智能配電網(wǎng)保護(hù)控制的設(shè)計(jì)探析

吳赟 國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司晉江市供電公司

智能配電網(wǎng)是我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，在這個(gè)過程中，智能配電網(wǎng)的發(fā)展融合了通信技術(shù)、信息、計(jì)算機(jī)、人工智能、控制技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上得到了良好的發(fā)展，在實(shí)際的使用過程中安全性高、供電質(zhì)量良好。為保證智能配電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，最大程度減少停電與電壓驟降等情況的出現(xiàn)，合理的配置智能配電網(wǎng)保護(hù)控制系統(tǒng)非常更關(guān)鍵，文章對(duì)其進(jìn)行了深入研究。

一、智能配電網(wǎng)在當(dāng)前的發(fā)展

進(jìn)入新時(shí)期，尤其是經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)之后電力行業(yè)從工業(yè)化朝著信息化方向發(fā)展，對(duì)高尖技術(shù)的需求非常明顯，而且發(fā)展越來越復(fù)雜，同時(shí)，“智能電網(wǎng)”的概念被人們提出且熟知。智能電網(wǎng)以電力系統(tǒng)為主要對(duì)象，集傳感技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、信息技術(shù)、通訊技術(shù)等為一體，實(shí)現(xiàn)輸配電到用戶所有環(huán)節(jié)的智能化交流，具備自愈能力、兼容性增強(qiáng)，與通信技術(shù)的融合還讓其具備了互動(dòng)的特征，能夠在實(shí)際運(yùn)用過程中提供可靠且優(yōu)質(zhì)的電能?！笆濉币?guī)劃到今天，智能電網(wǎng)建設(shè)從納入國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略到今天，跨越了兩個(gè)“五年規(guī)劃”，相信在未來的發(fā)展會(huì)越來越好。在智能電網(wǎng)的發(fā)展過程中SDG的發(fā)展是重要組成部分，與傳統(tǒng)的發(fā)展相比，有以下的特征：

（1）具備很強(qiáng)的安全性，智能配電網(wǎng)能夠從容應(yīng)對(duì)各種緊急事件的發(fā)生，在自然災(zāi)害的發(fā)生方面更具有優(yōu)勢(shì)，能夠避免大面積停電情況的產(chǎn)生，抗藥有效控制電網(wǎng)突發(fā)故障對(duì)設(shè)備造成的影響，確保供電正常進(jìn)行。

（2）具備自愈能力，智能化設(shè)備在運(yùn)行過程中發(fā)生故障等情況之后，系統(tǒng)具備的自我檢修與恢復(fù)功能會(huì)啟動(dòng)，在這個(gè)過程中糾正操作，保證供電可以正常進(jìn)行[1]。

（3）優(yōu)化了電力質(zhì)量，智能配電網(wǎng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力質(zhì)量，針對(duì)用戶需求嚴(yán)格按照需要進(jìn)行供電，改善了傳統(tǒng)供電當(dāng)中存在的一系列問題。

（4）利用效率明顯提高，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可以有效控制設(shè)備的溫度、絕緣水平等，優(yōu)化分布與減少線損，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

（5）支持接入分布式電源，該系統(tǒng)具備保護(hù)控制的自適應(yīng)、系統(tǒng)接口，在這個(gè)過程中能夠接入分布式電源，促進(jìn)新能源的推廣、使用。

（6）具備良好的互動(dòng)性與交互性，改善了傳統(tǒng)智能配電網(wǎng)的應(yīng)用過程中存在的問題。智能配電網(wǎng)的互動(dòng)性體現(xiàn)在：一方面使用智能電表，電表的分時(shí)計(jì)價(jià)與動(dòng)態(tài)計(jì)價(jià)可以合理分配電力供應(yīng)；一方面允許分布式電源來促進(jìn)調(diào)峰使用。

在實(shí)際的發(fā)展過程中，需要認(rèn)識(shí)到智能配電網(wǎng)的應(yīng)用是我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展的重要方向，也是未來創(chuàng)新發(fā)展的重點(diǎn)。在這個(gè)過程中切實(shí)提高智能配電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性，是配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素。

二、智能配電網(wǎng)保護(hù)控制的設(shè)計(jì)探析

（一）傳統(tǒng)的保護(hù)系統(tǒng)

配電網(wǎng)保護(hù)與控制系統(tǒng)裝置比較復(fù)雜，有針對(duì)變壓器的設(shè)備、發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置、頻率裝置、測(cè)控單元的監(jiān)控系統(tǒng)等。傳統(tǒng)二次控制系統(tǒng)可以進(jìn)行具體劃分，比如繼電保護(hù)裝置設(shè)備，通信系統(tǒng)、二次接線專業(yè)，根據(jù)不同智能技術(shù)與不同專業(yè)方面的需求進(jìn)行了具體的劃分與管理，這個(gè)階段人力與設(shè)備復(fù)雜，操作性很強(qiáng)。比如EMS、WAMS側(cè)重穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)與暫態(tài)數(shù)據(jù)，整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部不同專業(yè)配置不同的裝置，彼此之間信息完全獨(dú)立無法共享，相互的配合程度非常差，無法滿足系統(tǒng)對(duì)整體的監(jiān)督與控制，甚至?xí)嬖诒Ｗo(hù)失配等情況的存在，自然無法滿足智能配電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行要求[2]。

（二）現(xiàn)代智能配電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

智能配電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)依賴現(xiàn)代多種技術(shù)完成，比如通信設(shè)備與信息管理，控制技術(shù)與理論操作、決策系統(tǒng)等，其中搭建了高速網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備彼此的信息共享，將保護(hù)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)緊密聯(lián)系在一起，在廠站端內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)信息的自動(dòng)采集、測(cè)量、控制與監(jiān)督，完成計(jì)量與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等一系列工作，而且還支持配電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制與調(diào)節(jié)，協(xié)調(diào)內(nèi)部系統(tǒng)的運(yùn)行，還可以提供在線決策、在線協(xié)同互動(dòng)操作（見圖1）。

如圖1，保護(hù)系統(tǒng)具備的功能有：①其中的自適應(yīng)主要是自適應(yīng)運(yùn)行方式、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，支持孤網(wǎng)運(yùn)行，也支持并網(wǎng)模式；②廣域信息測(cè)量運(yùn)用同步測(cè)量技術(shù)，可以在穩(wěn)態(tài)或者是暫態(tài)條件下實(shí)現(xiàn)量測(cè)性能，在不同位置的保護(hù)單元都可以實(shí)現(xiàn)量測(cè)性能達(dá)到保護(hù)；③相互協(xié)調(diào)控制，達(dá)到中心決策、保護(hù)等，實(shí)現(xiàn)相互協(xié)調(diào)控制。

上述內(nèi)容可以看出智能配電網(wǎng)保護(hù)控制系統(tǒng)改善了傳統(tǒng)發(fā)展過程中存在的信息孤立的情況，實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)信息的集成，優(yōu)化配電網(wǎng)控制系統(tǒng)的同時(shí)滿足了智能配電網(wǎng)對(duì)穩(wěn)定運(yùn)行的需求。

三、設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)要求

根據(jù)實(shí)際發(fā)展的需求，智能配電網(wǎng)保護(hù)控制設(shè)計(jì)要求有：首先保證功能齊全完備；其次保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理科學(xué)；其三，應(yīng)該突出智能特征。通過設(shè)計(jì)保護(hù)控制系統(tǒng)來真正實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)的智能運(yùn)行，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代電力的穩(wěn)定發(fā)展[3]。

（二）設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

根據(jù)實(shí)際需要，設(shè)計(jì)三層結(jié)構(gòu)，其中，強(qiáng)調(diào)“分層、分區(qū)、就地控制”的設(shè)計(jì)原則，其中智能設(shè)備層主要是針對(duì)數(shù)據(jù)采集、智能裝置、執(zhí)行裝置；站域保護(hù)層主要是實(shí)現(xiàn)范圍內(nèi)的保護(hù)，后備保護(hù)功能；廣域保護(hù)層主要是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的同步與共享，包括對(duì)電流電壓等的控制，綜合分析作出決策實(shí)現(xiàn)保護(hù)與控制。

四、結(jié)語

本次設(shè)計(jì)完畢之后，在實(shí)際使用當(dāng)中取得了良好效果，保證了電網(wǎng)運(yùn)行良好，改善區(qū)域智能電網(wǎng)的運(yùn)行安全，確保可靠性與穩(wěn)定性，最大程度實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的自愈功能，避免了網(wǎng)絡(luò)的延遲時(shí)間，保證了系統(tǒng)的保護(hù)功能。

圖1 智能配電網(wǎng)的保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖