智能配電網(wǎng)保護(hù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

1、<p>　　智能配電網(wǎng)保護(hù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究</p><p>　　摘要：隨著需求的增加配電網(wǎng)的供電需求,分銷網(wǎng)絡(luò)智能是電力系統(tǒng)研究和發(fā)展的必然選擇。智能配電網(wǎng)的部門系統(tǒng)保護(hù)與控制能力,能及時(shí)有效的解決間歇性電源的影響,電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究項(xiàng)目是必要的。本文主要是對(duì)智能配電網(wǎng)保護(hù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究進(jìn)行討論。 </p><p>　　關(guān)鍵詞: 智能配電網(wǎng)；低壓配電；特點(diǎn) </p&

2、gt;<p>　　中圖分類號(hào)： TU9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p>　　智能配電網(wǎng)的發(fā)展迅速發(fā)展。智能配電網(wǎng)不僅可以實(shí)現(xiàn)分銷網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)質(zhì)量和合理的水平,同時(shí)也可以與我國(guó)現(xiàn)階段與清潔能源發(fā)展的目標(biāo),在促進(jìn)整個(gè)電網(wǎng)的升級(jí)操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)具有重要的意義。大量的實(shí)踐結(jié)果表明,智能配電網(wǎng)的應(yīng)用呈現(xiàn)極顯著的交互和自我修復(fù)的特點(diǎn)。與此同時(shí),在分布式電源接入技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和智能技術(shù)的應(yīng)用,如微操作技術(shù),傳統(tǒng)意義上的保

3、護(hù)和控制方式?jīng)]有明顯的適應(yīng)性。從這一點(diǎn)上來(lái)看,研究保護(hù)和控制方法在智能配電網(wǎng)絡(luò),保護(hù)方式的合理選擇,確定保護(hù)判據(jù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際工作指導(dǎo),已成為一個(gè)研究熱點(diǎn)領(lǐng)域的電網(wǎng)建設(shè)行業(yè)。本文將做一個(gè)詳細(xì)的分析和解釋。 </p><p>　　一、智能配電網(wǎng)的特點(diǎn) </p><p>　　1、提供優(yōu)質(zhì)的電能 </p><p>　　智能配電網(wǎng)利用先進(jìn)的技術(shù)通過(guò)對(duì)電能質(zhì)量的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)

4、對(duì)電壓的嚴(yán)格控制，保證電壓在標(biāo)準(zhǔn)要求內(nèi)穩(wěn)定輸送。 通過(guò)提高設(shè)備的敏感性，使供電能夠持續(xù)高質(zhì)量的進(jìn)行。 </p><p><b>　　2、供電更為可靠 </b></p><p>　　與傳統(tǒng)的配電網(wǎng)相比較，智能配電的供電更為穩(wěn)定可靠。通過(guò)對(duì)故障的智能處理，智能配電網(wǎng)對(duì)自然災(zāi)害和人為的破壞具有一定的抵御能力，極大程度的較小了電網(wǎng)故障對(duì)用戶正常用電的影響。依靠多網(wǎng)發(fā)電，在主網(wǎng)

5、停電時(shí)迅速的使用微網(wǎng)系統(tǒng)保證正常供電，實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)真正的自愈。 </p><p><b>　　3、兼容性更好 </b></p><p>　　智能配電網(wǎng)具有較高的能源兼容性，能使大量的分布式發(fā)電網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫隙的連接在一起，提高了配電網(wǎng)絡(luò)工作的靈活性，有效的增加了對(duì)供電的穩(wěn)定性。 </p><p>　　4、提高電網(wǎng)資產(chǎn)利用率 </p>

6、<p>　　實(shí)行對(duì)主要供電設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)不能正常使用的設(shè)備進(jìn)行維修或更換，延長(zhǎng)使用壽命，合理的減少供電系統(tǒng)的投資，降低輸出電力的成本，提高電力系統(tǒng)的效益。 </p><p><b>　　5、互動(dòng)能力極強(qiáng) </b></p><p>　　通過(guò)用戶對(duì)需求響應(yīng)程度的不同， 創(chuàng)造合適的分布式發(fā)電的條件，使用戶在用電高峰期的用電正常進(jìn)行，根據(jù)不同

7、的需求提供更多的附加服務(wù)，實(shí)現(xiàn)以用戶為中心的服務(wù)理念，增強(qiáng)智能配電網(wǎng)的實(shí)用性和與用戶的互動(dòng)能力。 </p><p>　　二、智能配電網(wǎng)繼電保護(hù)方式的選取分析 </p><p>　　輸電網(wǎng)的應(yīng)用電流差動(dòng)保護(hù)非常頻繁。這是因?yàn)?在目前的技術(shù)條件下,電流差動(dòng)保護(hù)方法證實(shí)的可靠性、穩(wěn)定性、響應(yīng)速度,防止電網(wǎng)繼電保護(hù)運(yùn)行在電力系統(tǒng)振蕩的影響。更關(guān)鍵的是,作為現(xiàn)代意義上的光纖化分銷網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)發(fā)和建設(shè)和應(yīng)

8、用的智能轉(zhuǎn)換、智能配電系統(tǒng)繼電保護(hù)方案的選擇與電流差動(dòng)保護(hù)為主。 </p><p>　　不容忽視的問(wèn)題是:傳統(tǒng)意義上的電流差動(dòng)保護(hù),以確保其優(yōu)勢(shì)相對(duì)于智能配電網(wǎng)的繼電保護(hù)可以穩(wěn)定,要求雙方在每一個(gè)時(shí)期的位置配備了獨(dú)立的電流互感器、斷路器操作設(shè)備,測(cè)量也很大程度上導(dǎo)致顯著增加整個(gè)智能配電網(wǎng)的成本。從這一點(diǎn)來(lái)看,智能配電網(wǎng)的保護(hù)和控制現(xiàn)階段工作應(yīng)該研究和實(shí)踐的重點(diǎn)在傳統(tǒng)的電流差動(dòng)保護(hù)的基礎(chǔ)上合理的改進(jìn)。同時(shí),考慮到相

9、對(duì)于高阻接地故障狀態(tài),智能配電網(wǎng)的差動(dòng)保護(hù)性能可能出現(xiàn)嚴(yán)重的阻塞,造成拒絕行動(dòng)是非常明顯的。 </p><p>　　與此同時(shí),在電流差動(dòng)保護(hù)的過(guò)程智能配電網(wǎng)繼電保護(hù)方式,保護(hù)數(shù)據(jù)的傳輸通道和信息傳輸困難也顯著增加。尤其是長(zhǎng)一段鋼絲繩在智能配電網(wǎng)絡(luò),即使當(dāng)前瞬時(shí)故障響應(yīng)速度最高水平的保護(hù)操作,仍然不能完全解決延遲引起的網(wǎng)絡(luò)流的保護(hù)因素?；谏鲜龇治?建議過(guò)程中智能配電系統(tǒng)的保護(hù)和控制,實(shí)現(xiàn)電流差動(dòng)保護(hù)模式和電流瞬時(shí)

10、故障保護(hù)充分融合和應(yīng)用工作。上述兩種保護(hù)模式作為主要保護(hù)配置,同時(shí)智能配電網(wǎng)將傳統(tǒng)意義上的電流差動(dòng)保護(hù)模式作為智能配電網(wǎng)的后備保護(hù)。在這種保護(hù)模式功能,電流差動(dòng)保護(hù)和故障保護(hù),輸出操作同時(shí),電力流根據(jù)這種方式,同時(shí)保護(hù)輸出值,以便最大化安全智能配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全與穩(wěn)定。 </p><p>　　三、低壓配電系統(tǒng)的接線方式 </p><p>　　低壓配電系統(tǒng)是智能配電網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)典型， 它由電

11、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(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、開(kāi)關(guān)分合閘的控制和各種數(shù)據(jù)的整理分析，完成供電公司與客戶的互動(dòng)任務(wù)。 低壓配電系統(tǒng)的接線方式分為以下四種： </p><p><b>　　1、放射式 </b></p><p>　　使用放射式接線法完成低壓系統(tǒng)的各部分電線路的相互獨(dú)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。

12、 然而放射式配電接線方式所需使用的開(kāi)關(guān)等材料較多， 不適合廣泛的使用，一般用于對(duì)供電設(shè)備有較高要求的場(chǎng)所。 </p><p><b>　　2、樹(shù)干式 </b></p><p>　　低壓配電系統(tǒng)的樹(shù)干式接線方式與放射式相反，在耗用較少的有色金屬材料的同時(shí)，提高了系統(tǒng)的靈活性，降低了實(shí)用成本。通過(guò)配電裝置引出的一條線路就可以向很多設(shè)備同時(shí)供電，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高。但在通電過(guò)程中，

13、若干線出現(xiàn)故障則會(huì)造成大范圍的影響，不具有較高的可靠性，僅適合容量不大、用電設(shè)備分布均勻的場(chǎng)合，實(shí)用性較低。 </p><p><b>　　3、混合式 </b></p><p>　　混合接線式是把放射式與樹(shù)干式兩種方式相結(jié)合，以放射式引出多條干線，局部采用樹(shù)干式，將低壓電源引出后依靠放射式的穩(wěn)定運(yùn)行將電流輸送到有靈活的樹(shù)干式組成的電路中，使使配電網(wǎng)絡(luò)能夠安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)

14、行。 </p><p>　　4、具有備用電源的配電方式 </p><p>　　為增加供電系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性， 在很多建筑物內(nèi)都備有應(yīng)急電源，主電源發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換，啟動(dòng)備用電源，由備用電源向用戶供電，直到修復(fù)完成后再切換回主電源，保證電量的正常使用。 </p><p>　　四、智能配電網(wǎng)保護(hù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) </p><p>　　基于智能

15、配電網(wǎng)的運(yùn)行目標(biāo)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，保護(hù)控制系統(tǒng)應(yīng)具有的一個(gè)重要特點(diǎn)就是自愈能力，也就是自我預(yù)防和自我恢復(fù)能力。自愈能力表現(xiàn)在兩個(gè)方面，第一是系統(tǒng)的運(yùn)行要以預(yù)防控制為主，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和消除故障，第二是在出現(xiàn)故障的情況下要具有維持系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行的能力，不影響配電網(wǎng)的損失，并通過(guò)自動(dòng)修復(fù)盡可能的在有故障的情況下恢復(fù)供電。 因此，智能配電網(wǎng)的自愈能力是只能配電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)的核心，而自愈能力必須要依靠可靠的，合理的保護(hù)控制方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)包括與配電網(wǎng)直

16、接相連的微電網(wǎng)系統(tǒng)和面向商業(yè)或者居民用電的小型微電網(wǎng)系統(tǒng)。 </p><p>　　在智能配電網(wǎng)系統(tǒng)里面各個(gè)分布式電源都有各自獨(dú)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(yùn)行更為智能化，這種電源的控制途徑是利用本地信息對(duì)輸出的電壓和頻率進(jìn)行控制，這種控制方法對(duì)提高微電網(wǎng)的供電質(zhì)量和穩(wěn)定性提供了重要的作用。對(duì)于微電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，對(duì)各個(gè)分布式電源的監(jiān)測(cè)同樣需要通過(guò)保護(hù)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，并需要對(duì)分布式電源與負(fù)荷進(jìn)行

17、投切控制，從使微電網(wǎng)與配電網(wǎng)的并網(wǎng)運(yùn)行或者孤島運(yùn)行成功進(jìn)行。 其中，還包括孤島運(yùn)行方式下的微電網(wǎng)與配電網(wǎng)同步運(yùn)行。 </p><p>　　五、智能配電網(wǎng)保護(hù)與控制的判據(jù)方式分析 </p><p>　　傳統(tǒng)意義上的電流差動(dòng)保護(hù)確定母線指向線路的方向參照電流正向延伸方向。具體的判據(jù)方式如下所示： </p><p>　　1、|M節(jié)點(diǎn)電流向量＋N節(jié)點(diǎn)電流向量|－制動(dòng)系數(shù)|M

18、節(jié)點(diǎn)電流向量－N節(jié)點(diǎn)電流向量|≥差動(dòng)門檻定值 </p><p>　　2、|M節(jié)點(diǎn)電流向量＋N節(jié)點(diǎn)電流向量|≥差動(dòng)門檻定值 </p><p>　　上述判據(jù)方式中有關(guān)差動(dòng)門檻定值的確定參照：避讓節(jié)點(diǎn)M→N線路電容電流與不平衡電流的整合參數(shù)。 </p><p>　　對(duì)于改善后電流差動(dòng)保護(hù)，指定的向前擴(kuò)展方向決定參考當(dāng)前權(quán)力指向的盡頭來(lái)確定整個(gè)系統(tǒng)。根據(jù)當(dāng)前的擴(kuò)展方向,并且

19、系統(tǒng)可以被權(quán)力距離短的定義是上游開(kāi)關(guān),同時(shí)將不再開(kāi)關(guān)與系統(tǒng)權(quán)力距離被定義為下游開(kāi)關(guān)。特別需要注意的是:在這個(gè)角色的分歧,還有一個(gè)下游切換開(kāi)關(guān)的一部分,沒(méi)有它的邊界定義開(kāi)關(guān)。在整個(gè)分銷網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的過(guò)程控制需要關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō),針對(duì)邊界和上游或下游開(kāi)關(guān)、保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)采用方法的過(guò)程中有一定的差異。 </p><p>　　3、選擇邊界位置開(kāi)關(guān),繼電器保護(hù)電流瞬時(shí)故障保護(hù)模式,具體的標(biāo)準(zhǔn)是:一個(gè)實(shí)際的短路電流保護(hù)或起動(dòng)

20、電流=保護(hù)安全系數(shù)x最低運(yùn)行狀態(tài),保護(hù)電路終端位置兩相短路故障短路電流(保護(hù)安全系數(shù)值是1.2)。 </p><p>　　4、繼電保護(hù)的上游或下游開(kāi)關(guān)位置選擇當(dāng)前瞬時(shí)故障保護(hù)結(jié)合電流差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)方式。這也使標(biāo)準(zhǔn)也存在一定的差異。首先,當(dāng)前瞬時(shí)故障保護(hù)標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)的具體方式應(yīng)該是:一個(gè)實(shí)際的短路電流保護(hù)或可靠起動(dòng)電流系數(shù)= =運(yùn)行狀態(tài),最大的保護(hù)電路終端位置三相短路故障短路電流相對(duì)應(yīng)(保護(hù)安全系數(shù)值是1.3)。 &

21、lt;/p><p>　　其次,電流差動(dòng)保護(hù)判據(jù),標(biāo)準(zhǔn)的具體方式應(yīng)該是:開(kāi)關(guān)m電流相量—以(m下游連接開(kāi)關(guān)序列號(hào))作為上界,n值的序列上界標(biāo)準(zhǔn)x m下游的第一個(gè)n系列開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)于電流相量差動(dòng)電流閾值或固定值。特別需要注意的是:價(jià)值的差動(dòng)電流閾值設(shè)置應(yīng)該在傳統(tǒng)的電流差動(dòng)保護(hù)的基礎(chǔ)上相應(yīng)的值范圍,覆蓋導(dǎo)致負(fù)載電流的負(fù)載參數(shù)。 </p><p><b>　　結(jié)語(yǔ)： </b><

22、/p><p>　　智能配電網(wǎng)的發(fā)展不能僅僅依靠改進(jìn)的系統(tǒng)優(yōu)化工作,還應(yīng)該當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行相關(guān)的電氣設(shè)備維護(hù),降低設(shè)備故障造成的安全事故,提高供電的安全性和可靠性。合理的電源使用的模式來(lái)選擇最合適的材料和電路、條件下安全穩(wěn)定供電的前提下,降低供電成本,提高使用價(jià)值。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]．郭志忠．電