智能电网中的配电自动化技术应用
​段哲鹏
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​段哲鹏,. 智能电网中的配电自动化技术应用[J]. 电网技术研究,20248. DOI:10.12721/ccn.2024.157435.
摘要: 随着科技的不断进步,智能电网已成为现代电力系统的重要发展方向。其中,配电自动化技术作为智能电网的核心组成部分,正日益显现出其巨大的潜力和价值。配电自动化技术通过集成先进的信息通信技术和自动控制技术,实现了对电网的实时监控、故障预测、快速恢复等功能,大大提高了电网的供电可靠性和运行效率。在当今这个高度依赖电力的社会,配电自动化技术的广泛应用,不仅标志着电力行业的技术革新,更是对能源可持续利用的有力支持。通过深入探讨配电自动化技术在智能电网中的应用,我们能够更好地理解这一技术如何助力电力系统的现代化和智能化进程。
关键词: 智能电网;配电自动化;自动化技术;技术应用;
DOI:10.12721/ccn.2024.157435
基金资助:

引言:智能电网作为未来电网的发展方向,正引领着电力行业的变革。在这场变革中,配电自动化技术扮演着举足轻重的角色。它通过智能化的监控与管理,确保电网在各种复杂环境下都能稳定运行,从而为用户提供更加安全、可靠的电力供应。配电自动化技术的引入,不仅提升了电网的自动化水平,还为电力系统的节能减排、优化调度提供了新的可能。随着越来越多的国家和地区开始布局智能电网,配电自动化技术将成为推动这一宏伟蓝图实现的关键力量[1]

一、配电自动化技术的主要特点

(一)先进性

配电自动化技术的先进性是其最显著的特色,其所采用的工艺与装备都处于产业前沿。伴随着科技的快速发展,配电网自动化技术将会持续进行创新,能够促进整个智慧电网的构建,突出电网自动化和智慧化,以满足各类客户对电力的个性化要求。配电自动化技术是一种以集流器、分布式电源、智能配电终端、光纤和无线网络为核心的配电物联网系统,通过无线或有线网络将信息传送到物联网云端,实现对分布式电源、智能配电终端、光纤、无线网络等多种功能的集成,对配电装置统一管理,使其能够更好地实现对智能电网的供电。

(二)安全性

在智能电网中实现配电网自动化的关键环节是自动监测和保护装置,能够对电网故障进行实时检测与定位,快速切断供电,避免电网事故进一步恶化,对用户人身财产造成危害。由于自动化系统的自动控制,降低了人为因素带来的风险,为整个智能电网的安全稳定提供了有益手段。在监测中心的屏幕上,可以将各种系统和装置的工作状况及时呈现,让电网操作员可以快速获取有用资料,对电网负载状况形成清晰认识,并能及时地对故障进行定位,从而对故障进行及时处理,让该装置尽早恢复到正常工作状态,从而保证整个智能电网的安全稳定。

二、智能电网中的配电自动化技术应用策略

(一)分布式新能源发电技术

1、高效经济的新能源、可再生能源开发技术

近年来,我国新能源发展迅速,一些新能源(如风电、太阳能)已成为配电网主流,发展新型低成本、高效率的新型太阳能电池与太阳能电池板一体化新工艺仍是迫切需要解决的问题。同时,氢能、地热能和生物质能等其他新能源(如制氢-储存-输送)、地热能分级利用、生物燃料等也有待进一步发展。在此基础上,实现集中与分散新能源的联合开采,减少传输损失,改善新能源的使用,增强新能源在电网内的消纳量,可产生良好的社会效益[2]

2、分布式能源的规划技术

如何突破各主体之间的信息交流壁垒和协调调度壁垒,是实现分布式能量所有权规划与优化的核心。在电力系统的设计中,电网的电压等级、短路电流、电能质量(闪变、谐波)等都需要加以充分考虑。在数理层面,考虑多种不确定条件下的联合优化设计十分复杂,综合资源和运行的多元目标优化规划至关重要。在此基础上,重点研究面向配电网的分布式电源接入与评估、配电网与信息通信网络的集成与优化,以及综合可靠性、风险与经济性等多方面的建模与模拟研究,是分布式能源的规划技术应用的核心。

3、分布式新能源发电主动支撑技术

分布式电源不仅需要具备在一定范围内调节频率电压的能力,还要具有抑制频率电压快速变化的能力。目前,国内外研究人员提出“惯容-刚性”补偿方法,使得当电网出现电力缺口时,使分布式电源在系统发生功率缺额时具有瞬时频率电压支撑能力,并以跳转时刻所产生的有功功率进行量化描述,为今后有关并网规范的制订奠定基础。

(二)配电网馈线自动化

馈线自动化是配网自动化的重要体现,它由10kV馈线和真空开关组成,针对常规情况下的信息收集与运行优化、故障检测、隔离与修复,需搭建环形网络,并配置可遥控开关,为通信设备、保护设备(FTU)、各种开关等提供安全、可靠的供电保障,保障馈线的安全可靠。配电网馈线自动化采用分散式双环操作方式,在保证正常区段不中断电源的前提下,可在0.2秒之内实现对故障点的切除。馈线自动化中采用了多台FTU,FTU间随时进行数据交互,能够自动采集各种参数,如电压和电流等,一旦出现故障,就能准确定位。利用断路器对单相接地、相间短路和三相短路等故障进行快速隔离,而不会对无故障区段的电力供应造成干扰。主站和各终端之间的通信主要是通过光纤、电缆和无线网络来完成,根据智能电网项目的投入费用来选取适当的通信模式,从而使该网络更加完善,更好地实现该系统的功能[3]

(三)配网线路中的智能开关

在配电网络中,外部扰动会对配电系统中的断路器进行正常工作造成各种故障,危及电网的安全和稳定。为此,必须采用与之相配套的智能切换器,实现对配电网络的全面保护与精细调控,营造安全的供电环境,将意外事件的几率降到最低。针对配电系统中线路数目众多、线路布局较为复杂、对切换灵敏度有很高需求的问题,序在支路上布置智能切换开关,实现对故障瞬间断开,并阻止其扩展,保障正常区段的供电安全。首先要对配电系统进行分区,通常10kV配电线路可以划分成3~4个区段,再分别安装断路器、负荷开关。刀闸和负载开关一般都是选择一种,刀闸数目不应该太多,而且负载开关的功能要更加完善,符合智能电网的要求。采用负荷开关,实现了配电网络在过载情况下的自停,从而可以有效地防止智能电网中出现重大故障。

(四)双环网的构建

双环结构在新时代的智能电网中已经引起了广泛重视,将AI技术、配电自动化技术、故障检测技术、分布式技术、绝缘密封开关装置相融合,能够实现百毫秒之内的故障切除,对接地故障的检测准确度达到0.6A,是一种具有高度敏感性和可靠性的配电自动化体系。该系统已经在许多场合得到了广泛使用,可实现重点地区可靠供电和零停电的闭环“花瓣形”配电网设计

(五)电网自动化主站系统

电网自动化主站是电网调度自动化和智能化的基础,它可以在不需要人为干预的情况下,实现电网调度,其结果比手工方式要好得多,没有人为影响,同时也可以降低人员人力和费用,在目前的智能电网中,有必要对其予以更多关注。电力网络自动化主站系统由信息技术、分布式技术、通信技术等技术构成,通过传感器、变压器、隔离开关等装置,采集、处理和分析各分支线路信息,实现对整个配电网流程的监控,通过信息分析结果,由主站系统对配网进行智能控制。由于采集的装置各不相同,所以其数据种类也各不相同,可分为模拟、状态和脉冲三种。主站系统可以对各类数据进行精确辨识,获得较为完整的、对现有配电网络运行状况、能量使用效率和电能质量进行判定的综合评价。

结论:

在能源转型的大背景下,智能电网的建设日益受到全球各国的重视。配电自动化技术,作为智能电网的基石,其重要性不言而喻。它通过高精度的数据采集、快速的信息处理以及智能的决策支持,为电网的安全、高效运行提供了坚实保障。同时,配电自动化技术还在故障预警、快速恢复供电等方面展现出显著优势,极大地提高了电力系统的韧性和稳定性。随着技术的不断创新和发展,配电自动化将在智能电网中发挥更加关键的作用,为构建清洁、高效、安全的现代能源体系贡献力量。

参考文献:

[1]吴小佳.试析配电自动化技术在智能电网中的应用[J].中国高新科技,2023,(07):67-69.

[2]冯兴亚.智能电网中的配电自动化技术应用[J].电子技术,2023,53(03):204-205.

[3]郭其金.配电自动化技术在智能电网中的应用[J].集成电路应用,2023,41(01):240-241.