基于智能配電網保護控制的設計與研究探討

張佳偉

摘要：隨著電力用電需求的增加，配電網的供電要求也需要進一步提高。智能配電網是電力系統研究和發展的必然選擇。智能配電網具有對系統進行保護和控制的能力，能夠及時有效地解決供電問題的影響。這是電力工業發展的必然研究課題。因此，在實際工作過程中，員工應該更加重視這一問題，并從實際情況出發提出有效的解決辦法。

關鍵詞：智能配電網;低壓配電;方式;特點

配電網智能化對推動整個電網運行系統升級發展具有重要意義。大量的實際研究結果表明，智能配電網的應用表現出極其顯著的互動性和自愈性特征。同時，在分布式發電接入技術和微網運行技術等智能技術的應用過程中，傳統的保護和控制方法表現出了明顯的不適應性。從這個角度來看，基于保護方式的合理選擇和保護標準的確定，對智能配電網保護與控制方法的研究，已成為電網建設行業領域的研究熱點。

一、智能配電網的特點

1.1 供電更為可靠

與傳統配電網相比，智能配電網供電更加穩定可靠。通過對故障的智能化處理，使智能配電網具有一定的抵御自然災害和人為破壞的能力，大大降低了電網故障對[1]用戶正常用電的影響。微網系統依靠多網發電，可以快速使用，保證正常供電，實現智能配電網真正的自愈。

1.2 提供優質的電能

智能配電網利用先進的技術通過對電能質量的監控，實現對電壓的嚴格控制，保證電壓在標準要求內穩定輸送。通過提高設備的敏感性，使供電能夠持續高質量的進行[2]。

1.3 兼容性更好

智能配電網具有較高的兼容性，能使大量的分布式發電網絡無縫隙的連接在一起，提高了配電網絡工作的靈活性，有效的增加了對供電的穩定性。

1.4 互動能力極強

通過用戶對需求響應程度的不同，創造合適的分布式發電的條件，使用戶在用電高峰期的用電正常進行，根據不同的需求提供更多的附加服務，實現以用戶為中心的服務理念，增強智能配電網的實用性和與用戶的互動能力。

1.5 提高電網資產利用率

實行對主要供電設備的實時監控，了解設備的運行狀態，對不能正常使用的設備進行維修或更換，延長使用壽命，合理的減少供電系統的投資，降低輸出電力的成本，提高電力系統的效益。

二、低壓配電系統的接線方式

低壓配系統是智能配網絡中的一個典型，它由電源、低壓配電裝置、低壓線路和用戶低壓配電裝置組成，主要用于低壓系統的實時監測、開關分合閘的控制和各種數據的整理分析，完成供電公司與客戶的互動任務。低壓配電系統的接線方式分為以下四種：

2.1 放射式

使用放射式接線法完成低壓系統的各部分電線路的相互獨立，不因某一處的線路故障影響到其他配電線路，具有較高的可靠性。然而放射式配電接線方式所需使用的開關等材料較多，不適合廣泛的使用，一般用于對供電設備有較高要求的場所。

2.2 樹干式

低壓配電系統的中軸式布線方式與輻射式布線方式相反，既減少了有色金屬材料的消耗，又提高了系統的靈活性，降低了實際成本。該配電裝置的一條線路可以同時為多個設備供電，具有很高的經濟價值。然而，在通電過程中，多根線路的故障會造成廣泛的影響，可靠性不高。僅適用于容量小、電氣設備分布均勻的場合，實用性低。

2.3 混合式

混合連接方式是徑向式和干線式的結合，導致徑向方式下多條干線，局部采用干線式。低壓電源引出后，通過穩定的徑向運行將電流輸送到柔性主干電路，使配電網安全經濟運行。

2.4 具有備用電源的配電方式

為了提高供電系統的穩定性和可靠性，許多建筑物都提供了應急供電。當主電源出現故障時，系統自動切換啟動備用電源，備用電源為用戶供電，直到修復完成后，再切換回主電源，保證電力正常使用。

三、智能配電網保護控制系統的設計

基于智能配電網的運行目標和結構特點，保護控制系統應具有的一個重要特點就是自愈能力，也就是自我預防和自我恢復能力。自愈能力表現在兩個方面，第一是系統的運行要以預防控制為主，及時的發現和消除故障，第二是在出現故障的情況下要具有維持系統繼續運行的能力，不影響配電網的損失，并通過自動修復盡可能的在有故障的情況下恢復供電。因此，智能配電網的自愈能力是只能配電網保護系統的核心，而自愈能力必須要依靠可靠的，合理的保護控制方案來實現。本文設計出來的配電網保護控制系統設計方案。電網的結構包括與配電網直接相連的微電網系統和面向商業或者居民用電的小型微電網系統。在智能配電網系統里面各個分布式電源都有各自獨立的控制器，尤其是逆變型電源，其電子接口可以使各分布式電源的運行更為智能化，這種電源的控制途徑是利用本地信息對輸出的電壓和頻率進行控制，這種控制方法對提高微電網的供電質量和穩定性提供了重要的作用。對于微電網來說，對各個分布式電源的監測同樣需要通過保護系統來實現，并需要對分布式電源與負荷進行投切控制，從使微電網與配電網的并網運行或者孤島運行成功進行。其中，還包括孤島運行方式下的微電網與配電網同步運行。配電網保護系統由以下幾個部分組成：第一是面向電子式互感器，光互感器和數字量輸入的合并單元，這個部分的功能主要是集變電站或本地的信息。第二是冗余的通信網絡體系結構。這兩個部分是數據采集和分散控制的基礎。第三個部分是面向智能配電網的保護控制系統，這一部分除了有配電網的保護控制方案，還包括了對微電網的保護挖制策略，其中，分別包括微電網的保護控制方案以及他們之間的相互關系，最終通過通信網絡的途徑實現對分布式電源和負荷的分散控制。本文設計的方案中通過通信網關與其他非本地的保護控制單元進行通信，可以實現更高層次的優化控制。

四、結束語

綜上所述，智能配電網的發展不僅可以依靠工作系統的改進和優化，但也要辦好相關電氣設備的維護在系統操作，減少設備故障造成的安全事故，提高供電的安全可用性。通過合理使用供電方式，選擇最合適的材料和電路，在保證供電安全穩定的前提下，降低供電成本，提高使用價值。

參考文獻：

[1]寧瑩瑩， 劉文東. 柔性直流配電網控制保護系統設計與策略研究[J]. 輕松學電腦， 2019， 000（017）：P.1-1.

[2]劉梓涵. 智能電網應急通信管理系統的研究與設計[J]. 通訊世界， 2019， 026（006）：184-185.

[3]楊志強. 智能配電網自愈控制系統技術研究與設計[J]. 華東科技（綜合）， 2018， 000（012）：P.299-299.

（作者單位：國網寧晉縣供電公司）