【摘要】隨著新能源的迅速發(fā)展和用戶對(duì)電能質(zhì)量要求的不斷提高，傳統(tǒng)配電網(wǎng)正面臨著供電可靠性和供電質(zhì)量要求不斷提高、大量新型負(fù)荷出現(xiàn)及可再生能源接入等問題。為研究和解決以上問題，本文構(gòu)建了一個(gè)示范性的新型配電臺(tái)區(qū)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該平臺(tái)考慮了太陽能光伏發(fā)電等新能源的接入、電動(dòng)汽車充電樁等新型負(fù)荷的接入。由于電力電子等大量非線性負(fù)荷的廣泛應(yīng)用，配電網(wǎng)中的電能質(zhì)量正在日益惡化，對(duì)工廠等敏感負(fù)荷、二次設(shè)備、通信裝置等將產(chǎn)生嚴(yán)重影響，同時(shí)，還將影響電力一次設(shè)備、電動(dòng)機(jī)等負(fù)荷的運(yùn)行效率和使用壽命。本文通過在該示范性試驗(yàn)平臺(tái)框架下對(duì)可再生能源接入、電能質(zhì)量治理和無功補(bǔ)償進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，記錄和分析了數(shù)據(jù)，得出了大量有意義的結(jié)論，即使在可再生能源接入情況下，臺(tái)區(qū)的諧波治理和無功功率控制裝置任然可以控制THD和功率因數(shù)在合理的范圍內(nèi)。

【關(guān)鍵詞】智能配電網(wǎng)；無功補(bǔ)償；電能質(zhì)量；新能源

1、引言

隨著經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和環(huán)境要求的不斷發(fā)展，電力的生產(chǎn)、傳輸和分配也做出了相應(yīng)的改變。為了減少傳統(tǒng)的損耗，集中式的發(fā)電逐步讓位于更小更分布的發(fā)電電源。新興的技術(shù)具有更低的排放和潛在的相比于傳統(tǒng)技術(shù)更低的成本，這些技術(shù)的應(yīng)用使得傳統(tǒng)配電網(wǎng)具有更高的電能質(zhì)量和更智能的操作系統(tǒng)。

然而通過持續(xù)的投入、研究與應(yīng)用，配電網(wǎng)的革命性的變化并不是遙遙無期的。智能配電網(wǎng)具有新技術(shù)內(nèi)容多、與傳統(tǒng)電網(wǎng)區(qū)別大的特點(diǎn)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)建設(shè)的整體目標(biāo)有著舉足輕重的作用。智能配電網(wǎng)應(yīng)具備的功能特征有：（1）更高的安全性；（2）自愈能力；（3）更高的電能質(zhì)量；（4）支持DER的大量接入；（5）支持與用戶的互動(dòng)；（6）更高的資產(chǎn)利用率；（7）對(duì)配電網(wǎng)及其設(shè)備進(jìn)行可視化管理；（8）配電管理與用電管理的信息化[1-7]。

2、智能臺(tái)區(qū)項(xiàng)目研究概述

智能臺(tái)區(qū)的構(gòu)建可提高配網(wǎng)終端用戶的自動(dòng)化水平，保證供電可靠性，達(dá)到節(jié)能減排的目的。本文研究試驗(yàn)對(duì)象是某供電局生產(chǎn)綜合樓臺(tái)區(qū)。通過對(duì)臺(tái)區(qū)內(nèi)的各類負(fù)荷進(jìn)行智能監(jiān)控，并接入作為分布式發(fā)電源，利用現(xiàn)代化的通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析。在采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)，傳感器技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)、無線傳感絡(luò)技術(shù)等國內(nèi)外先進(jìn)成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，研發(fā)符合標(biāo)準(zhǔn)的配電專網(wǎng)用通訊軟件，構(gòu)建滿足電力生產(chǎn)管理服務(wù)需求的配電專用數(shù)據(jù)通訊組網(wǎng)方案。

3、智能臺(tái)區(qū)項(xiàng)目組成部分

3.1臺(tái)區(qū)設(shè)備運(yùn)行智能管理

臺(tái)區(qū)設(shè)備運(yùn)行智能管理不同于傳統(tǒng)的配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，傳統(tǒng)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)主要運(yùn)用基礎(chǔ)配電電路開關(guān)的自動(dòng)化控制功能，臺(tái)區(qū)設(shè)備運(yùn)行智能管理則是應(yīng)用可控設(shè)備和器件實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化，來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵操作和運(yùn)行。不同的組件之間相互兼容，而且還具有通信和控制能力。相對(duì)于傳統(tǒng)臺(tái)區(qū)，臺(tái)區(qū)設(shè)備運(yùn)行智能管理具有更多的功能、更好的性能、更高的可靠性、更低的成本。

臺(tái)區(qū)設(shè)備運(yùn)行智能管理總體目標(biāo)是為未來智能電網(wǎng)建立一套高效的體系，使其更好地實(shí)現(xiàn)配電環(huán)節(jié)的各種控制功能。智能電網(wǎng)中的臺(tái)區(qū)設(shè)備運(yùn)行智能管理應(yīng)具有如下特征。

●新穎的系統(tǒng)構(gòu)造能力，如環(huán)形網(wǎng)絡(luò)、微電網(wǎng)、雙向潮流等。

●高級(jí)的運(yùn)營能力，如智能的局部重構(gòu)、緊急情況下的反饋、綜合的無功/電壓管理等。

3.2臺(tái)區(qū)SCADA

臺(tái)區(qū)SCADA系統(tǒng)主要功能有：

●對(duì)線路負(fù)荷的評(píng)價(jià)和對(duì)系統(tǒng)配置的重構(gòu)將避免負(fù)荷過重的情況發(fā)生。

●在受到擾動(dòng)后自動(dòng)進(jìn)行線路重構(gòu)。

●基于系統(tǒng)構(gòu)造對(duì)保護(hù)體系進(jìn)行更新。

●考慮負(fù)荷、效率、無功/電壓控制、可靠性評(píng)價(jià)等因素的線路拓?fù)涔芾怼?/p>

●考慮新能源接入的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)管理。

●對(duì)電力生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)盜竊電力設(shè)備和竊電的行為。

實(shí)現(xiàn)這些功能，需要在臺(tái)區(qū)10kV線路進(jìn)線、10kV斷路器、臺(tái)變一二次側(cè)、0.4kV進(jìn)線、0.4kV母線、0.4kV出線以及電纜分接頭直到用戶表前都需加裝電壓或電流監(jiān)測(cè)設(shè)備。這些設(shè)備都需要支持雙向?qū)崟r(shí)的通信接口。

3.3電網(wǎng)自愈控制

電網(wǎng)自愈控制是SCADA的發(fā)展，基于測(cè)量，面向過程，突出協(xié)調(diào)，強(qiáng)調(diào)適應(yīng)。當(dāng)臺(tái)區(qū)發(fā)生故障時(shí)，通過信息管理、實(shí)施監(jiān)控和建立自愈功能，而避免發(fā)生停電事故。

為了達(dá)到自愈，臺(tái)區(qū)必須建立智能化的可靠性決策支持功能——其自愈功能應(yīng)包括以下幾個(gè)方面：

（1）臺(tái)區(qū)供電可靠性和事故的預(yù)評(píng)估；

（2）事故區(qū)域定位和響應(yīng)；

（3）電網(wǎng)的應(yīng)急、重構(gòu)及恢復(fù)管理。

自愈能力是自我預(yù)防和自我恢復(fù)的能力，預(yù)防控制為主要控制手段，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、診斷和消除故障隱患；故障情況下維持系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的能力，不造成系統(tǒng)的運(yùn)行損失，并且通過自治修復(fù)功能從故障中恢復(fù)。臺(tái)區(qū)自愈控制體系是分層分布控制體系，由相互嵌套和銜接的基于臺(tái)區(qū)SCADA的先進(jìn)測(cè)量技術(shù)、實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)系統(tǒng)和評(píng)價(jià)決策系統(tǒng)3大部分組成。

評(píng)價(jià)決策系統(tǒng)以電網(wǎng)的分析計(jì)算為基礎(chǔ)，對(duì)電網(wǎng)做出狀態(tài)評(píng)價(jià)和控制方案。這部分需要算法的支持，算法的智能程度直接影響著決策系統(tǒng)的智能性。根據(jù)計(jì)算的結(jié)果，系統(tǒng)采取相應(yīng)的控制方案，如當(dāng)臺(tái)區(qū)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)故障分析程序定位故障類型和發(fā)生的地點(diǎn)，然后系統(tǒng)根據(jù)故障類型和發(fā)生的地點(diǎn)調(diào)用相關(guān)的自愈方案，假如發(fā)生的是瞬時(shí)故障，相關(guān)線路的斷路器進(jìn)行一次重合閘；假如發(fā)生的是永久性故障，通過一系列倒閘操作，把故障范圍隔離在最小范圍，或進(jìn)行相關(guān)配變的備自投。并自動(dòng)通知相關(guān)人員故障發(fā)生的類型和地點(diǎn)。

4、結(jié)論

本文建立了太陽能發(fā)電及儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電樁接入配電臺(tái)區(qū)的實(shí)際應(yīng)用示范點(diǎn)，為今后智能臺(tái)區(qū)的發(fā)展應(yīng)用提供了一個(gè)研究平臺(tái)。本文介紹的智能臺(tái)區(qū)的構(gòu)建與節(jié)能技術(shù)是利用現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)、通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把完成不同供配電功能的智能電器、電能質(zhì)量管理器和配電網(wǎng)后臺(tái)管理設(shè)備連接成數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)，組成智能化低壓配電網(wǎng)。采用各種現(xiàn)場(chǎng)總線、無線自組網(wǎng)絡(luò)或以太網(wǎng)，后臺(tái)管理設(shè)備執(zhí)行監(jiān)控與數(shù)據(jù)管理軟件，后臺(tái)管理設(shè)備執(zhí)行監(jiān)控與數(shù)據(jù)管理軟件從網(wǎng)絡(luò)中的現(xiàn)場(chǎng)智能電器監(jiān)控器取得電網(wǎng)的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)。將配電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)、配電網(wǎng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和地理圖形進(jìn)行信息集成，對(duì)電網(wǎng)的工作狀態(tài)進(jìn)行分析，并根據(jù)分析結(jié)果完成相應(yīng)的操作，構(gòu)成完整的自動(dòng)化系統(tǒng)，可以完成低壓配變進(jìn)線、饋線的監(jiān)測(cè)、控制、故障診斷、故障隔離和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。

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