配电网值得关注的技术领域课件

配电网值得关注的技术领域主

要

内

容•••••配电网面临的挑战和革命面向需求的技术领域解决结构问题的技术领域储能带来的变化小结配电网面临的挑战配电网面临的挑战--需求更加可靠

更加高效

更加优质配电网面临的挑战—结构源：分布式电源网：供电能力受到资源条件限制荷：电动汽车。。。配电网面临的挑战—结构源：分布式电源网：供电能力受到资源条件限制荷：电动汽车。。。配电网的革命因素储能技术面向需求的技术领域对配电网的要求可靠高效优质提高配电网的可靠性可靠影响配电网可靠性的因素比例高

计

划

检

修比例小

设

备

失

效

比例小

外

力

破

坏故障相间短路故障处理•

更加关注就地智能:继电保护、自动重合闸、备自投、配电自动化开关•

集中智能配电自动化：面向可靠性需求差异化部署三遥、两遥和故障指示器的数量和位置信息交互标准化单相接地故障处理•

智能接地配电系统:熄弧（瞬时性）：故障相接地（主动转移型熄弧原理）选线、定位、隔离（永久性）：

中电阻启动零序反时限继电保护智能配电开关不借助通信手段完成故障处理智能配电开关的作用-1•

故障时切除短路电流：隔离故障区域：尽量小供电恢复：瞬时性故障全线恢复，

永久故障最大限度恢复健全区域供电继电保护

选择性：尽量接近故障位置，不越级

迅速性：尽量快切除故障

可靠性：正常时不动作（涌流），故障时必动作•

供电恢复：

自动重合闸、备自投时序逻辑智能配电开关的作用-2•

改变运行方式：

遥控（可选）：满足相关安全要求手动（必须）：任何时刻手动优先•

采集信息：必备：开关状态常规：电压、电流（一般精度）自动化装置相关信息特殊：计量核算、参数辨识与健康诊断。。。智能配电开关的可靠性-1•

本体可靠：

真空灭弧室、固体绝缘•

机构可靠：弹簧储能机构：

简单化永磁机构：

稳定性（兼顾合闸、分闸）涡流增速电磁机构：

短时多次动作稳定性智能配电开关的可靠性-2•

辅助机构可靠：辅助接点（必备，反映开关状态）

多重化其他（如：反映是否失压。。。）

多重化•

重要参数可靠：

继电保护整定值

多重化自动装置动作逻辑

多重化。。。。。。智能配电开关的结构“一二次融合”不意味着“一二次一体”等寿命原则、易维护原则----不要把可靠性不高的部件配置在开关本体多重化-1开关状态指示----辅助接点正确率90%A对A错B对0.810.09B错0.090.01多重化-2AB

多重化：

“两点遥信”判断正确率（同时正确）：81%判断不清（一对一不对）：

18%判断错误（均不对）：

1%ABCP错错错0.001错错对0.009错对错0.009错对对0.081对错错0.009对错对0.081对对错0.081对对对0.729多重化-3ABC

多重化：

“三取二”原则判断正确率（三取二）：97.2%判断不清（无）：

0%判断错误：

（二错一对、三错）2.8%多重化-4重要参数的存储（继电保护定值、参数。。。）：三取二四取三？五取三？五取四？互感器配置•

根据需要选配：分支、次分支等轻载荷馈线段上开关：电流互感器只需满足保护需求即可电压互感器只配置断口干线侧即可主干、大支线等较大载荷馈线段上开关：电流互感器除满足保护需求外还需满足监测精度电压互感器需配置断口两侧计量核算点、电压监测点：互感器精度要求更高

零序互感器：根据单相接地处理原理的需要配置动作速度•

一般：动作一致性（个体间、投运时间）更重要检测时间：傅氏算法（全波可滤除直流、偶次谐波,）20ms传动时间：继电器20ms开关动作时间：10ms~50ms•

特殊：快速动作检测时间：快速检测3ms传动时间：电力电子器件0ms开关动作时间：分：自然过零，人工过零，合：<7ms电力电子开关？•

短期内不是必然：一般需求下没有必要•

快速开关？无论机械、电力电子开关，检测时间（3ms）不可少开关本身动作时间：电力电子开关随时可关断（比人工过零机械开关略快、必要性？）•

电力电子开关存在的问题：通态损耗大：常合应用不可取，常分应用可考虑可靠性差、造价高继电保护•

相间短路保护：三段式电流保护：d(3)和d(2)两套整定值实际使用时，可以整定为纯级差配合或两段式配合•

小电阻接地系统单相接地保护：反时限电流保护：照顾一定的过渡电阻范围自动重合闸断口一侧带电后延时重合闸后加速保护多次重合（根据需要）继电保护+自动重合闸仍解决不了下列问题：1）故障区域隔离2）永久性故障下，故障区域下游健全区域恢复供电

就地智能馈线自动化开关就地智能馈线自动化开关-11）变电站出线重合器的两次重合闸延时时间15秒、5秒可以缩短。2）分段器失压后宜保持1秒再分闸。3）X-时限、XL-时限、Y-时限太长4）要求同一时刻只允许一台开关合闸导致故障处理时间太长。5）自身功耗大、不能开断短路电流。。。“东芝模式”非常成熟，但是上世纪80年代技术，存在很大改进空间：小电流接地系统单相接地处理-1单相接地故障选线：

各条线路之间特征比较单相接地故障定位：各区域入点和出点特征比较单相接地选线和定位是一回事：小电流接地系统单相接地处理-2外加信号法：S注入法多频导纳法残流增量法中电阻法

小电流接地系统单相接地处理-3故障稳态信号法（不外加）：工频零序电流比幅法工频零序电流比相法谐波分量法（减弱消弧线圈）

零序方向法

。。。。。。仍具有可行性：1）分支、用户线“看门狗”2）改善互感器传变特性3）多量程数据采集4）信号处理技术

小电流接地系统单相接地处理-4故障暂态信号法（不外加）：首半波法（只测

Io）行波法(测距法、极性法）

。。。。。。1）信号大

相电流突变法（只测

Io）

2）存在时间短参数识别法（需测

Io、Uo）3）高频4）消弧线圈影响很小

有特征

测点（入点）

测点

（出点）

测点

无特征（出点）小电流接地系统单相接地处理-5

配电网单相接地区域定位判据

无特征负序电流法：负序电流较大

小电流接地系统单相接地处理-6

“特征”

：参数辨识法：辨识出电容为负相电流突变法：至少一相电流突变量与其他两项差异明显首半波法：单相接地电流首半波极性相反传送到主站去进行零序导纳法：测量导纳为负零序电流有功分量法：零序电流有功分量较大谐波分量法：5次谐波较大且极性相反

没有必要进行工频零序电流比幅法：

工频零序电流幅值较大中电阻并入法：工频零序电流幅值较大残流增量法：工频零序电流幅值较大•

在重合器与电压-时间型分段器配合方案中，对重合器增加单相接地选线跳闸功能，对重合器和分段器增加零序电压闭锁功能，就可以实现单相接地故障自动隔离。自动化开关协调配合单相接地处理小电流接地系统单相接地处理-7•

可靠熄弧----及时熄弧，大部分单相接地可自愈----电弧持续存在会引起严重后果消弧线圈只能补偿工频容性电流，而实际通过接地点包含大量的高频电流及阻性电流，有时消弧线圈不能有效熄灭电弧。选线和定位并非单相接地故障处理全部内容智能接地配电系统智能接地装置选线、定位装置（主动转移型消弧装置）DAS

判断单相接地发生

单相接地选相

母线故障相短时金属性接地（强制熄弧）瞬时性故障（电弧不复燃）

永久性故障（电弧复燃）（恢复正常方式）

中性点脉冲中电阻接地选线、定位、隔离智能接地装置（变电站内）分相操作接地开关

中电阻

20消弧线圈选相、控制故障相金属性接地消弧线圈选相、控制故障相金属性接地熄灭电弧消弧线圈断开故障相金属性接地瞬时性故障（恢复正常）消弧线圈断开故障相金属性接地永久性故障（电弧复燃）消弧线圈中性点投中电阻倍增零序电流消弧线圈

常规零序电流保护启动

（反时限、定时限）消弧线圈0T2T

常规零序电流保护动作消弧线圈0T跳闸2T

返回

中性点中电阻

退出消弧线圈0T跳闸2T

返回关键技术：接地软开关•

解决选相错误问题•

抑制暂态过程：

硬合：高频暂态过程，

保护误动硬分：低频暂态过程

误判永久性接地故障X相K1K2R损坏电压互感器

K提升运维水平的技术•

带电检测•

不停电作业•

专用修复装备：如：电缆故障修复装备•

非接触式巡检：如：数字望远镜、红外、声指纹。。。提高配电网的效率高效高效

≠

降损•

节能与降损技术如：分布式电源能大部分本地消纳则降损大部分需远程消纳则反而增大损耗•

提高资产利用率相关技术如：将可靠性、电压偏差等指标作为资源充分利用如：模式化接线提高供电能力。。。提高配电网的电压质量优质

涡流增速快速机械开关•

一般开关：几十毫秒

检测时间：傅氏算法（全波可滤除直流、偶次谐波,）20ms

传动时间：继电器20ms

开关动作时间：10ms~50ms•

快速开关：几毫秒（周波开断）

检测时间：快速检测3ms

传动时间：电力电子器件0ms开关动作时间：分：自然过零<3ms，人工过零<1ms，合：<7ms•

无损深度限流：解决用户侧故障时电压暂降引起敏感负荷脱网问题•

快速切换：解决电网侧故障时电压暂降导致重要负荷供电不连续问题•

快速保护：解决故障时脆弱设备保护问题利用快速开关解决优质供电问题解决结构问题的技术领域•

对短路电流的影响：与来自主网的短路电流相差很大容易区分，对传统继电保护和故障定位判据影响不大。•

对电压稳定性的影响：没有影响•

谐波问题：影响很小•

电压偏差与电压波动：制约消纳主要问题源：并网分布式电源的影响•

远程协调控制方式：需借助高速可靠的通信网络，可靠性差，建设费用和维护费用大。•

分布式电源本地控制：不需要借助通信手段，简单可靠，运行维护简单•

利用分布式电源作为无功资源解决电压问题：连续可调、可容性可感性、没有自然资源时仍可发出无功，变害为宝关注：分布式电源的本地控制•

简化网架结构：典型网架•

开环运行：花瓣/双花瓣网闭环运行不如双射/对射网开环运行加备自投•

合理分段、恰当联络：消除无效联络•

模式化接线提高供电能力：“手拉手”：最大利用率50%

2分段2联络：最大利用率67%

3分段3联络：最大利用率75%网：网架优化规划技术恰当联络abcabcabc•

不要一步到位，先解决主要矛盾•

新建区域可靠性是主要矛盾，首先实现环状网•

满足

N-1准则留有余量、逐步升级•

一段时期后,

若随着负荷增加

N-1准则不能满足,即供电能力成为主要矛盾•

对于架空网：升级为多分段多联络网（按负荷均等原则调整分段开关、增加联络线和开关）提升供电能力（20000kVA30000kVA）留有余量、逐步升级•

对电网冲击较大•

长远的看还是换电方式较好：利用谷期电，但目前电池寿命不理想•

近期解决方案：建立管理系统实现有序充电荷：电动汽车充电储能带来的变化储能元件现在的不足•

劣化快、寿命不理想•

能量体积比仍偏小•

能量重量比仍偏小•

安全风险仍偏大储能技术成熟后。。。•

大部分中压配电网逐渐退出历史舞台（

10kV用户除外）

取消降压变压器、中压线路、配电变压器。。。

减少90%的铜材、钢材用量和90%的损耗•

一般只剩下110kV及以上电网•

用户电压等级的低压直流微电网，相互之间通过隔