在國家政策的支持下，配電網(wǎng)迎來了發(fā)展新機遇，而建設改造的精細化深入、分布式能源比例的不斷升高，對未來配電網(wǎng)技術要求也不斷的提高。那么，智能電網(wǎng)的突破口在哪?

 

全面?zhèn)鞲屑夹g、電力電子技術、新一代通信技術以及大數(shù)據(jù)處理技術的應用將成為突破“最后一公里”的關鍵。電氣工程專家認為：未來配電網(wǎng)將在各個變電站之間使用高速寬帶通信系統(tǒng)，利用智能電子設備(IEDs)進行自適應控制和保護，應用能量管理系統(tǒng)監(jiān)測配電網(wǎng)的運行狀況，并充分采用智能系統(tǒng)減少電能質量問題和提高供電可靠性。

 

 

未來配電網(wǎng)中將會逐步普及的新技術列舉如下：

一、先進的配電網(wǎng)自動化技術

 

配電自動化對配電網(wǎng)中的重要設備進行持續(xù)監(jiān)測和自動控制，整合了配電網(wǎng)監(jiān)測控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(SCADA)。

 

先進配電自動化(ADA)包含從重要饋線采集信息的智能傳感器，電子控制器，雙向通信系統(tǒng)。ADA系統(tǒng)采集并顯示電壓、電流、有功、無功、設備狀態(tài)、運行狀態(tài)，事件日志以及跟配電系統(tǒng)狀態(tài)有關的其他信息。

 

其優(yōu)點是操作員可以很方便地遠程控制電容器的接入、斷路器的開斷以及電壓的調節(jié)。變電站自動化如果裝設了自動開關、重合器、電容器和高級計量裝置，可以使電網(wǎng)實現(xiàn)最優(yōu)重構，提高系統(tǒng)的可靠性和技術性能，即可以充分地發(fā)揮智能電網(wǎng)的功能。

 

二、智能饋線重合器和繼電器

 

預計到2030年，70%的饋線都將配備智能繼電器和重合器。在饋線末端用基于微處理器的繼電器和重合器來替換傳統(tǒng)的電子機械式的繼電保護和控制設備是智能電網(wǎng)的發(fā)展必然過程。

 

智能饋線重合器和繼電器的控制設備優(yōu)點如下：

 

1、測量儀器能夠持續(xù)地對測量值進行監(jiān)測分析，能及時處理測量信息并計算出有用數(shù)據(jù)(如到故障點的故障距離)。

 

2、能將IEDs測量或計算出的數(shù)據(jù)通過基于工業(yè)標準協(xié)議的通信系統(tǒng)傳送給外部或者用戶。

 

3、具有自我檢測能力，使得IEDs能夠檢測自身的內部故障并及時通知工作人員進行維修。

 

4、可存儲多種運行方式，可按要求將負荷切換到最佳的運行方式。

 

5、功能多樣化。比如說，一個繼電保護的IED就具有快速過電流保護、自動重合閘、饋線保護，還有測量和監(jiān)測設備環(huán)境的功能，這些功能都集成到一個設備中了，從而減少了設備內部的繞線和控制板體積。

 

三、智能線路開關技術

 

預計到2030年將會有25%的配網(wǎng)饋線會加裝智能線路開關。目前，部分智能線路開部分智能線路開關技術已經(jīng)得到應用。這些技術使得配電網(wǎng)具有自愈性。同時，它也支持饋線終端實現(xiàn)滿足分布式發(fā)電與負荷平衡需求的最優(yōu)網(wǎng)架重構。

 

具有如下主要特征：

 

1、具有工業(yè)標準的通信系統(tǒng)，用于支持遠程控制和數(shù)據(jù)獲取功能。該開關也支持與其他智能設備(如其他智能開關、開關電容器、分布式電源等)進行點對點通信?？煽啃愿叩耐ㄐ畔到y(tǒng)是實現(xiàn)上述目標的必要條件。

 

2、每個智能線路開關必須包含一個獨立的本地控制器，以獲取本地數(shù)據(jù)，實現(xiàn)自動開關。

 

3、智能線路開關和相關的控制器必須支持“雙向”操作，可檢測潮流流向，并根據(jù)潮流流向進行響應。對于配電網(wǎng)饋線的重構(在智能配電系統(tǒng)中經(jīng)常發(fā)生)以及可能出現(xiàn)潮流逆流的配電網(wǎng)中，雙向操作能力非常必要。

 

4、同時支持單向操作(只對需要跳閘相跳閘)和三線操作(三相同時跳閘)。如果分布式發(fā)電設備在智能線路開關的下游(遠離變電站)，其單相跳閘的功能將被禁用，以避免對發(fā)電機造成損害。

 

四、電力電子技術

 

電力電子技術不僅可以為用戶提供穩(wěn)定的電能，還能同時實現(xiàn)頻率、相位、電壓等的靈活控制。靜止無功補償器、短路電流限制器就是配網(wǎng)中的兩個典型電力電子裝置。

 

兩種典型的電力電子裝置：

 

1、靜止無功補償器靜止同步無功補償器是目前技術最為先進的無功補償裝置。它不再采用大容量的電容、電感來產(chǎn)生無功功率，而是通過電力電子器件的高頻開關實現(xiàn)對無功補償技術質的飛躍，特別適用于中高壓電力系統(tǒng)中的動態(tài)無功補償。靜止同步無功補償器能夠消除一個周波內的微小電能質量擾動。因此，它可以處理由于出力波動性DERs(風電、光伏等)接入引起的配電網(wǎng)電壓波動問題。

 

2、短路電流限制器另一個典型例子是短路電流限制器，在國內常被稱為故障限流器。SCCLs技術可以用于處理輸電系統(tǒng)中短路電流較大的問題。發(fā)電容量越大，造成的故障電流也越大，很可能會超出運行設備的承受能力。基于電力電子技術的SCCL可有效解決這一問題。SCCL的核心理念是：正常運行時呈零阻抗(或低阻抗)，短路故障時呈高阻抗，從而起到限制短路電流的作用。

 

五、智能逆變器技術

 

逆變器是將直流電能變換為交流電能的設備。逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)中最為復雜的設備，是系統(tǒng)中成本第二高的設備，同時也是系統(tǒng)中最脆弱的環(huán)節(jié)。光伏電池板一般非常堅強可靠，有長達25年的使用壽命，而逆變器的壽命一般不超過10年。

 

小型逆變器在光伏中的應用目前的光伏系統(tǒng)設計中，所有的光伏電池板均是串聯(lián)的。若光伏板上的某部分被遮擋了，則整個系統(tǒng)的發(fā)電效率就隨之降低。此外，如果要想讓光伏模塊最優(yōu)工作，則所有的光伏板必須具有相同的朝向和傾斜，這就限制了屋頂光伏的布局。

 

與之不同的是，未來的光伏發(fā)電系統(tǒng)則要求每個電池板都連接在它自帶的微逆上，這就能充分挖掘每一個光伏板的發(fā)電潛能，提升整個系統(tǒng)的發(fā)電效率。尤其是應用于錯落有致的屋頂時，系統(tǒng)設計的靈活性就增強了。 隨著光伏發(fā)電技術的普及，以及光伏在電網(wǎng)中滲透率的增加，電力公司正在大力推進智能逆變器，它除了完成直流-交流轉換的基本功能以外，還將提供如下輔助服務：低/高電壓穿越，自動發(fā)電，自動棄光，諧振抑制，阻尼振蕩，電網(wǎng)支撐……

 

六、智能變壓器

 

傳統(tǒng)變壓器在輕負載下的效率很低，有液體介質泄漏的隱患，并且只有升/降壓這一單一功能，不能提供實時電壓調節(jié)和系統(tǒng)監(jiān)控的功能。

 

同時，它們不能通過單相電路提供三相電能，不能部分拆開逐個修復。 未來配電變壓器將作為分布式電源的接口，能接入儲能，能接納電動汽車，采用電力電子器件替代傳統(tǒng)配網(wǎng)變壓器的設備。

 

美國電力科學研究院研發(fā)出的智能變壓器，可以作為可再生能源并網(wǎng)的接口，包括一個雙向功率接口，方便光伏、儲能、電動汽車的接入，也包含系統(tǒng)整合、本地控制和孤島控制方面的指揮和控制功能。 此外，EPRI還研發(fā)出了中壓智能通用變壓器。該技術替代了獨立的電能轉換器和傳統(tǒng)的變壓器，完全摒棄了傳統(tǒng)變壓器的笨重結構和大量的接線。多功能的IUT可提供400V的直流母線電壓，用于供應直流配電系統(tǒng)或為電動車快速充電。

 

如上所述，配網(wǎng)中的智能新技術還有很多，例如：多功能固態(tài)開關技術、配電網(wǎng)故障預測及定位技術、先進的計量設施(AMI)、本地能源網(wǎng)絡控制器、分布式電源、包括分布式發(fā)電設備，可再生能源，儲能設備等。

 

總結如下：

 

在電力改革的大背景下，為提升服務水平、降低運行費用，新技術將在未來的智能配電網(wǎng)中發(fā)揮重大作用，電力行業(yè)應當充分利用現(xiàn)有的監(jiān)測控制設施，同時不斷地尋找并利用新方法、新技術、新設備來實現(xiàn)供電系統(tǒng)的安全、高效、長期、穩(wěn)定的運行。