发展绿色智慧供电?实现校园综合能源管理

宋旭日

摘要：国网淄博供电公司联合山东理工大学电气与电子工程学院及学校能源管理中心，针对学校校园供配电现状，结合学校立项的电力增容项目，联合开展山东理工大学高可靠性供电示范区技术协作及建设实践。建设思路是结合高可靠性示范区建设要求，在充分研究、评估山东理工大学电网现状的基础上，优化区域内中压配网网架结构，推进泛在配电物联网建设，综合应用学校现有的光伏、风电、电动汽车等多元化网络，将学校打造成智慧型高可靠性示范区，年平均停电时间控制在1分钟以内，实现校园综合能源管理。

关键词：供电;学校;能源管理

一、建设内容

目前学校由银光线、学理线、博大线3条10kV线路供电，有开闭所2座（1#开闭所、鸿远楼开闭所）、配电室5座，配变14台，配变总容量14000kVA。规划新建开闭所2座（2#开闭所、4#开闭所），扩建开闭所1座（3#开闭所），新增配变容量17000kVA。具体建设项目内容如下：

1.校外形成多电源保障，恒大、学院、营子三个变电站10KV输出线路环网柜抄手（供电公司投资建设，投资额约1700万元）;校内建立起以青年路为界，南北二个电网的联络，形成二运动场以西1#、2#、3#、4#开闭所环网供电（新建、扩建开闭所及项目其他建设配套资金学校共投资约3400万元）。

2.扩建开闭所利用泛在电力物联网技术实现智慧供电示范。

3.鸿远楼开闭所采用传统双电源供电，并以鸿远楼、信息楼为试点，建成孤岛多电能互补供电示范。

4.校园内建设两处汽车充电桩（BOT模式建造）。

二、建设方案

（一）中压配网网架建设方案

从110千伏营子变电站新建两条10千伏线路，结合对现有供电线路及周边线路的改造，形成以电缆双环网为基础的坚强配网网架，通过电流集中型配电自动化系统的有效配置，实现故障的快速定位、隔离、自愈。

（二）智能台区建设方案

一是试点泛在物联网建设应用，围绕配电物联网“云、管、边、端”技术框架，深入智能配变终端+末端传感器的应用，实现台区智能管控。通过智能配变终端及配电台区智能检测模块和环境监测传感器的应用，基于边缘计算物联网架构，实现台区侧设备信息全采集，通过在终端部署各种应用程序APP对信息进行就地处理，实现主动预警、本地监控、智能决策。

二是实现无感知调电技术和一键顺控，高压柜应用无感知调电和一键顺控技术，确保在发生故障时，用电设备可以不间断运行。无感知调电技术具备故障状态下用户“无感知”的母联快速切换功能、进线快速切换功能和正常运行时的“一键顺控”功能，整个切换过程控制在45ms内，可以实现由停电到恢复供电整个过程的无感知，不间断运行。

三是实现低压零中断电源切换，低压柜应用进线母联自动快速切换技术，采用成熟的自动转换开关技术和创新的智能化集成技术，将低压电源端大容量双电源切换时间由200ms 缩短至45ms，同时由嵌入式智能系统代替人工操作，简化操作流程且安全性大大提高。配置100W重要负荷实现零中断电源转换，实现完全的不中断供电，切换时无电力中断时间，全面提高供电可靠性。

（三）多元负荷应用方案

一是打造风光储一体化智能微网，建设屋面光伏系统和风力发电系统，包括分布式能源、储能装置、能量转换等装置，确保外部供电系统失电的情况下，微电网能继续保证信息机房及重要办公场所负荷供电需求。配置100千瓦×2小时磷酸铁锂电池、150千瓦×2小时铅炭电池储能设备，两种储能设备与学校的不间断电源相连，一并接入微网系统。

二是打造“汽车充电网”和“新能源微网”双相融合系统，实现能量双向流动，电动汽车在电网负荷高峰时段向电网放电、低谷时段充电，有效降低电网峰谷差，在电网负荷低谷时充电、高峰时段送电，可获取直接经济效益，当微电网事故脱网，由电动汽车向微电网送电，进而提升供电可靠性。

三、建设成效

高可靠性供电示范区主要应用技术点有4项：

（一） 10kV中置柜运维监测。在10kV中置柜内部署红外测、局放传感器、机械特性监测传感器，实时采集各间隔电缆头温度、局放、開关健康状况等数据。数据传入TTU，通过边缘计算APP分析数据超限情况。通过环境调节APP，在数据超限时启动相应的加热、除湿、排气等装置，并向主站提供研判结果及指令执行情况，数据超限期间持续向主站推送相应环境量值，直至异常值降至正常范围内。

（二）用户无感知电源切换。二次装置具备故障失电研判和电源切换功能，故障状态下就地研判，一方面判断故障点并不存在与配电室内设备及低压线路上，另一方面根据故障“自愈”策略，自动编制高压侧开关变位顺序控制表，遥控执行电源切换命令，实现母联及进线开关状态快速转换，并向后台上送执行结果。

（三）配网调控“一键顺控”。通过本地后台对室内高低压开关的就地控制为基础，通过固化的操作策略，实现对设备检修操作的顺序化操作，极大压缩操作时间。通过各类电压电流数据及开关量变化，辅助研判操作是否到位、作业范围是否带电，并授权设备柜门开启，实现作业安全的深度管控。

（四）变压器状态监测。以智能配变终端为核心，通过变压器监测模块实现对配电变压器运行状态进行检测与评估预警;通过实施配电变压器损耗功率的在线检测和数据挖掘分析，通过要素互联、信息共享，实现基于功率损耗状态量检测在故障诊断。

四、总结

通过联合建设山东理工大学高可靠性供电示范区达到了预期目标。围绕电网安全、清洁、协调、智能发展总体要求，打造了安全可靠、优质高效、绿色低碳、智能互动的世界一流城市配电网智能台区试点，发展了绿色智慧供电，实现了校园综合能源管理，也为公司配电网发展方式转变和运营管理水平提升积累经验、提供示范。