浅析智能分布式配电保护及自愈控制系统

浅析智能分布式配电保护及自愈控制系统

江京泽

云南电网有限责任公司楚雄鹿城供电局 云南楚雄 675000

摘要：智能分布式配电保护及自愈控制系统的完善，是提高供电效率的重要技术手段之一，智能分布式配电保护及控制系统能够有效的利用智能终端以及配电保护装置，能对整个电网起到智能监控的作用，能够智能判断、智能决策、协同工作，保证可以快速隔离故障、缩短停电时间，是中心城区配电网保护控制的发展方向。本文分析了智能分布式配电保护及自愈控制系统的重要组成部分，和智能分布式配电保护以及自愈控制系统实现的具体措施，希望可以更好的完成电网保护工作。

关键词：智能；分布式；配电保护；自愈控制系统

引言：配电网是发展经济建设和城市建设的重要基础之一，目前通过智能分布式配电保护及自愈控制系统，配电网的发展已经取得了显著的成绩。《配电网建设改造行动计划（2015-2020年）》，明确要求：在2020年中心城区智能化电网建设要大幅提升，可靠虑要达到99.99%，年均停电时间不能超过1h，保证供电质量。所以要想保证中心城区的供电质量，必须继续完善智能分布式配电保护及自愈控制系统。

一、分布式配电保护和自愈系统的组成部分 1、电压、电流互感器

　　现阶段，变电站和开关站进线和出线配置三相电流互感器，母线上安装电压互感器；架空线路柱上断路器，、负荷开关一般配置三相电流互感器、零序电流互感器，部分还配备电阻或者电容分压传感器用于测量电压；电缆线路环网柜进线和出线配置三相电流互感器，母线上安装电压互感器。由于收集不到全面的电压和电流信息，在电网继电保护功能配置、控制决策计算、控制策略选择方面不能够及时准确的进行，影响整个电网的安全保护。此外还有常规的互感器体积比较大，不易于安装和维护，需要采用小铁芯线圈或者罗氏线圈，配合安装在智能终端系统上，可以大幅度提升配电网的效率和可靠性。

2、系统智能终端

　　智能终端在智能分布式配电保护及自愈系统中起到很大作用，通常智能终端包括继电保护装置、配电终端、故障显示器这几部分组成。智能终端系统的硬件主要具有电流的输出、输入控制，保证电流不会过大或者过小。在软件上，可以保证不同层次的继电保护、检测、调配，支持不同的通信协议。智能终端系统的主要功能除了常规配电保护，还应该具备分布式馈线自动化功能和随时使用的功能。分布式馈线自动化功能，要保证不依赖配电主站，可以直接通过电缆之间的检查来确定故障位置，隔离已经出现的故障，进而进行自动维修，保障快速恢复供电，并将这一故障报送上一级单位，以便进行彻底维修，杜绝隐患。故障显示器主要是，当出现故障时显示器会及时准确的将故障位置和故障原因显示出来，以便进行准确无误的维修，避免浪费排查时间，提高工作效率，最终达到实现快速恢复供电的目的。目前故障显示器主要有三种型号：外施信号型、暂态特征型和暂态录波型。

3、通信手段

（1）通信媒介

　　配电线路的通信媒介主要是有线通信和无线通信。电缆线路一般都会有数量相同的光缆，运用光缆的线路通信条件比较好；想要架空线路主要的方式是无线通信，这其中又包括公网和专网。为确保可以有更好地通信性能，自愈控制系统的通信最好采用光纤，无线通信要选择专网。

（2）通信协议

　　通信协议是指在智能分布式配电保护及自愈系统中IEC61850容易实现随时使用、相互连通。还可以通过GOOSE机制传递状态量信息用于配电网架的拓扑识别。在保证通信量的前提下，还能够直接传输模拟量信息，构成纵联差动保护。《IEC61850在配电自动化系统中的应用》指出了应用IEC61850进行系统和元件之间的信息交换以支持配电自动化应用时需要考虑的基本条件，包括出现比较常见的案列，常用地元件的使用方法、新技术逻辑和已有技术逻辑的拓展、通信体系基本框架结构、IED配置使用法、故障显示传感器IEC61850等模型。

4、系统电源

　　电源是整个智能分布式配电保护及自愈系统中的动力源泉，智能终端的继电器、配电终端、故障显示器都需要电源驱动，才可以正常使用。在电源配置上有直流电和交流电，在变电站、开关站等场所是可以直接使用直流电的，由于直流电的电压较大，架空线路柱上开关、电缆线路环网柜这些装置不可以直接使用直流电，需要使用外置电源变压器、电压互感器甚或电流互感器和蓄电池、高压取能装置、超级电容一起供电，如果在条件允许的前提下，还可以使用光伏板。

二、分布式配电保护及自愈系统实现的具体措施

1、拓扑分析和状态评估

　　由于城市建设、运行、技改需要以及增容等等多方面的因素影响，配电网的结构会发生永久性改变。故障隔离方案、供电恢复方案都需要配电网的拓扑分析。拓扑分析需要很强的电子运算能力来作为基础支持，目前运用该项技术最多的是配电自动化主站。在分布式配电保护及自愈系统中，拓扑分析可以为快速恢复供电，提供智能的拓扑动态信息。拓扑分析的主要方式是：每个配电终端，需要配置安装处的基本拓扑信息，进而分析出故障位置和保护控制所需的所有信息。当有故障发生时，能通过转换方式恢复供电，其中有一个关键因素那就是不能转供后不能运行过载，在每次的电网规划时要预留出足够的转供裕度。在电网和系统正常运行时，智能终端要可以自主识别联络开关的位置，不断的收集开关各相邻段落的信息，计算出当需要转供时，前后的电压负荷变化，保证可以随时为故障发生后及时恢复供电做出准备。

2、系统的配电保护和故障隔离

　　根据规章制度，母线适合采用不完全电流差动保护，要求保护装置只接入电源的支路电源。对于各配电线路之间的短路故障，可以装设两段过电流保护，有时还可以利用光线电流的差动保护作为短路故障保护；对于接地故障以及保护，母线上应该安装单项的接地监视设备，满足保护性和及时性，在线路上还要安装信号的单向接受保护，必要时安装跳闸保护装置。

3、供电恢复

　　当智能分布式配电保护及自愈系统成功排除故障时，系统要利用合闸恢复供电。但是当电缆线路、电缆架空混合线路一旦发生故障，被视为永久性损毁，需要更换电缆，这时合闸功能将暂停使用，当电缆永久性故障被排除后，依靠自动化系统恢复此路段供电。在发生故障前，电路中可能是开环运行，也有可能是闭环运行。闭环运行的线路不存在非故障段供电恢复的问题，但是对于开环运行的线路来说，故障被成功的隔离后，而且故障发生的位置不是线路末端、联络开关失灵、转供后不过载，智能系统才向合闸装置发送指令恢复还线路供电。如果转供后发生过载，依据带载裕量对受影响的非故障停电区域恢复供电，还可以利用符合报警功能，通过人力控制对发生过载路段进行补救。配电网上游电源进线或者变压器发生故障被排除后，可以利用备用电源的自动投入功能，切换到备用电源继续运行。

结语：智能分布式配电保护及自愈系统的应用，能够保证在最短的时间内隔离各项故障，自动识别拓扑结构，恢复供电前进行过数预判以避免盲投，提高供电效率。在技术越来越成熟的背景下，配电保护、控制、自动化功能将进一步融合以此保证供电的连续性。在未来的电网建设和保护中，尤其是中心城区的电网保护，智能分布式配电保护及自愈系统将会越发重要，因此要大力发展研究该系统，以便可以更好的建设、保护电网。

参考文献：

[1]张晓参,陈铁军.城市配电网智能分布式故障自愈控制系统研究[J].电气应用,2014(9):91-95.

[2]申承俊.智能配电网故障处理自动化技术探讨与研究[D].2015.

[3]赵代弟,陈姗姗.智能配电网故障处理自动化技术研究[J].科技风,2014(19):86.