工作方式的可行性，而且加強了電力企業(yè)內(nèi)部的營銷效率，實現(xiàn)當?shù)仉娏ζ髽I(yè)平穩(wěn)協(xié)調(diào)發(fā)展。

2智能配電網(wǎng)的重要性

2.1加強供電工作質(zhì)量

通常來說，在各類供電系統(tǒng)內(nèi)部，即使配網(wǎng)工作屬于最后的操作環(huán)節(jié)，也是具有十分重要的作用。第一，智能配電網(wǎng)能夠加強當?shù)毓╇姽ぷ髻|(zhì)量。針對智能配電網(wǎng)來說，通過科學控制電流電壓數(shù)值，確保電力系統(tǒng)工作運行過程始終處于良好狀態(tài)，為當?shù)仉娏€路和電力設備的正常工作提供了堅實基礎。第二，有效管理供電電壓數(shù)值，實現(xiàn)提升電力系統(tǒng)管控能力的基本目標，減小系統(tǒng)電能的各種浪費情況，消除各種安全事故，進一步提升電力系統(tǒng)安全性。

2.2提高供電可靠性

以往的電力系統(tǒng)在配電網(wǎng)運行過程中，通常出現(xiàn)電力線路故障情況、電力設備故障情況等，經(jīng)常發(fā)生中斷供電的問題，直接影響當?shù)赜脩舻娜粘Ｉ?、生產(chǎn)用電，導致阻礙社會經(jīng)濟發(fā)展。然而，運用先進的智能配電網(wǎng)，實現(xiàn)積極的供電作用，加強電力系統(tǒng)內(nèi)部供電過程的平穩(wěn)運行。同時，先進的智能配電網(wǎng)具備十分強大的故障問題分析處理功能，不但能夠分析處理意外因素造成的危害，而且能夠分析處理由于人為原因出現(xiàn)的破壞，通過最快的速度，有效識別故障問題實際位置和具體的故障原因，及時開展調(diào)節(jié)處理。

3智能配電網(wǎng)保護控制系統(tǒng)分析

3.1傳統(tǒng)保護控制系統(tǒng)

配電網(wǎng)保護及控制系統(tǒng)包括廠站端配置線路保護、母線保護、變壓器保護、發(fā)電機保護、頻率控制、無功電壓控制、基于測控單元的監(jiān)控系統(tǒng)、同步相量測量裝置以及安全穩(wěn)定控制裝置。傳統(tǒng)二次控制系統(tǒng)可分為繼電保護、調(diào)度自動化、通信以及二次接線專業(yè)。基于不同智能技術(shù)，各個專業(yè)側(cè)重點不同，如EMS、WAMS分別側(cè)重穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、暫態(tài)數(shù)據(jù)，各專業(yè)獨立配置相關(guān)裝置，無法進行數(shù)據(jù)共享，相關(guān)配合不足，無法跟蹤系統(tǒng)運行情況，甚至出現(xiàn)保護失配等問題，無法滿足智能配電網(wǎng)的運行要求。

3.2智能配電網(wǎng)保護控制系統(tǒng)

智能配電網(wǎng)必須構(gòu)建完善的保護控制系統(tǒng)。它依賴多種技術(shù)，包括通信設備、信息管理系統(tǒng)、決策與控制理論等，以高速網(wǎng)絡通信平臺為基礎，實現(xiàn)信息共享，將保護、控制功能緊密聯(lián)系在一起。廠站端自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量與監(jiān)測等工作，支持配電網(wǎng)實時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策和協(xié)同互動。智能配電網(wǎng)保護控制系統(tǒng)功能如下。（1）自適應包括自適應系統(tǒng)運行方式和拓撲結(jié)構(gòu)變化，支持微電網(wǎng)并網(wǎng)/孤島運行;（2）廣域信息測量主要是通過同步測量技術(shù)的應用，增強穩(wěn)態(tài)/暫態(tài)下的量測性能;不同位置保護單元均可利用量測結(jié)果進行自適應;（3）相互協(xié)調(diào)為控制中心集中決策與保護控制單元分布自治之間的協(xié)調(diào)。綜上，智能配電網(wǎng)保護控制系統(tǒng)解決了信息孤島問題，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)信息集成，進一步優(yōu)化了配電網(wǎng)控制體系，滿足了智能配電網(wǎng)穩(wěn)定運行的需求。

4智能配電網(wǎng)保護控制的設計分

4.1設計要求

智能配電網(wǎng)保護控制設計要求可歸納如下：（1）功能完整;（2）結(jié)構(gòu)合理;（3）具有智能特征。通過保護控制系統(tǒng)構(gòu)建，真正實現(xiàn)智能配電網(wǎng)的自愈控制，提高電力系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。

4.2設計架構(gòu)

本文僅以廣域智能保護和控制系統(tǒng)設計為例展開分析，主要遵循“分層、分區(qū)、就地控制”的設計原則。（1）智能設備層：主要配置相應的數(shù)據(jù)采集、智能裝置與執(zhí)行裝置;（2）站域保護層：主要實現(xiàn)變電站范圍內(nèi)主保護、后備保護功能;（3）廣域保護層：主要通過網(wǎng)絡實現(xiàn)相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)同步、共享，包括變電站電流、電壓、斷路器狀態(tài)等，通過綜合分析做出決策，實現(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)保護與控制功能。

4.3主要功能配置

（1）廣域保護層：廣域電流差動保護、基于權(quán)重的綜合方向保護、開關(guān)失靈遠跳功能;廣域自適應備用電源自動投切、故障解列小電源、過載切負荷功能等。（2）站域保護層：母線保護、變壓器保護、冗余線路后備保護功能;就地低頻低壓減載功能等。

4.4工程應用實例

本系統(tǒng)用于區(qū)域智能配電網(wǎng)，共計包含7個變電站投入運行，其中220kV變電站、110kV變電站分別為2個和1個。采用串行供電方式，并存小水電上網(wǎng)。因此，該電網(wǎng)保護整定、動作配合難度較大，在遠程恢復供電方面存在缺陷。通過本次設計的廣域智能保護和控制系統(tǒng)的應用，可有效改善區(qū)域智能配電網(wǎng)運行安全性、可靠性，其未改動變電站原有就地保護，形成“雙重化”保護模式。系統(tǒng)主站、子站之間使用區(qū)域光傳輸A網(wǎng)、B網(wǎng)，通信通道獨立，較好地實現(xiàn)了電網(wǎng)自愈功能，有效避免了網(wǎng)絡延時問題影響相關(guān)保護功能的實現(xiàn)。

5結(jié)語

綜上所述，智能電網(wǎng)是電力系統(tǒng)發(fā)展中的一大重要研究課題。智能配電網(wǎng)保護控制系統(tǒng)的研究基于此背景提出。傳統(tǒng)配電網(wǎng)保護控制系統(tǒng)存在“孤島”問題，分散配置的保護裝置配合有限，無法適應智能電網(wǎng)運行安全性和可靠性要求?；诖?，必須根據(jù)智能電網(wǎng)實際運行要求，合理開展智能配電網(wǎng)保護控制方案設計，實現(xiàn)系統(tǒng)運行及保護控制的全局最優(yōu)，為智能配電網(wǎng)快速自愈功能實現(xiàn)奠定堅實基礎，真正促進區(qū)域電力系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展。

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（作者單位：杭州市電力設計院有限公司）