智能配电网保护控制的设计分析

孙瑜

【摘 要】智能配电网是我国电力系统发展的必然趋势，是在先进的传感测量技术、通信技术、信息技术、计算机技术以及控制技术的基础上发展起来的，运行安全性高，供电质量好。为保证智能配电网稳定运行，最大限度地减少短时停电、电压骤降等问题的出现，合理进行智能配电网保护控制系统设计与配置十分关键，也是本文研究的重点。

【关键词】智能配电网;保护控制系统;设计

智能电网是现代电力工业发展的重要成果，具有一定的自愈功能，可快速控制、解决电力系统故障问题，在保证供电安全性与电能质量方面具有显著优势。因此，简单分析智能配电网的概念与特点，探讨传统保护控制系统与智能配电网保护控制系统，最后围绕其设计架构与工程应用展开具体论述，以期提供参考。

1智能配电网的基本含义

智能配电网本身涵盖大量先进的科学技术，同时包含以往传统电力技术，属于具有综合性特点的智能控电网络系统。通常来说，智能配电网按照开展智能化工作的发展方向，持续应用各类智能化的先进终端设备，不但系统功能丰富多样，而且操作过程安全稳定。智能配电网有效融合各种电力技术和信息技术，不断丰富了电力系统平台内部的具体功能，有助于分析处理电力使用情况。通过这样先进的智能化平台，电力营销活动能够快速精准得到的电力系统数据信息资源，不但提升了电力营销工作方式的可行性，而且加强了电力企业内部的营销效率，实现当地电力企业平稳协调发展。

2智能配电网的重要性

2.1加强供电工作质量

通常来说，在各类供电系统内部，即使配网工作属于最后的操作环节，也是具有十分重要的作用。第一，智能配电网能够加强当地供电工作质量。针对智能配电网来说，通过科学控制电流电压数值，确保电力系统工作运行过程始终处于良好状态，为当地电力线路和电力设备的正常工作提供了坚实基础。第二，有效管理供电电压数值，实现提升电力系统管控能力的基本目标，减小系统电能的各种浪费情况，消除各种安全事故，进一步提升电力系统安全性。

2.2提高供电可靠性

以往的电力系统在配电网运行过程中，通常出现电力线路故障情况、电力设备故障情况等，经常发生中断供电的问题，直接影响当地用户的日常生活、生产用电，导致阻碍社会经济发展。然而，运用先进的智能配电网，实现积极的供电作用，加强电力系统内部供电过程的平稳运行。同时，先进的智能配电网具备十分强大的故障问题分析处理功能，不但能够分析处理意外因素造成的危害，而且能够分析处理由于人为原因出现的破坏，通过最快的速度，有效识别故障问题实际位置和具体的故障原因，及时开展调节处理。

3智能配电网保护控制系统分析

3.1传统保护控制系统

配电网保护及控制系统包括厂站端配置线路保护、母线保护、变压器保护、发电机保护、频率控制、无功电压控制、基于测控单元的监控系统、同步相量测量装置以及安全稳定控制装置。传统二次控制系统可分为继电保护、调度自动化、通信以及二次接线专业。基于不同智能技术，各个专业侧重点不同，如EMS、WAMS分别侧重稳态数据、暂态数据，各专业独立配置相关装置，无法进行数据共享，相关配合不足，无法跟踪系统运行情况，甚至出现保护失配等问题，无法满足智能配电网的运行要求。

3.2智能配电网保护控制系统

智能配电网必须构建完善的保护控制系统。它依赖多种技术，包括通信设备、信息管理系统、决策与控制理论等，以高速网络通信平台为基础，实现信息共享，将保护、控制功能紧密联系在一起。厂站端自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量与监测等工作，支持配电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动。智能配电网保护控制系统功能如下。（1）自适应包括自适应系统运行方式和拓扑结构变化，支持微电网并网/孤岛运行;（2）广域信息测量主要是通过同步测量技术的应用，增强稳态/暂态下的量测性能;不同位置保护单元均可利用量测结果进行自适应;（3）相互协调为控制中心集中决策与保护控制单元分布自治之间的协调。综上，智能配电网保护控制系统解决了信息孤岛问题，实现了电力系统信息集成，进一步优化了配电网控制体系，满足了智能配电网稳定运行的需求。

4智能配电网保护控制的设计分

4.1设计要求

智能配电网保护控制设计要求可归纳如下：（1）功能完整;（2）结构合理;（3）具有智能特征。通过保护控制系统构建，真正实现智能配电网的自愈控制，提高电力系统运行的安全性和可靠性。

4.2设计架构

本文仅以广域智能保护和控制系统设计为例展开分析，主要遵循“分层、分区、就地控制”的设计原则。（1）智能设备层：主要配置相应的数据采集、智能装置与执行装置;（2）站域保护层：主要实现变电站范围内主保护、后备保护功能;（3）广域保护层：主要通过网络实现相关监测数据同步、共享，包括变电站电流、电压、断路器状态等，通过综合分析做出决策，实现区域电网保护与控制功能。

4.3主要功能配置

（1）广域保护层：广域电流差动保护、基于权重的综合方向保护、开关失灵远跳功能;广域自适应备用电源自动投切、故障解列小电源、过载切负荷功能等。（2）站域保护层：母线保护、变压器保护、冗余线路后备保护功能;就地低频低压减载功能等。

4.4工程应用实例

本系统用于区域智能配电网，共计包含7个变电站投入运行，其中220kV变电站、110kV变电站分别为2个和1个。采用串行供电方式，并存小水电上网。因此，该电网保护整定、动作配合难度较大，在远程恢复供电方面存在缺陷。通过本次设计的广域智能保护和控制系统的应用，可有效改善区域智能配电网运行安全性、可靠性，其未改动变电站原有就地保护，形成“双重化”保护模式。系统主站、子站之间使用区域光传输A网、B网，通信通道独立，较好地实现了电网自愈功能，有效避免了网络延时问题影响相关保护功能的实现。

5结语

综上所述，智能電网是电力系统发展中的一大重要研究课题。智能配电网保护控制系统的研究基于此背景提出。传统配电网保护控制系统存在“孤岛”问题，分散配置的保护装置配合有限，无法适应智能电网运行安全性和可靠性要求。基于此，必须根据智能电网实际运行要求，合理开展智能配电网保护控制方案设计，实现系统运行及保护控制的全局最优，为智能配电网快速自愈功能实现奠定坚实基础，真正促进区域电力系统的稳定发展。

参考文献：

[1]李正红，徐光福，余群兵，等.高密度光伏接入配电网的控制保护系统设计[J].电子设计工程，，27（10）：10-14

[2]易永辉，任志航，马红伟，等.分布式电源高渗透率的微电网快速稳定控制技术研究[J].电力系统保护与控制，2016，44（20）：31-36.

[3]彭俊杰.基于全景信息的环网柜智能控制系统[J].华东电力，2014，42（11）：2476-2479.

[4]张沛超，范忻蓉，李鑫，等.智能配电网的自适应级联方向闭锁保护方案[J].电力系统自动化，2016，40（1）：81-88.

[5]马秀达，康小宁，李少华，等.多端柔性直流配电网的分层控制策略设计[J].西安交通大学学报，2016，50（8）：117-122.

[6]洪贝.智能配电网技术在配电网规划中的应用[J].科技风，，（32）：170.

[7]薛菲.智能配电网技术在配电网规划中的具体应用探究[J].通讯世界，，26（12）：255-256.

（作者单位：杭州市电力设计院有限公司）