配電保護測量電源設計與應用

甘 康，汪 煒

（1.湖南省郵電規劃設計院有限公司，湖南 長沙 410000；2.中國移動通信集團湖南有限公司湘潭分公司，湖南 湘潭 411100）

0 引 言

在環境保護需求和能源問題加劇的情況下，新能源發電模式得到了全面發展。目前，配電網中出現了越來越多的分布式電源。分布式電源作為一種新型能源發電模式，在使用中發電效率高，但實際應用中需要注意配電保護測量與電源設計問題。新型的分布式電源模式為電力工作帶來了全新的挑戰。

1 配電保護測量基站電源安全防護問題分析

1.1 雷擊電壓防護分析

我國根據電力發展情況，提出了基站設備防雷規范。規范要求基站設備的防雷感應電壓應達到3 000 V以上。實際中，500～3 000 V的電壓設備比較多，其損毀情況占到故障設備總數的一半以上。這種情況說明了在防雷設備完好的情況下，防雷感應電壓區間設置不合理，極易出現設備故障問題。目前，配電保護測量基站在防雷保護中的措施主要為應對直擊雷而制作。基站中的避雷針和保護器結構的保護范圍較小，只能有效防護自然天氣下產生的直擊雷，如果基站中出現二次和多次雷擊現象，那么保護措施的效果不明顯。配電保護基站中，接地電阻的差異問題會造成地電位反擊，使基站設備出現比較嚴重的損壞問題。

1.2 電網異常情況分析

電網中的線路在長期使用下老化比較嚴重，存在管理問題。電網在用電量劇增時會產生用電高峰期，供電部門為了有效解決此項問題，經常使用供電周率和電壓的方式提高系統的總體供電能力，但此時會出現電壓明顯提高的問題。電力企業經常使用切斷一相或者兩相線路的方式保證系統供應穩定，保證高峰期供電順利進行。目前，配電保護基站中的電源設備通常使用三相方式進行連接。系統中，電源模塊主要采用220 V的單相交流方式。日常工作中，系統中的不同模塊會共同承擔三相交流線路，如果電力管理部門在高峰期切斷一相，電流模塊中的電流將達到30 A，模塊的電流使用會達到設計極限，進而影響正常使用。

2 配電保護測量基站電源設計

2.1 電源設計原理

設計中，需要將電源系統作為安全運行的核心組件，電源系統運行時需要根據電壓波動情況確定信號的發出情況。系統檢測到電壓變動后，會主動攔截二次雷擊、地電位反擊以及交流電壓波動。運行過程中，系統中的通信設備會與動環檢測設備網絡主動連接并完成自動控制。

2.2 電源硬件系統設計

系統對基站端完成控制后，會收集整理系統中其他子系統的信息，主動控制合式段導器的閉合和斷開操作。如果系統交流電壓出現大于安全閾值的情況，系統會及時切斷交流輸出，并主動為系統中的蓄電池供電，取消為通信設備供電。此項操作方式是對配電保護測量基站的安全防護。系統中主控系統與其他子系統的關系模式如圖1所示。

硬件系統中，處理系統的功能主要是分析、檢測系統狀態和參數情況，并將收集到的數據信息傳輸到管理中心，智能處理系統會分析、確定出現的異常情況，并使用歷史數據進行對比分析，以判定問題出現的規律和基本形態。相關工作人員在此幫助下，可有效獲取關鍵數據，開展后期基站管理維護工作。此過程中的數據智能處理系統如圖2所示。

圖1 主控系統與其他子系統的關系功能結構

圖2 數據智能處理系統結構

由圖2可知，數據智能處理系統主要通過數據庫的運行實現正常工作。此過程中，需要通過使用規律學習程序有效分析數據，以基本判定配電保護基站中的故障，使用數據庫更新模塊完成數據更新查找，并及時刪減冗余數據。系統中的狀態設置程序主要保證系統具有完整的彈性功能，數據選擇程序根據數據價值選擇和判斷，完成數據傳遞工作。

2.3 電源軟件系統設計

軟件系統中的基站端主要存在于設備的軟件系統，軟件系統還包含網絡監控中的監控軟件應用。基站端系統運行時主要以非工作狀態和工作狀態兩種形式存在。非工作狀態又稱為待機狀態，當系統處于此狀態時，只有主控系統和部分電路系統進行工作，其余系統部件設備均處關閉狀態。待機狀態中，管理中心發出的控制指令主要由主控系統執行接收工作，管理中心發出開機指令后，系統會從待機狀態轉變為開機狀態，此工作狀態下，系統中的所有設備和相關子系統全部進行工作。

3 相關保護方法

3.1 配電網故障時退出DG單元

首先，保證不改變原有方案；其次，配電網出現故障時退出DG單元。進行此項操作需要具有較高水平的故障檢測能力，并且在整個工作工程中無法保證對DG負荷進行持續性供電，直接阻礙了DG的接入與使用。此外，使用此方法進行保護處理時，需要根據實際情況綜合性考慮、分析DG的位置和實際容量情況。當發生故障并退出DG單元時，需要做好容量管理控制工作，及時使用情節性能源，最大程度減少不必要的損失[1]。

3.2 配電網中多點DG接入

目前，配電網中DG數量和實際使用容量都在不斷提高，這種變化使其運行更加便捷。現階段，配電網中使用的單點信息保護無法滿足基本的工作需求，在通信技術的支持下，使用多點保護已經成為了發展的基本需要。當前，多點DG接入方案主要使用Agent技術，但此項技術在使用中仍然存在一定不足。使用故障電流綜合賦值確定故障方向時，在配電網中進行多點DG接入，可以有效綜合分析、判定故障發生區域，實際使用效果比較明顯[2]。

3.3 限制DG接入點故障電流

根據故障電流的出現情況，需要在DG接入點做好限制性工作。此階段，可以使用自適應保護方案，按照DG的實際功率大小適時調整系統中的電流值大小，保證DG接入系統之后可以繼續保證系統穩定運行[3]。

4 結 論

綜上所述，本文主要研究了配網保護測量電源設計，綜合分析了配電保護測量中電源設計階段的安全防護工作，并根據配電網的發展需要，從軟硬件兩個方面提出了主要的設計應用方式，綜合性概述、介紹了相關保護方式。