智能电网在10kV线路快速复电的探讨.doc

1、智能电网在 10kV 线路快速复电的探讨摘要：文章提出就对比传统电网和智能电网的优劣，分析了智能电网在 10kV线路故障方面的应用，探讨了基于智能电网下如何使得用户快速复电。 关键词：自动化；无功补偿；自愈控制 中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号： 0 引言 随着科技的进步，电力事业的蓬勃发展，传统电网在快速自愈方面具有很大程度的局限性，而智能电网的兴起则能弥补传统电网在这方面的不足。结合工程实践，国家电网公司提出了“建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，以信息化、自动化、互动化为特征的坚强智能电网”的战略目标，突出 强调的是坚强网架与智能化的有机统一。 1 城市电网

2、特点 本文研究的城市配电网具有以下特点： 电压等级复杂，包括 110 kV、10 kV、400 V； 长、短线路并存； 架空线路与电缆直配线路并存； 网架结构多样，双环、双射、第三电源、多电源、多分段多联络方式并存；容量增大，大容量的动态负荷增多。 由于城市电网的结构特点，运行方式与大电网有很大的区别，对城市电网进行自愈控制时，要对城市电网的运行进行分析。 2 智能电网的概念 到目前为止，智能电网并没有统一的定义。它是指一个完全自动化的供电网络，其中的每一个用户和节点都得到了实时监控，并保证了从发电厂到用户端电器之间的每一点上的电流和信息的双向流动。通过广泛应用的分布式智能和宽带通讯及自动控制

3、系统的集成，它能保证市场交易的实时进行和电网上各成员之间的无缝连接及实时互动。 根据 IBM中国公司高级电力专家 Martin Hauske的解释，智能电网有三个层面的含义，首先是利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控；然后把获得的数据通过网络系统进行收集、集合；最后通过对数据的分析、挖掘，达到对整个电力系统运行的优化管理。埃森哲认为，智能电网利用传感、嵌入式处理、数字化通信和 IT技术，将电网信息集成到电力公司的流程和系统，使电网可观测（能够监测电网所有元件的状态） 、可控制（能够控制电网所有元件的状态）和自动化（可自适应并实现自愈） ，从而打造更加清洁、高效、安

4、全、可靠的电力系统。 2.1 智能电网的特点和目标 自愈，不论发生什么事故，智能电网都能自身解决以保证电力系统的安全性。 鼓励和包括末端电力用户，使之与电网自适应交互。 防范网络攻击和抵御自然灾害。 提供 21世纪所需要的电能质量。 优化，以使资产和设备得到最好的应用。 协调发电和储能选择。 使电力市场化可以进一步实现。 2.2 智能电网结构的基本要求 未来智能电网的结构必须能支持现在配电系统的结构所不能支持的两个基本要求。 综合考虑终端用户（分布式电源、电力调节设备、无功补偿设备和用户能量管理系统）控制和总体配电系统控制，以达到系统性能的优化，取得期望的稳定性和电能质量。 支持高比重的分布式

5、电源，以提高系统的整体性、效率和灵活性。如，通过协同的、分布式的控制，可以利用分布式电源来优化系统性能；而在发生重大系统故障时可利用它们进行局部供电（微型电网） 。 传统电网和只能电网的一般比较见表 1。 表 1 传统电网和智能电网的比较 3 配电线路自愈控制原理 3.1 配电线路故障定位机理 在一个多分段、多联络的架空线路中，因为架空开关不具备保护跳闸功能，任何一个开关的某一相流过了超过整定值的故障电流，则此开关以上直到变电站的出线开关，其间各开关（分段开关）均可感受到故障电流，其他开关则不感受故障电流。主站系统以该条线路的变电站出线开关为起点，判断最后一个有故障标示的开关与第一个没有故障标

6、示的开关之间区域为故障区域。 以图 1为例：当故障点出现在 D、E 之间时，S1、A、B、D 这 4个开关均可感受到故障电流，而开关 D是最后一个带故障标示的开关，E、F、S2 这 3个开关均无故障标示，E 为第一个不带故障标示的开关，则主站系统定位故障区段为 D和 E之间。 3.2 配电线路自动故障隔离机制 对于一个开环运行的配电网，一个非联络开关（10 kV出线开关和馈线上的分段开关）故障隔离的机制如下： 当主站系统判断出故障区段后，将自动闭锁故障区段两侧（或多侧）开关的有压合闸功能（目前城区范围内的架空开关均为“有压合闸、无压脱扣”的电压型开关） ，以此隔离故障区段。 若某一个开关的所有

7、相关联区域均未被配电自动化系统判定成故障区段，则即使该开关流过了故障电流，也不会被闭锁，以此区分非故障区段。 3.3 配电线路健全区域自动恢复供电机制 当系统判断出故障区段，并闭锁了相关的分段开关后。会自动发出一个遥控合闸命令，将已跳开的上级电源开关合入。这时，所有未被闭锁的分段开关检测到电压后依次合入，直至被闭锁的开关为止，以此恢复从变电站出线开关到故障区段间非故障区段的供电。 对于线路末端未直接接入变电站，而是通过联络开关与相邻线路相连接的，则配电自动化系统通过负荷计算，从若干个相邻线路中选择满足负载要求的线路，自动遥控合入该联络开关，以此恢复从相邻线路到故障区段间的非故障区段送电。 若相

8、邻线路均不满足负载要求，即一条相邻线路无法单独承担故障线路中非故障区段的负荷，则系统将该非故障区段分解为若干小区段，由多个相邻线路共同承担。若故障线路只有一条相邻线路，且不能承担非故障区段的负载，或多条相邻线路共同承担也无法满足负载要求时，系统会将选定的相邻线路分解为若干供电区段，再由其他线路协助承担被选定线路及非故障区段的全部负荷。 4 自愈控制的处理 图 1 所示的配电网划分了 7 个配电区域：P（S1,A）,P（A,B,C）,P（C,- ）,P（B,D）,P（D,E）,P（E,F）,P（F,S2） 。与变电站出线开关S1 相关联的区域为 P（S1,A） ；与馈线开关 A相关联的区域为 P

9、（S1,A）,P（A,B,C） ；与馈线开关 C相关联的区域为 P（A,B,C）,P（C,-）,同理可知其他相关联的区域。 变电站出线开关；馈线分段开关、联络 开关（空心表示分状态） 图 1开环配电网示意图 对于图 1所示的配电网，若区域 P(A,B,C)中发生故障，则开关 S1和 A均流过了故障电流，而其余开关均未流过故障电流。 站内开关 S1的保护装置感受到故障电流后跳开。由于线路开关具有来电合闸、无压释放的特性，因此线路 A、B、C 开关断开。 开关 S1、A：开关 S1和 A都流过了故障电流，而开关 A是有故障标示的最后一个开关（若开关 A与 S1之间还有若干开关，则均可感受到故障电流

10、，但不是最后一个有故障标示的开关） ，则判断出故障区段在开关A以下，而不在 P(S1,A)区域；开关 B和 C都是没有故障标示的第一个开关（若开关 B与 D之间还有若干开关，则均不会感受到故障电流，但它们不是第一个没有故障标示的开关） ，则判断出故障在 B、C 开关以上，且 A开关以下，即 P（A，B，C）为故障区段，因此配网自动化系统闭锁开关 A、B、C，使其处于断开状态且来电不合，以此隔离故障区域。 开关 B、C：开关 B和 C都是没有故障标示的第一个开关（若开关 B与 D之间还有若干开关，则均不会感受到故障电流，但他们不是第一个没有故障标示的开关） ，则判断出故障在 B、C 开关以上，且

11、 A开关以下，即 P（A，B，C）为故障区段，因此配网自动化系统闭锁开关 A、B、C，使其处于断开状态且来电不合，以此隔离故障区域。开关 E,F,S2未采集到故障信息，则判断其关联区域都没有发生故障，因此，分别保持原来的合闸状态不变，且不会被闭锁。故障区域 P(A,B,C)被隔离后，P(B,D)为故障线路中的非故障区段，系统计算出 S2线路满足负载要求后，将自动遥控合入开关 D，以此恢复非故障区段 P(B,D)的供电。由于开关 B已被闭锁，因此不会合入到故障点，造成二次跳闸。至此，线路自愈功能结束，从故障发生到故障区段的隔离以及非故障区段的送电，全部过程由配电自动化系统、调度自动化系统及自动化终端配合完成。 5 结语 智能电网通过采用传感器和智能仪器仪表，使用双向通道，建立具有分布式智能特征的高级分析和控制自动化体系，通过分析实时数据，自动监控电网，优化电网性能，防止断电，更快地恢复供电。最终目标是实现电网的经济、高效、可靠、安全运行。在智能电网建设过程中最为复杂的大系统，也不是一蹴而就，在建设 的过程中智能依据经验不断发展乃至试错的过程。 参考文献 1 陈树勇，宋书芳，李兰欣，等.智能电网综述J.电网技术，2009，33（8）：1-6. 2 郭志钟，电网自愈控制方案J.电力系统自动化，2005,29（10）：85-91.