贺兰智能台区建设初探
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【摘要】低压台区作为电网的基础单元，进行符合智能电网建设方向的数字化改造、建设，是智能电网的基础数据源和基础应用层。贺兰配电自动化项目一期建设已结束。目前还未实现对配变的监测，无法实时了解配变的运行参数，无法在线监测线损，完成消除谐波、调节电能质量等功能。文中初步探讨了贺兰智能台区建设思路、目标和技术要求。
【关键词】配网自动化；智能台区；无功控制补偿；电能质量调节
1、贺兰配电自动化建设现状
贺兰配电自动化项目一期建设已结束。建设范围是习岗变533习城线、545习桃线、贺兰变528习岗线、511县城线，农网潘昶变514幸福线、立岗变511民乐线6条10kV线路中的环网柜和柱上开关，已全部实现配电自动化。
贺兰供电局配电自动化目前还未实现对配变的监测，无法实时了解配变的运行参数，无法在线监测线损，完成消除谐波、调节电能质量等功能。
2、贺兰智能台区建设思路
智能配电台区的自动化建设，利用电力电子技术、自动控制技术、数字信号处理技术，将配变监测、集中抄表、无功优化控制补偿、电能质量调节/谐波治理等功能有机地融合在一起，形成资源共享、数据共享，实现台区电能质量综合治理，降低损耗。同时，系统具备的用电安全监测管理功能，实现台区的漏电、窃电监测，提高用电安全管理水平。
3、贺兰智能台区建设范围
建设范围是已经实现配电自动化的习岗变533习城线、545习桃线、贺兰变528习岗线、511县城线，农网潘昶变514幸福线、立岗变511民乐线6条10kV线路中的涉及到的配电变压器全部实现智能台区建设，通讯利用原有配电自动化MCWILL无线专网通讯方式，将数据上送主站。
4、贺兰智能台区建设目标
4.1智能台区装置的建设目标
1）无功控制补偿
智能配电台区的智能型无功功率补偿装置是应用于0.4KV配电系统的电力节能装置，适用低压配电系统内各类负荷的动态无功功率补偿，提高系统功率因数、增加变压器出力、减少线路损耗、监控配电设备运行等功能，具有独特的无功电压联合井形控制策略、共补与分补相结合的方式、使得电网每相无功补偿保持在高精度状态、达到最佳的降损节能效果。
2）电能调节、谐波治理
电能调节装置能同时实现柔性无功补偿、三相有功平衡及谐波治理等主要功能，在大幅度提升电网局部暂态稳定性的基础上最大限度的节约电能。针对目前0.4KV配电网络中对电能质量敏感的各种精密复杂的用电负荷，装置需提供高效洁净电力能源，采用柔流输电技术（FACTS）设计，同时自动检测消除电网谐波、平衡三相有功功率和柔性补偿无功功率等多项功能。
3）抑制电压闪变
电网电压在遇到大负荷开停或者遇到故障情况时会出现短暂的电压闪变，即电网电压会突然跌落，持续时间很短，只有几十到几百个毫秒。人眼很难观察到这个闪变对用电带来的影响，但是有些精密加工企业的精密设备却不能忍受这种电压闪变，每次电压闪变都可能导致生产出废品，甚至使得某些机器出现重新启动的现象。装置需要有效地抑制电网电压的闪变。
4）实现平衡供电
配电网负荷非常复杂，三相负荷都是相互独立的，因此三相供电往往都是不平衡的。在严重的情况下有可能出现某相供电过载，线路或者变压器的继电保护或者过流保护动作，从而使得整个三相同时跳闸，影响其他两相用户的用电。装置需要有效地实现相位之间的电能交换。用户的负荷不是三相平衡的，装置需要吸收变压器三相送过来的电能，并进行重新交换和分配给每相用户使用，使得变压器送出的是平衡功率。
5）补偿零序电流
装置可以补偿零序电流，提高用户的电压质量。
6）集抄集中器
Q/GDW 375.2-2009《电力用户用电信息采集系统型式规范：集中器型式规范》明确并统一了国家电网公司集中器的型式要求，包括集中器类型、气候环境条件、外形结构、显示、通信接口、材料及工艺要求、标志标识等。适用于国家电网公司电力用户用电信息采集系统中集中器的制造、检验、使用和验收。
7）配变监测计量智能终端
监测并记录配电变压器运行工况，根据低压侧三相电压、电流采样值，计算一次电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、无功电能等运行参数，记录并保存一段时间（一周或一个月）和典型日上述数组的整点值，电压、电流的最大值、最小值及其出现时间，供电中断时间及恢复时间，记录数据保存在装置的不挥发内存中，在装置断电时记录内容不丢失。
4.2智能台区主站建设目标
在智能台区装置建设同时，需要主站也实现如下功能：
1）负荷管理
综合控制管理配电台区负荷，实现配变台区功率定值控制、电量定值控制、费率定值控制和远方直接控制功能。
2）线损管理
实现配电台区线损、变损的计算和分析。可以分析实时线损，也可以分析一段时间内（时间段可以设定）的线损。当线损超过设定阈值时，可以报警并提供查询。
3）电能质量管理
分析计算配变低压出线功率因数、谐波畸变率以及三相不平衡度，结合补偿的经济性及补偿效果，选择合理治理方案。支持动态无功补偿和有源滤波混合模式，对配电台区无功功率进行快速动态补偿，对谐波进行抑制，并为台区负荷三相不平衡问题进行治理。
4）漏电保护监测管理
实现对剩余电流动作保护器运行状态（失压告警、漏电告警、漏电保护动作等等）的监测。
5）分布式电源接入
对接入公用电网的用户侧分布式电源系统进行监测和控制，并可接受后台主站命令对分布式电源系统接入电网进行控制。
6）农村居民用电信息互动
可通过短信方式向用户实时综合电价管理、用电量、催费停送电、用电检查、故障抢修、计划停送电等信息；也可接受用户的用电申请服务。
5、智能配电台区建设技术要求
智能配电台区的自动化建设，即利用电力电子技术、自动控制技术、数字信号处理技术，将配变监测、集中抄表、无功优化控制补偿、电能质量调节/谐波治理等功能有机地融合在一起，形成资源共享、数据共享，实现台区电能质量综合治理，降低损耗。
1）无功控制补偿的技术要求
智能配电台区的智能型无功功率补偿装置是应用于0.4KV配电系统的电力节能装置，适用于低压配电系统内各类负荷的动态无功功率补偿，具有提高系统功率因数、增加变压器出力、减少线路损耗、监控配电设备运行等功能。
具有独特的无功电压联合井形控制策略、共补与分补相结合的方式、使得电网每相无功补偿保持在高精度状态、达到最佳的降损节能效果。
2）电能调节、谐波治理的技术要求
电能调节装置应能同时实现柔性无功补偿、三相有功平衡及谐波治理等主要功能，在大幅度提升电网局部暂态稳定性的基础上最大限度的节约电能。
针对目前0.4KV配电网络中对电能质量敏感的各种精密复杂的用电负荷，装置应能提供高效洁净电力能源，采用柔流输电技术（FACTS）设计，同时具备自动检测消除电网谐波、平衡三相有功功率和柔性补偿无功功率等多项功能。
3）集抄集中器的技术要求
集抄集中器的技术规范要求详见：Q/GDW 375.2-2009《电力用户用电信息采集系统型式规范：集中器型式规范》。
该技术规范明确并统一了国家电网公司集中器的型式要求，包括集中器类型、气候环境条件、外形结构、显示、通信接口、材料及工艺要求、标志标识等。适用于国家电网公司电力用户用电信息采集系统中集中器的制造、检验、使用和验收。
4）配变监测计量终端TTU的技术要求
监测并记录配电变压器运行工况，根据低压侧三相电压、电流采样值，计算一次电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、无功电能等运行参数，记录并保存一段时间（一周或一个月）和典型日上述数组的整点值，电压、电流的最大值、最小值及其出现时间，供电中断时间及恢复时间，记录数据保存在装置的不挥发内存中，在装置断电时记录内容不丢失。目前配变监测终端多数用于采集公用变压器的状态信息，系统对于TTU的数据实时性要求不高，一般采用定时数据采集。
6、结语
智能台区建设对于用电精细化管理和智能电网建设都至关重要。本文简要探讨了智能台区的结构框架及功能实现。智能台区的建设是一个系统工程，要全部实现智能台区的功能，还有许多技术问题需要攻关解决，随着国家对智能电网建设的大力推进，智能台区建设将不断成熟。