智能配电网保护控制的设计与研究

覃荣山

【摘要】伴随用电需求量的日益提升，在配电网上的供电质量也提出了更高的要求。所以，在电力系统的发展当中，智能化就是配电网的必然趋势。从智能配电网上看，通过保护、控制电力系统，可及时处理好间歇性电源的不利影响，加快电力业发展的脚步。为此，本文从智能配电网设计出发，主要就保护控制展开了研究，仅供参考。

【关键词】保护控制;智能配电网;规划设计

在当今社会下，人类正面临着越来越严峻的环境、能源、气候问题。在新世纪下，国内外就“高效、低碳”经济的发展，已经达成广泛的共识。作为二次能源最广泛的供应方式之一，电力在“高效、低碳”经济中起到了很重要的作用。其中的“智能电网”更是优点众多，如兼容、可靠、高效、优质、互动等，并且逐步变成电网的新发展方向。但唯有加强保护控制，方才能提供给电力用户真正可靠、安全、优质的供给服务。

一、智能配电网概述

在智能电网当中，作为关键性的组成部分之一，智能配电网拥有很高效、可靠、灵活的网架结构。其中的通信网络更是极为安全可靠，还可妥善处理在当前电网运行之中出现的故障，并达到现阶段分布式高渗透率电源与接入储能元件上的需要，从而充足供给用户足够的优质电量。在智能配电网上，主要存在以下的几种特性：①高效、坚强、灵活、科学的配电网络，可灵活重新构建、优化、接纳可再生能源、及时自愈等。②可兼容。通过集中、分散之类的储能器，可兼容接入分布式电源，并统一控制好。③可自愈。可连续不断、实时在线地分析、评估安全能力，预警、预防控综合能力强大，可自动诊断、隔离故障及自我恢复系统。④可集成。在电网上，能高度集成、一起共享信息，统一规范平台及模型，提升管理的规范化、标准化、精益化水平。同时还可以通过智能网关，来集中采集、输入输出、集中远程控制信息并联动等。⑤可实现故障定位。在智能配电网中，可以实时准确预测、检测故障，并及时响应、定位故障，来避免大面积停电，又或针对严重事故，自动定位并重构、修复。

二、在智能配电网中设计保护控制

按照智能配电网的基本结构特点及电网运行目标可知，自愈能力属于智能配电网实现保护控制必备的一种功能。其中自愈主要是指自我预防与恢复方面的能力，具体涉及以下方面：

一方面，预防控制作为主要控制方法之一，可第一时间诊断、找出、解决故障隐患。另一方面，基于故障条件，保护系统进一步运行的综合能力，在系统正常运行中，不引起巨大损失，可通过自治修复基础功能，快速修复故障、及时恢复正常供电。针对智能配电网，以自愈为最关键特点。一般而言，智能配电网还有自愈电网这种说法。就微网基础下的智能配电网，在分布式电源中，均有配备控制器。尤其是通过逆变型电力电子电源接口，还可进一步提升分布式电源整体运行的智能化水平。基于本地信息，还可控制好输出电压与频率，并在相当大的程度上，改善微电网的供电整体质量。此外，从微电网角度上看，也需基于保护控制体系，来紧密监测分布式电源实际的有无功输出。在这个过程中，还需直接控制好分布式电源和负荷，进而最优化微、配电网的日常孤岛或并网运作模式。但却还会牵涉到孤岛运行下微、配电网的并网专业技术与同步控制等。

三、智能配电网继电保护控制研究

1、智能配电网判据保护控制的有效方式

判据的具体方式：|M+N节点下的电流向量|-电网制动系数|M-N节点下的电流向量|≥定值门槛差动。|M+N节点下的电流向量|≥定值差动门槛。在以上判据方式内，存在差动定值门槛的参照值。

在M→N节点线路上，避让整合电容电流和电流不平衡的参数信息。而针对改进之后保护电流差动的要求，需要指定正向延伸电流方向，并根据整个电源系统线路末端指向的方向来最终确定判定。根据延伸电流的方向，则可定义电源系统间隔较短距离的开关为上游开关，定义电源系统间隔较长距离的开关为下游开关。值得注意的是：在以上划分方式下，也有部分无下游开关之类的开关，可定义成专门的边界开关。这些就是在配电网的整体保护控制中，应着重注意的一大问题。总体上看，就边界开关、上/下游开关，在具体的保护环节，需要采取有差异的判据方式。

针对继电保护，一般会选择速断电流的保护模式，总的判据：短路实际电流≥启动保护电流=可靠性保护系数×运行最小态中末端保护线路处短路故障下的两相电流。针对继电保护，需要选择结合速断电流保护和差动保护的方式，所以在判据方式上也有一定程度的差异。一方面，针对速断电流保护判据，判据方式：短路中实际电流≥启动保护电流=安全可靠系数×运行态最大下末端保护线路处短路故障下的三相电流。另一方面，针对差动电流保护判据，判据方式： m开关电流相量-以m开关下游序列量为上界，从序列n值一直到上界标准要求×m开关下游序列n开关下的电流相量≥定值门槛差动。

2、智能配电网选取继电保护控制的方式

从现代意义上看，伴随配电网光纤化的不断进步、智能化转型的推广应用，在智能配电网上，就继电保护，一般选取的是差动保护电流位置。但需要注意的是：从传统意义上讲，就差动电流保护，为了充分发挥智能配电网上的整体继电保护领域优势，则应在各线路段的两侧，都配备可单独运行的断路器和电流互感器。但该举措在相当大的程度上，进一步大幅提升了智能配电网的总成本。所以，当前就智能配电网，针对日常的保护控制，需要着重注意在改进电流差动传统保护的基础上。此外，在电阻很高的接地故障下，常常会严重阻滞智能配电网正常发挥差动保护功能，而触发很显著的拒动动作。此外，在智能配电网上，使用电流差动这种继电保护中，往往会显著提升传输通道下的传输保护数据的困难度。尤其是针对智能配电网内部的长电力线路，尽管电流速断已经将响应保护动作的速度上升至最高水平，却还是很难妥善处理好网络不畅通造成的保护时延不足。所以，面对智能配電网，创建的保护控制，需要充分融合、灵活运用电流差动基础保护模式于速断电流保护模式。在智能配电网的整体主保护配置内部，应充分发挥以上保护模式的作用，并视传统电流差动基础保护模式为智能配电网的整体后备保护。在这样的保护模式下，便可基于电流差动及电流速度专业保护，一起输出运算，并基于此种方式，及时获取相应的输出保护数值，进而尽可能地维护智能配电网整体运行的稳定安全度。

四、结语

综上所述，在智能电网领域的研究，一般会牵涉电力系统的方方面面，并且一度被视为电力系统以后发展的方向。考虑到配电网领域的智能化发展就是电网建设当中的主流趋势，所以有关方面应高度这种上国内智能配电网，在经济、综合、高效、系统方面的发展。唯有这样方才能真正保护好智能配电网得以安全、稳定地运行，进一步改善保护控制的整体设计质量，加快电力事业的高效发展。

参考文献

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