智能配電網保護控制的設計分析

孫瑜

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

【關鍵詞】智能配電網;保護控制系統;設計

智能電網是現代電力工業發展的重要成果，具有一定的自愈功能，可快速控制、解決電力系統故障問題，在保證供電安全性與電能質量方面具有顯著優勢。因此，簡單分析智能配電網的概念與特點，探討傳統保護控制系統與智能配電網保護控制系統，最后圍繞其設計架構與工程應用展開具體論述，以期提供參考。

1智能配電網的基本含義

智能配電網本身涵蓋大量先進的科學技術，同時包含以往傳統電力技術，屬于具有綜合性特點的智能控電網絡系統。通常來說，智能配電網按照開展智能化工作的發展方向，持續應用各類智能化的先進終端設備，不但系統功能豐富多樣，而且操作過程安全穩定。智能配電網有效融合各種電力技術和信息技術，不斷豐富了電力系統平臺內部的具體功能，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數據信息資源，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內部的營銷效率，實現當地電力企業平穩協調發展。

2智能配電網的重要性

2.1加強供電工作質量

通常來說，在各類供電系統內部，即使配網工作屬于最后的操作環節，也是具有十分重要的作用。第一，智能配電網能夠加強當地供電工作質量。針對智能配電網來說，通過科學控制電流電壓數值，確保電力系統工作運行過程始終處于良好狀態，為當地電力線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值，實現提升電力系統管控能力的基本目標，減小系統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安全性。

2.2提高供電可靠性

以往的電力系統在配電網運行過程中，通常出現電力線路故障情況、電力設備故障情況等，經常發生中斷供電的問題，直接影響當地用戶的日常生活、生產用電，導致阻礙社會經濟發展。然而，運用先進的智能配電網，實現積極的供電作用，加強電力系統內部供電過程的平穩運行。同時，先進的智能配電網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，及時開展調節處理。

3智能配電網保護控制系統分析

3.1傳統保護控制系統

配電網保護及控制系統包括廠站端配置線路保護、母線保護、變壓器保護、發電機保護、頻率控制、無功電壓控制、基于測控單元的監控系統、同步相量測量裝置以及安全穩定控制裝置。傳統二次控制系統可分為繼電保護、調度自動化、通信以及二次接線專業。基于不同智能技術，各個專業側重點不同，如EMS、WAMS分別側重穩態數據、暫態數據，各專業獨立配置相關裝置，無法進行數據共享，相關配合不足，無法跟蹤系統運行情況，甚至出現保護失配等問題，無法滿足智能配電網的運行要求。

3.2智能配電網保護控制系統

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

4智能配電網保護控制的設計分

4.1設計要求

智能配電網保護控制設計要求可歸納如下：（1）功能完整;（2）結構合理;（3）具有智能特征。通過保護控制系統構建，真正實現智能配電網的自愈控制，提高電力系統運行的安全性和可靠性。

4.2設計架構

本文僅以廣域智能保護和控制系統設計為例展開分析，主要遵循“分層、分區、就地控制”的設計原則。（1）智能設備層：主要配置相應的數據采集、智能裝置與執行裝置;（2）站域保護層：主要實現變電站范圍內主保護、后備保護功能;（3）廣域保護層：主要通過網絡實現相關監測數據同步、共享，包括變電站電流、電壓、斷路器狀態等，通過綜合分析做出決策，實現區域電網保護與控制功能。

4.3主要功能配置

（1）廣域保護層：廣域電流差動保護、基于權重的綜合方向保護、開關失靈遠跳功能;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

本系統用于區域智能配電網，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。因此，該電網保護整定、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的應用，可有效改善區域智能配電網運行安全性、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。系統主站、子站之間使用區域光傳輸A網、B網，通信通道獨立，較好地實現了電網自愈功能，有效避免了網絡延時問題影響相關保護功能的實現。

5結語

綜上所述，智能電網是電力系統發展中的一大重要研究課題。智能配電網保護控制系統的研究基于此背景提出。傳統配電網保護控制系統存在“孤島”問題，分散配置的保護裝置配合有限，無法適應智能電網運行安全性和可靠性要求。基于此，必須根據智能電網實際運行要求，合理開展智能配電網保護控制方案設計，實現系統運行及保護控制的全局最優，為智能配電網快速自愈功能實現奠定堅實基礎，真正促進區域電力系統的穩定發展。

參考文獻：

[1]李正紅，徐光福，余群兵，等.高密度光伏接入配電網的控制保護系統設計[J].電子設計工程，，27（10）：10-14

[2]易永輝，任志航，馬紅偉，等.分布式電源高滲透率的微電網快速穩定控制技術研究[J].電力系統保護與控制，2016，44（20）：31-36.

[3]彭俊杰.基于全景信息的環網柜智能控制系統[J].華東電力，2014，42（11）：2476-2479.

[4]張沛超，范忻蓉，李鑫，等.智能配電網的自適應級聯方向閉鎖保護方案[J].電力系統自動化，2016，40（1）：81-88.

[5]馬秀達，康小寧，李少華，等.多端柔性直流配電網的分層控制策略設計[J].西安交通大學學報，2016，50（8）：117-122.

[6]洪貝.智能配電網技術在配電網規劃中的應用[J].科技風，，（32）：170.

[7]薛菲.智能配電網技術在配電網規劃中的具體應用探究[J].通訊世界，，26（12）：255-256.

（作者單位：杭州市電力設計院有限公司）