陳　冉

（福州大學(xué)，福建　福州　350000）

淺談福州地區(qū)智能配電網(wǎng)“三遙”遠(yuǎn)程終端電源優(yōu)化

陳冉

（福州大學(xué)，福建福州350000）

文章通過分析當(dāng)前福州地區(qū)智能配電網(wǎng)背景下，“三遙”遠(yuǎn)程終端的電源在實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行中存在的問題，對(duì)比現(xiàn)行配電“三遙”遠(yuǎn)程終端電源技術(shù)類型，提出了優(yōu)化配置的方案。

智能電網(wǎng)；“三遙”終端；電源模塊

調(diào)控一體化系統(tǒng)作為建設(shè)智能電網(wǎng)重要組成部分，已經(jīng)在福州地區(qū)智能配電網(wǎng)中深入應(yīng)用。作為調(diào)控一體化的基礎(chǔ)，“三遙”（遙測(cè)、遙信、遙控）遠(yuǎn)程終端的可靠性直接影響到整個(gè)智能配電網(wǎng)運(yùn)行狀況。為了保證“三遙”遠(yuǎn)程終端有良好的工作狀態(tài)，置備高穩(wěn)定性、高可靠性的“三遙”遠(yuǎn)程終端電源尤為重要。

1　福州地區(qū)智能配電網(wǎng)“三遙”遠(yuǎn)程終端電源現(xiàn)狀

1.1現(xiàn)狀概述

目前，福州地區(qū)配電網(wǎng)中高壓開關(guān)配套的操作機(jī)構(gòu)有電磁操作機(jī)構(gòu)、彈簧操作機(jī)構(gòu)和永磁操作機(jī)構(gòu)。針對(duì)不同的操作機(jī)構(gòu)，“三遙”遠(yuǎn)程終端的電源設(shè)置也不同。

彈簧操作機(jī)構(gòu)：輸入電源取自智能配電站所10kV母線電壓互感器二次側(cè)為電源（AC100V），經(jīng)“三遙”遠(yuǎn)程終端電源模塊或10kV開關(guān)柜內(nèi)電源轉(zhuǎn)換為DC48V電源。

永磁操作機(jī)構(gòu)：輸入電源取自智能配電站所10kV開關(guān)柜線路電壓互感器二次側(cè)為電源（AC100V），經(jīng)電源模塊轉(zhuǎn)換為DC220V或DC110V電源。

電磁操作機(jī)構(gòu)：輸入電源取自智能配電站所10kV開關(guān)柜線路電壓互感器二次側(cè)為電源（AC100V），經(jīng)電源模塊升壓為AC220V電源。

1.2存在的問題

倒閘操作：日常倒閘操作過程，如先將智能配電站所電源點(diǎn)斷電，“三遙”遠(yuǎn)程終端即失電，該智能配電站所后續(xù)“三遙”操作均無法進(jìn)行。

運(yùn)行方式調(diào)整：為了提高供電可靠性，福州地區(qū)智能配電網(wǎng)以多聯(lián)絡(luò)環(huán)網(wǎng)為主，電網(wǎng)運(yùn)行方式靈活多變。對(duì)于電源取自智能配電站所進(jìn)線PT的“三遙”遠(yuǎn)程終端，若運(yùn)行方式調(diào)整將環(huán)路開斷點(diǎn)設(shè)置在該進(jìn)線開關(guān)時(shí)，“三遙”遠(yuǎn)程終端也面臨失電的情況。

故障處理：智能電網(wǎng)要求調(diào)控一體系統(tǒng)在故障情況下，實(shí)現(xiàn)故障快速定位、隔離并恢復(fù)非故障區(qū)域供電。然而當(dāng)一次設(shè)備故障失電時(shí)，電源同時(shí)失電，使“三遙”遠(yuǎn)程終端失去作用。

2　常見的幾種智能終端電源

（1）蓄電池［1—2］。蓄電池電源主要包括鉛酸蓄電池、膠體電池和硅能電池。

（2）鉛酸蓄電池是傳統(tǒng)的儲(chǔ)能裝置。主要由正極板、負(fù)極板、硫酸、隔板、槽、蓋組成，正負(fù)極分別焊成集群，被廣泛用于經(jīng)濟(jì)生活的各個(gè)方面。優(yōu)點(diǎn)：能量密度高、技術(shù)成熟、通用性好、成本低等；根據(jù)需要，單體電池相互串、并聯(lián)，構(gòu)成具有一定拓?fù)涞碾姵亟M。缺點(diǎn)：受溫度影響大，造成環(huán)境污染等。

（3）膠體電池。其出現(xiàn)于1890年，它以乳白色半透明的凝膠狀電解質(zhì)代替硫酸液體電解質(zhì)。實(shí)驗(yàn)和工業(yè)實(shí)踐證明，硫酸液膠體化后能呈現(xiàn)許多跟溶液狀態(tài)不同的性質(zhì)，運(yùn)用得當(dāng)可改善蓄電池的性能。優(yōu)點(diǎn)：具有較強(qiáng)的深放電性能，溫度適應(yīng)性較好；比普通鉛酸蓄電池更安全環(huán)保。缺點(diǎn)：成本高，內(nèi)阻相對(duì)較大。

（4）硅能電池使用一種稱之為“液態(tài)低鈉硅鹽化成液”的，全新概念電解質(zhì)，這種電解質(zhì)經(jīng)科學(xué)配備，且在1萬高斯的磁場中進(jìn)行磁化，將這種電解質(zhì)加入由生極板組裝的電池內(nèi)進(jìn)行電池化成，制造出硅能蓄電池。優(yōu)點(diǎn)：大電流放電能力極強(qiáng)，使用壽命長，電解質(zhì)環(huán)保。缺點(diǎn)：造價(jià)高維護(hù)工作量大。

2. 2 超級(jí)電容

超級(jí)電容器包括雙電層電容器（Electric Double Layer Capacitor，EDLC）和法拉第準(zhǔn)電容器2大類。其容量可達(dá)到法拉級(jí)甚至數(shù)千法拉。是一種介于蓄電池和常規(guī)電容器之間的新型儲(chǔ)能元件。EDLC超級(jí)電容器是一種高能量密度的無源儲(chǔ)能元件。其多孔化電極采用活性炭粉和活性炭纖維，電解液采用有機(jī)電解質(zhì)。工作時(shí)在可極化電極和電解質(zhì)溶液之間界面上形成了雙電層中聚集的電容量。其多孔化電極是使用多孔性的活性炭，有極大的表面積在電解液中吸附著電荷，因而將具有極大的電容量并可以存儲(chǔ)很大的靜電能量［3］。是一種儲(chǔ)能巨大、充放電速度快、工作溫度范圍寬、使用壽命長、免維護(hù)、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的儲(chǔ)能系統(tǒng)。

3　優(yōu)化方案

3.1優(yōu)化方案設(shè)計(jì)原則

針對(duì)目前福州地區(qū)配電網(wǎng)中電磁操作機(jī)構(gòu)、彈簧操作機(jī)構(gòu)和永磁操作機(jī)構(gòu)，3種高壓開關(guān)配套的操作機(jī)構(gòu)的特性，文章對(duì)“三遙”遠(yuǎn)程終端電源有不同的要求。

在選擇“三遙”遠(yuǎn)程終端電源配置方案時(shí)，首要考慮以下3方面問題：輸入電源功率容量是否足夠；瞬時(shí)大功率輸出時(shí)輸入電源工作的穩(wěn)定性和可靠性；若后備電源采用電池或電容的容量或者儲(chǔ)存的能量是否足夠。

另外，當(dāng)主供電源供電不足或消失時(shí)，電源模塊應(yīng)能自動(dòng)無縫切換到后備電源供電并給出告警信號(hào)，當(dāng)使用蓄電池作為后備電源時(shí)，應(yīng)具有遠(yuǎn)程/定期活化功能切換至后備電源供電，定期活化周期和活化時(shí)間可設(shè)，并可上傳相關(guān)信息。

3.2后備電源選型對(duì)比

如表1所示，結(jié)合福州地區(qū)氣候，綜合環(huán)境特點(diǎn)和后備電源性價(jià)比，對(duì)于“三遙”遠(yuǎn)程終端的后備電源優(yōu)先考慮采用閥控式鉛酸蓄電池和高壓超級(jí)電容。

表1　幾種蓄電池與超級(jí)電容特性比較

3.3優(yōu)化方案模型

依據(jù)優(yōu)化方案設(shè)計(jì)原則和后備電源選型對(duì)比，如圖2所示，在目前福州地區(qū)智能配電網(wǎng)“三遙”遠(yuǎn)程終端電源的原有配置上進(jìn)行改造。

4　結(jié)語

綜上所述，通過對(duì)福州地區(qū)智能配電網(wǎng)“三遙”遠(yuǎn)程終端電源新增電源管理模塊，增加了主供電源選擇，以及引入后備電源保障，大大提高了系“三遙”遠(yuǎn)程終端電源的安全性、有效性、供電可靠性等重要的技術(shù)和質(zhì)量指標(biāo)。而且，可以針對(duì)不同等級(jí)供電區(qū)域，不同等級(jí)的智能配電站所，選擇引入電源管理模塊的主供、后備電源，使資源更加合理化。若后期實(shí)踐中在電源管理模塊中加入相應(yīng)監(jiān)測(cè)及傳輸模塊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)控，將使“三遙”遠(yuǎn)程終端電源也形成智能化閉環(huán)管理，助益福州地區(qū)智能配電網(wǎng)建設(shè)。

圖2　三遙遠(yuǎn)程終端改造結(jié)構(gòu)示意

［1］中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).固定型閥控密封式鉛酸蓄電池：GB/T 19638.2—2005［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.

［2］中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).電力系統(tǒng)用蓄電池直流電源裝置運(yùn)行與維護(hù)技術(shù)規(guī)程：DL/T 724—2000［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2000.

［3］陳永真.超級(jí)電容器原理及應(yīng)用—中國電源學(xué)會(huì)第15屆全國技術(shù)論文集［C］.上海：中國電源學(xué)會(huì)，2004.

［4］朱毅勇. 配電自動(dòng)化中的電源問題［J］.電氣時(shí)代，2007（1）：105-106.

Discussion on power optimization of“three remotes”remote terminal of intelligent distribution network in Fuzhou area

Chen Ran
（Fuzhou University， Fuzhou 350000， China）

This paper analyzed the current problems existing in the actual operation of“three remotes”remote terminal in Fuzhou area under the background of intelligent distribution grid， and compared current technology type， the optimization allocation program was proposed in this paper.

intelligent grid； "three remotes" terminal； power supply module

陳冉（1987— ），女，福建福州，本科；研究方向：通信工程。