智能配電網保護控制的設計與研究

覃榮山

【摘要】伴隨用電需求量的日益提升，在配電網上的供電質量也提出了更高的要求。所以，在電力系統的發展當中，智能化就是配電網的必然趨勢。從智能配電網上看，通過保護、控制電力系統，可及時處理好間歇性電源的不利影響，加快電力業發展的腳步。為此，本文從智能配電網設計出發，主要就保護控制展開了研究，僅供參考。

【關鍵詞】保護控制;智能配電網;規劃設計

在當今社會下，人類正面臨著越來越嚴峻的環境、能源、氣候問題。在新世紀下，國內外就“高效、低碳”經濟的發展，已經達成廣泛的共識。作為二次能源最廣泛的供應方式之一，電力在“高效、低碳”經濟中起到了很重要的作用。其中的“智能電網”更是優點眾多，如兼容、可靠、高效、優質、互動等，并且逐步變成電網的新發展方向。但唯有加強保護控制，方才能提供給電力用戶真正可靠、安全、優質的供給服務。

一、智能配電網概述

在智能電網當中，作為關鍵性的組成部分之一，智能配電網擁有很高效、可靠、靈活的網架結構。其中的通信網絡更是極為安全可靠，還可妥善處理在當前電網運行之中出現的故障，并達到現階段分布式高滲透率電源與接入儲能元件上的需要，從而充足供給用戶足夠的優質電量。在智能配電網上，主要存在以下的幾種特性：①高效、堅強、靈活、科學的配電網絡，可靈活重新構建、優化、接納可再生能源、及時自愈等。②可兼容。通過集中、分散之類的儲能器，可兼容接入分布式電源，并統一控制好。③可自愈?？蛇B續不斷、實時在線地分析、評估安全能力，預警、預防控綜合能力強大，可自動診斷、隔離故障及自我恢復系統。④可集成。在電網上，能高度集成、一起共享信息，統一規范平臺及模型，提升管理的規范化、標準化、精益化水平。同時還可以通過智能網關，來集中采集、輸入輸出、集中遠程控制信息并聯動等。⑤可實現故障定位。在智能配電網中，可以實時準確預測、檢測故障，并及時響應、定位故障，來避免大面積停電，又或針對嚴重事故，自動定位并重構、修復。

二、在智能配電網中設計保護控制

按照智能配電網的基本結構特點及電網運行目標可知，自愈能力屬于智能配電網實現保護控制必備的一種功能。其中自愈主要是指自我預防與恢復方面的能力，具體涉及以下方面：

一方面，預防控制作為主要控制方法之一，可第一時間診斷、找出、解決故障隱患。另一方面，基于故障條件，保護系統進一步運行的綜合能力，在系統正常運行中，不引起巨大損失，可通過自治修復基礎功能，快速修復故障、及時恢復正常供電。針對智能配電網，以自愈為最關鍵特點。一般而言，智能配電網還有自愈電網這種說法。就微網基礎下的智能配電網，在分布式電源中，均有配備控制器。尤其是通過逆變型電力電子電源接口，還可進一步提升分布式電源整體運行的智能化水平?；诒镜匦畔?，還可控制好輸出電壓與頻率，并在相當大的程度上，改善微電網的供電整體質量。此外，從微電網角度上看，也需基于保護控制體系，來緊密監測分布式電源實際的有無功輸出。在這個過程中，還需直接控制好分布式電源和負荷，進而最優化微、配電網的日常孤島或并網運作模式。但卻還會牽涉到孤島運行下微、配電網的并網專業技術與同步控制等。

三、智能配電網繼電保護控制研究

1、智能配電網判據保護控制的有效方式

判據的具體方式：|M+N節點下的電流向量|-電網制動系數|M-N節點下的電流向量|≥定值門檻差動。|M+N節點下的電流向量|≥定值差動門檻。在以上判據方式內，存在差動定值門檻的參照值。

在M→N節點線路上，避讓整合電容電流和電流不平衡的參數信息。而針對改進之后保護電流差動的要求，需要指定正向延伸電流方向，并根據整個電源系統線路末端指向的方向來最終確定判定。根據延伸電流的方向，則可定義電源系統間隔較短距離的開關為上游開關，定義電源系統間隔較長距離的開關為下游開關。值得注意的是：在以上劃分方式下，也有部分無下游開關之類的開關，可定義成專門的邊界開關。這些就是在配電網的整體保護控制中，應著重注意的一大問題?？傮w上看，就邊界開關、上/下游開關，在具體的保護環節，需要采取有差異的判據方式。

針對繼電保護，一般會選擇速斷電流的保護模式，總的判據：短路實際電流≥啟動保護電流=可靠性保護系數×運行最小態中末端保護線路處短路故障下的兩相電流。針對繼電保護，需要選擇結合速斷電流保護和差動保護的方式，所以在判據方式上也有一定程度的差異。一方面，針對速斷電流保護判據，判據方式：短路中實際電流≥啟動保護電流=安全可靠系數×運行態最大下末端保護線路處短路故障下的三相電流。另一方面，針對差動電流保護判據，判據方式： m開關電流相量-以m開關下游序列量為上界，從序列n值一直到上界標準要求×m開關下游序列n開關下的電流相量≥定值門檻差動。

2、智能配電網選取繼電保護控制的方式

從現代意義上看，伴隨配電網光纖化的不斷進步、智能化轉型的推廣應用，在智能配電網上，就繼電保護，一般選取的是差動保護電流位置。但需要注意的是：從傳統意義上講，就差動電流保護，為了充分發揮智能配電網上的整體繼電保護領域優勢，則應在各線路段的兩側，都配備可單獨運行的斷路器和電流互感器。但該舉措在相當大的程度上，進一步大幅提升了智能配電網的總成本。所以，當前就智能配電網，針對日常的保護控制，需要著重注意在改進電流差動傳統保護的基礎上。此外，在電阻很高的接地故障下，常常會嚴重阻滯智能配電網正常發揮差動保護功能，而觸發很顯著的拒動動作。此外，在智能配電網上，使用電流差動這種繼電保護中，往往會顯著提升傳輸通道下的傳輸保護數據的困難度。尤其是針對智能配電網內部的長電力線路，盡管電流速斷已經將響應保護動作的速度上升至最高水平，卻還是很難妥善處理好網絡不暢通造成的保護時延不足。所以，面對智能配電網，創建的保護控制，需要充分融合、靈活運用電流差動基礎保護模式于速斷電流保護模式。在智能配電網的整體主保護配置內部，應充分發揮以上保護模式的作用，并視傳統電流差動基礎保護模式為智能配電網的整體后備保護。在這樣的保護模式下，便可基于電流差動及電流速度專業保護，一起輸出運算，并基于此種方式，及時獲取相應的輸出保護數值，進而盡可能地維護智能配電網整體運行的穩定安全度。

四、結語

綜上所述，在智能電網領域的研究，一般會牽涉電力系統的方方面面，并且一度被視為電力系統以后發展的方向?？紤]到配電網領域的智能化發展就是電網建設當中的主流趨勢，所以有關方面應高度這種上國內智能配電網，在經濟、綜合、高效、系統方面的發展。唯有這樣方才能真正保護好智能配電網得以安全、穩定地運行，進一步改善保護控制的整體設計質量，加快電力事業的高效發展。

參考文獻

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