电力系统中智能配电网设计

李 典

（国网盐城供电公司，江苏 盐城 224000）

目前，社会主义市场经济高速发展，配电网在客户和电力系统相互间起到了润滑作用。文章着重由智能配电网开始，期望经过改善智能配电网设计，最大程度地满足大众日趋加剧用电需求。

1 智能配电网构成

智能配电网构成如下。首先，配电网主体部分，具体由配电网和变电站组成；其次，配电网运转枢纽，具体由微电网、开关和环形电路组成；最后，配电网终端，具体由配电设施、全世界定位体系、通信网络和智能终端等组成，借助配电网终端可让客户关联配电系统[1]。

2 智能配电网设计基本需求

2.1 测量数据精确性

如何提升智能配电网设计水准，则要高度关注配电网测量操控终端设计难题。配电网终端借助配电设施、供料器与通信网络组成，且智能终端是完成智能配电网设计的关键设施扶持。尤其在实践设计中，可确保测量信息精准性，同时保障了实践操控测量整体效率。

2.2 客户、管控与运转自主化

自主化设计为电力系统智能配电网设计关键步骤，且逐渐成为电力领域未来拓展大方向。电力系统务必确保配电网自主化，才可以顺应市场电力需求，具体包括客户、管控和运行的自主化。客户自主化为操控人依据计算机技术完成客户数据管控与自主记载任务。提升电力系统收益来自客户缴纳电费，而主动记录过程则是缴费的重要参照物。然而，过往记录工作人员投入成本较大，操控效率不高，经常发生数据偏差，而自主化记录则可完全化解上述难题。管控自主化为利用计算机管控配电网设施构成与实践运转情况，比较过往管理技术，自主化管控可节省人工费用，高效避免管控疏漏，全力提升配电网电力体系管控水准。运转自主化为利用计算机技术便捷性，将其投入电网运转科学把控，假设出现信息偏差，系统自主调节，进而提升系统运转效率。

3 智能配电网架构设计分析

3.1 设计目标

设定目标是进行一项工程前最重要的事，为保证智能配电网设计的顺利与高效，需事先明确一个合理的设计目标。

该目标一定要符合实际，为了保证配电变压器准确、高精度运行，必须设计一个性能良好的智能监控系统。监控系统的设计应基于来自配电监控终端的监控数据。

为了保证配电网系统故障的及时反馈和及时解决，减少故障对供电的影响，必须建立相应的报警、控制和数据监控系统。这些系统一定要保证在设备出现问题时能够迅速修复，让其尽快恢复稳定运行。

3.2 调控支持系统页面

在系统页面设计实践中，需彰显基础图形，包含了不同种类图标，且展示不同种类。此外，也可完成多图显示。当接线图管控中，调整支持系统管控配电网接线图，需技术员针对接线图审定之后，比较先前与后面的接线图，把二者不同性数据体现出来，且登记归档，明确审查结论之后替换电网接线图。此体系可解析供电与停电范畴。尤其在配电网运转数据可视化体现出来，借助方向标来显示线路朝向，且方向标与流向无偏差，方向标与流向大小、流速呈正比联系。把配电流向显现出来，查阅实践状况，确保整体效果。尤其在设施运转中，利用三维图形把设施运转数据呈现出来，柱子大小显示了力达多少，柱子长度显示了无功容量[2]。

3.3 数据监控与采集

当监控与采集信息时，为方便配电网全流程监控，从而高效化解配电网故障，利用载波与光纤组网技术完成数据监控与采集，在配电网中涵盖设计技术，针对配电网实施全程监控。假设配电网设施出现问题，利用以上技术可较快采集问题信息，回馈技术员，随后全面解析数据，查看监控数据，从而高效化解难题，进一步提升故障解析与系统运转成效。

3.4 可视化设计

电力系统智能配电网设计中，务必重点关注可视化设计，借助计算机系统和影像方法全面体现配电网参数，更有利于计算机技术员针对配电网运转的可视化操控。技术员在可视化设计中，利用计算机传送数据，化解配电网具体故障难题。

3.5 图像展示与接线图管控

针对调度扶持系统图像页面设计中，具体包含了电气、电缆网与开关站图等接线图，借助单线图、区域图和全网接线等方法体现出电气接线，尤其在接线图中彰显配电网运转数据，完成多图展示与视图缩小等功能[3]。

3.6 配网潮流展示

经过潮流可把电流、无功与有功展示出来，让客户利用鼠标点击来筛选。利用饼图可展示线路流向占比，圆饼代表100%线路容量，通过潮流显示为蓝色。比如线路潮流优胜于线路容量80%时，圆饼则不断扩张，显示为红色。此外，借助层次架构图、全网主接线路针对整体母线电压大小和变压器负载实施辨别。并且借助不同色彩代表负载大小、高度水准，通过离线与实时信息数据植入。线路负载等高线可展示负载状况，利用不同色彩标志等同于电压等级线路；变压器负载等高线可借助不相同色彩把变压器繁杂的状况显示出来，等同于节点电压等高线[4]。

3.7 三维图形转动

无功设备与变压器在相同幅图中对比紧密中展示出三维图像，前方图像会阻挡后方图像。假设不便于观察、推断即将发生排查。经过三维图形转动功能致使图像至任何角度实施旋转，更有利于查看。借助调度扶持体系设置SCADAEMS 端口，随后借助地理图、信息和主接线图针对配网实施智能解析。调度扶持体系可直接接通接口服务器与SCADA/EMS 等系统与可视化系统关联起来，随后各自区域要设立隔离装置。系统数据传输结构图如图1 所示。

图1 系统数据传输结构

3.8 继电保护筛选

在配电网光纤化拓展与智能化转变建造实践中，智能配电网继电保护计划通常采取电流差动保护位置。然而，电流差动保护在过往全面发扬了智能配电网继电保护优点，需要各段线路两旁设立单独运转电流互感器与断路器设施，提升了智能配电网支出费用。因此，智能配电网维护与操控工作需要把关键点投入在过往电流差动保护科学改善根本上。此外，全方位考量高电阻接地问题状况。智能配电网差动保护性能表现出阻滞性，造成了显著抗拒行为，导致电流差动保护当作智能配电网继电保护方法中，提升了传送通道针对需维护参数的传送困难度。其中对于智能配电网电线线路过长来说，将电流速断保护动作响应速率升至最大，且不能化解由网络不顺畅造成的保护延迟现象。针对以上解析，在建立基础智能配电网保护与操控实践中，逐步完成电动差动保护工作形式与电流速断保管任务形式全面结合与应用。上述二者保护工作形式已成了智能配电网主要保护配置，表明过往意义电流差动保护工作形式已成了整个智能配电网储备保护。尤其在保护形式中，电流差动保护与电流速率保护可一并推算输出，进一步取得相关保护输出数值，高效确保智能配电网运转安全性与平稳性[5]。

4 具体实战案例详细分析

4.1 A 铁路配电网络目前状况及其配电智能化系统构成

A 铁路关联着大秦铁路、京秦铁路与京唐港港区、曹妃甸港区的运送主干线路，合计建造了5 座配电所，利用2 端供电式配电网络提供沿路不同类型负荷供电。创建初期节省了资本投入，A 铁路沿线只有一路供电线路贯通，且根基相对单薄，此外，因位于沿海雷电频发区域，再加上进线电源较多为农网，且级别较低，沿线树木侵线、动物建窝等情况严重，造成了配电网问题频繁产生。

4.2 A 铁路配电网络智能化系统具体执行规划

4.2.1 技术规划

A 铁路线的智能化配电系统为中心端与终端设施构成。中心端设施包含电力电度中心、数据传送路径；终端设施包含通信终端板块、信息收集操控板块与执行机构构成。其在10 kV 路径上设立了电流电压信息收集板块，通过讯息传送链条把部分信息传送至中心管控主机，随机主机解析软件解读不同收集板块电流电压情况，推断问题所在区域方位。中心与终端设施都为工业级设施，针对10 kV 系统可全天候不停歇监控。

4.2.2 设计准则

（1）及时监测管内10 kV 路线情况，遭遇路线问题，可立刻给出反应，推断问题所在区域。

（2）应用问题推断为合情合规的，具体包含了速断、过流、失压与过压。

（3）通信传送利用了GPRS通信网络与公网联合形式。

（4）监控中心运转解析软件需具备自主化高水准，操控简单，且功能强大。

（5）系统呈现出遥信、遥调、遥测及遥控功能特性。

（6）终端设置需顺应风、雨、雪、雾、酸碱、潮湿、振动、电磁和粉尘等极端环境，且耐高温、24 h 状况。

（7）整体设置呈现出架构简单、有效、灵便及拆卸便捷的特性。同时设置遵照免维护的特性设计。

4.3 A 铁路配电网络智能化系统组成详细阐述

4.3.1 中心端系统

此系统设立在A 铁路线智能化配电系统电力调度中心内部，其设施由操控服务器、路由器、交换机与调度操控计算机构成。中心操控服务器组装监控软件，需针对终端提报信息来完成问题解析、及时收集和数字通信等功能，并且具有记载事实与警报、实施远程操控、自主形成报表、管控设施保护数据及维护定制查找修正等功能。操控需拥有操控权限，并通过软件登录页面与硬件口令双重锁定，避免其他人触碰引发不必要麻烦。操控过程中，在登录页面填写操控人员姓名与密码、校验码，双击登录即可进入10 kV 电动开关远程控制系统操控页面。

4.3.2 终端系统

第一，室外真空断路器，远程操作开关为三相交流50 Hz、12 kV 额定电压室外开关，通过室外柱上高压真空断路器与阻隔开关结合构成，利用无线网络实施远程操作，进一步操控断、合线路，有助于设施分段检修和线路故障排查。此开关操控机构利用永磁机构，替代了过往的弹簧操控机构，呈现出架构简便、零件精简、小型化、智能化、稳定性和不用维护的特性。然而，开关主体则通过真空断路器与阻隔开关构成。断路器是小型化设计，通过集成固封极柱、永磁机构及其箱体构成。真空断路器导流回路则通过支柱上位接线端、真空灭弧室断口、法兰盘和抛出接线端组成。此外，永磁机构比较适合在中压真空开关设施的电磁操控、永磁保持和电子操控中的操作设置。其特点为长期磁铁确保机构终端方位功能达成，替换了过往的机械脱扣与锁口装置。利用电子电路针对分合闸线圈实施把控，结果达成断路器智能操控，如图2 所示。

图2 户外永磁真空断路器+隔离开关

第二，电源板块，其构成为YH 感应取电、充电逆变一体机和蓄电池。通过YH 二次感应电源，且功率大体在400 VA 上下，规格为长330 mm×宽220 mm×高542 mm，在38 kg 上下，内部有熔断器。具体如图3所示。

图3 取电电压互感器

此外，充电逆变一体机为当下较为成熟的产品。蓄电池利用胶体蓄电池，可在10 kV 断电状况下，分合断路器与微机保护模块、通信模块的用电。

第三，电路及电压收集，一次电流电压收集单元通过2 个电流互感器与1 个电压互感器构成。2 个电流互感器组装在永磁断路器外围。电压互感器通过取电用互感器、二次侧采集，电压互感器为两用设施。电流电压收集二次集中通过微机保护板块实现。微机保护板块则利用操控、保护和通信。筛选网口保护板块能有利于通信板块关联。保护种类为三相电流保护与过压与失压、零序保护。

第四，通信板块，其构成为GPRS 板块与移动公网。中国移动GPRS 系统为非常完备的体系，因此无需创建通信网络，非常适用于铁路配电系统终端间距中心较远、设备分布分散特性。由于10 kV 配电网络通信信息量少，全部能通过GPRS 系统实现，同时通信成本较低。因此选择GPRS 设施终端板块与公网构成通信网络。尤其在中心端少选铁路固定IP 连接方法，最终才能高效确保通信平稳性。

4.4 问题处置程序

智能配电网络问题排查为综合解析流程，则要融合配电所全部运转系统收集的有关配电所设施电流电压信息，部分信息被运转系统及时传送至A 铁路调度中心计算机上，调控员了解全部所亭运转方法。配电系统出现任何问题，调控员可迅速查看不同终端设施信息参数及其故障报告信息，快速推断问题性质，诊断出问题位于配电所或者区间内部，经过倒闸把问题区间清除后，随即复原正常线路完成供电。

5 结束语

经过以上研讨，在智能配电网中设立监控技术、配电信息收集和可视化技术，能够完成检测信息与清除问题一体化建造。基于此，智能配电网的投入应用更有利于确保电压平稳运转，电气设施在用电峰值时不会被轻易损坏。