智能電網中智能化配電柜設計的應用探討

徐瓊

摘要：電網的可靠、經濟、安全、高效、友好和安全運行，本文重點介紹智能電網中智能配電的兼容性、白色愈合、集成、交互性、優化、經濟特性、現狀和發展方向。自愈能力是智能電網中智能配電的關鍵。智能電網調度系統通過綜合監測手段收集和分析電網系統中的信息和各種參數，為系統決策提供支持和依據隨著電力系統的發展，電網的規模越來越大，并且其結構呈現出復雜化的特點，出現的故障也越來越多，并且嚴重性也越來越強，本文提出采用發展智能型的電網調度決策支持系統智能型電網調度決策支持系統用以智能配電。

關鍵詞：智能電網；智能化配電柜設計；應用；探討

中圖分類號：F287 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）20-0223-01

導言：

智能電網，即電網的智能化。智能電網需要建立有效集成的網絡，并借助各種先進的傳感和測量技術與控制方法，實現電網的安全、高效、可靠、經濟、友好和安全運行。智能電網的主要特征有：具備自愈性、可以有效抵御攻擊、允許各種不同發電形式的接入、提供滿足用戶需求的電能質量、啟動電力市場以及資產的優化高效運行。

1 智能電網發展的內涵與發展現狀

智能電網是當今世界能源產業發展革命的最新動向，代表著電網未來的發展方向。目前，建設智能電網的必要性已經在世界范圍內被廣泛接受。各國對智能電網的基本認識是一致的，即電網應該“更堅強，更智能"。堅強是智能電網的基礎，智能是堅強電網充分發揮作用的關鍵，兩者相輔相成、協調統一。

智能配電網是統一而強大的智能電網的重要組成部分，它直接影響著我國電網的智能能否實現。目前，中國正在大力推廣和實施配電自動化項目，但由于中國各配電區域的設備和配電自動化水平參差不齊，配電網絡薄弱，可再生能源接入將對電網產生巨大影響，遠遠不能滿足鼓勵用戶參與電網互動、支持新型混合動力車輛和支持需求側管理等要求。智能配電網的要求，不可能實現配電網的最佳運行和自愈控制，因此，加快配電網的智能化工作建設堅強智能配電網刻不容緩。

2 智能電網調度自動化的特征

2.1 白愈性

電網安全可靠的操作主要表現。

自愈是智能配電網的重要特征和建成的重要標志。自愈性是指不需要或僅需要少數人為操作來完善電力網絡中的不足，消除隱患。它主要表現在網絡中不間斷地進行自我檢測，故障隔離，自動診斷，自我恢復等能力、盡量減少供電中斷次數。自愈是智能電網的一個突出特征，對于無論來自外部還是來自內部的對電網的損害，它都能自動做出反應并自行修復，且盡可能小地對系統正常運行產生影響。

2.2 集成性

智能電網調度自動化系統在優化流程、整合信息、管理生產、調度自動化等行為上形成全面決策的統一化和規范化。在智能電網中通過對各個系統的集成，形成全面的輔助決策支持體系，支撐企業管理的規范化和精細化，不斷提升電力企業的管理效率。

2.3 兼容性

多種發電模式協調發展的新模式取代了傳統的遠程集中發電模式，體現了智能電網調度自動化系統的兼容性。智能電網調度自動化系統的多能源接入功能，特別是清潔可再生能源功能，建立了一個環保的電力系統，消除了電網擾動的危害，通過提高能源利用效率，達到了用戶多選擇的目的。通過訪問各種分布式電源來節約能源和保護環境。

電網智能化調度系統兼容了包含集中式發電在內的很多不同類型的發電模式和電力儲存模式，能夠同時兼容分散式發電和集中發電模式，整合了可再生能源、燃料電池等新興技術，為傳統的電網輸電方式分擔了壓力。

3 智能配電柜一次設備

目前，配電柜一次設備基本采用戶內開關設備，高壓上普遍采用中置式開關柜，低壓采用框架斷路器或者塑殼斷路器組成的固定分割式和抽屜式回路單元。這些開關設備按照斷路器配電容量和依據配電柜的用途進行有機組合，組成各種各樣的不同功能的配電柜。

（1） 配電柜一次設備是以斷路器為主，熔斷器、接觸器和其它設備為輔助。

（2） 配電柜的一次設備智能化包括：斷路器控制器的智能化，熔斷器和接觸器狀態參數采集設備智能化。斷路器智能控制器測量參數包括：電壓、電流、頻率、功率因數、有功、無功、電度、保護延時時間、過載保護時間、斷路器狀態、斷路器位置等。智能控制器通過內置于斷路器內的互感器采集電流，通過芯片內部程序計算出其他的參數與設置保護時間，通過斷路器的輔助觸點采集斷路器狀態與位置。智能控制器通過以太網接口，采用光纖傳輸方式直接和工業以太網交換機采用GOOSE通信。

熔斷器和接觸器狀態采集設備能采集參數包括：熔斷器的狀態和經過熔斷器的電流，接觸器的狀態和電流。熔斷器狀態與電流、接觸器狀態和電流通過光纖傳送到過程層交換機，通過GOOSE與上層IED通信。

4 智能配電柜二次設備

4.1 配電柜二次設備狀態。

目前配電柜中二次設備主要以傳統的電磁式互感器、電磁式指針表和電磁式繼電保護設備。設備體積大、測量精度低、安裝與配線復雜、檢修不方便等。

4.2 配電柜二次設備智能化。

為了滿足智能電網的需要，適應智能電網建設的步伐，新型智能化的二次設備采用電子式互感器和電子式采集設備，實現從模擬采集到數字采集的轉變。經過數字化采集之后，采集到的信號通過光纖送到光纖交換機，光纖交換機將數據送給測控IED，實現了采集設備到光纖交換機最后到測控IED。增大了信息采集的路數的同時，減少了復雜的配線，同時只需要簡單跳線可以實現多路信息采集共享一個測控IED。IED通過光纖進行數據傳輸。

5 智能配電柜的發展趨勢

5.1 智能配電柜二次設備

配電柜的二次設備一般采用傳統的電子設備：電磁變壓器、指針式儀表和繼電器保護器。為了實現智能配電柜的使用，有必要對二次設備的電子設備進行改造和創新，如增加電子變壓器和電子采集設備來模擬、采集和利用數據信息。在數字采集模式下，數據信息通過光纖設備傳輸到交換機和測控IED，最終實現一系列設備采集；同時也優化設計了較為簡單的配線，采用智能化配電柜即可實現簡單地跳線將多方面的數據信息共享至測控IED，而測控IED還必須通過光纖設備進行數據的最后傳輸，最終實現配電柜在電網建設的智能化發展。

5.2 智能配電柜一次設備

配電柜的一次設備采用高壓環境下的中央開關柜，低壓環境下由框架斷路器組成的固定式分體抽屜式電路單元系統可以根據斷路器的配電容量和配電柜的實際使用等不同的工作性能組合成不同的配電柜，最大限度地滿足電網設備的智能化要求。主要設備的系統結構主要是斷路器，保險絲和接觸器作為輔助。智能配電柜的運行參數實際上是在斷路器、熔斷器和接觸器等方面智能發展的，斷路器的電子互感器可以實現數據采集、傳送功能，由計算機技術智能計算安全運行參數以及設置保護時間，通過以太網接口將數據信息傳至交換機；熔斷器與接觸器的電流和狀態通過光纖設備傳至交換機，實現信息傳遞。

6 結束語

總之，配電柜是配電系統重要的基礎設施，如何對其進行智能化的設計可謂一項系統而復雜的任務，有利于對線路的控制，保證配電網的穩定、安全，提升供電質量。設計者應該在設計的過程中，結合具體的配電系統特點及情況，利用全新的設計理念以及先進的數字信息化技術，進而融入更多的智能元素，使設計出的配電柜更符合實際需求，發揮出其在配電網運行過程中應有的作用價值。

參考文獻

[1]褚建平.智能電網中智能化配電柜設計的探討[J].科技與企業，2018 （23）.

[2]夏領，秦懷杰.中低壓配電柜數字化技術探究[J].科技資訊，2017（34）.