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基于数字化技术的智慧配电系统及其设计应用

2020-02-21周卫宁郝勇

电子技术与软件工程 2020年13期
关键词:配电系统数字化技术

周卫宁 郝勇

摘要:本文从基于数字化技术的智慧配电系统及其设计应用入手,阐述了低压配电系统现状及其未来的发展趋势,说明了基于数字化核技术的智慧配电系统模式及其功能的特点和该系统的实际参数与指标,并分析了该系统的设计方法。

关键词:数字化技术;智慧配电:配电系统

随着我国对环境保护和节能减排的持续关注,对社会各项事业的绿色健康的可持续发展提出了诸多的新要求。电力事业作为我国各项事业发展的基础,各项事业的发展都离不开电力的高效协助,在这样的过程中,用户对用电方面的可靠性和电力的实际质量等方面的要求在持续的提升。未来较长时间里,电力系统的相关数据和信息的数量将会成倍增长,是需要能量流和信息流的双向流动才可以的,因此,智慧配电系统是电力事业在实际发展中的必然选择。智慧配电系统是智慧电网的一个重要组成部分,也是连接电网和用户之间的最佳途径。智慧配电系统其自身的优点还是比较多的,其既可以有效利用清洁的能源,还可以从本质上保证电网的输送电的安全。通过这样的智慧配电系统的建立,可以实现配电网和大容量的清洁能源之间的协调和调度,为实际发电和用电之间进行平衡,以保障电网的安全和稳定,在提升清洁能源的消费比重的同时,有效促进节能减排行为。

1 低压配电系统现状及未来发展趋势

1.1 自身安全问题

现阶段的许多低压配线系统的实际运行方式,大部分的实际保护方式都是针对低压配电系统中的器件部分,但是这些器件是会受到来自于物力方面和实际保护机制和相关配置方式等方面的具体情况影响的。时常会出现因为电流出现异常而报警单位不报警的情况,不该产生相關操作的时候产生一些列的误操作,这些现象都会使得低压配电系统的完整性和整体安全性受到不同程度的威胁。

1.2 自身可靠性问题

也有部分低压配电系统会表现出经常出现不同原因的故障,进而影响用户的连续用电。这样的现象日常起来可能不会引发太大的事故,但是在一些比较关键和比较重要的场合中,是会导致非常严重的后果的。产生这种现象的根本原因是因为,低压的配电系统在配电方面和实际用电方面的管理没有将二者科学有机的结合在一起,这也直接导致了低压配电设备在产生环节中采用了粗放型生产方式,与之有关的子系统也较为繁杂,许多强电和弱电也因此而产生了一定程度的交叉等等问题。

1.3 系统功能问题

现阶段的低压配电系统其实不能较好满足实际使用用户对于用电管理方面的需求的,整体的系统功能还比较单一。针对这一问题,最有效的解决办法就是在原有系统中植入多个二次系统,但是这样做也是有一定后续麻烦的,相关系统会因为复杂的二次配电回路的介入而降低整体系统的可靠性。

1.4 能耗管理问题

现阶段的低压供电和配电系统对节能有着是非急切的需求,但是现有的许多耗电比较多的和实际的有关能耗管理方面的许多子系统在实际运行中,是非常难实现根据实际运行数据来精准的分析并提出一个有针对性的节能方案的,也就使得现阶段的低压配电系统在节能减排工作中难以交上一个满意的答卷,甚至在某些环节的实际数据分析中还会出现较为明显的数据错误、相关数据报表并无人查看和无人管理的现象。

1.5 人机交互问题

现阶段的低压配电系统在前期的工作和后期的维护中都是由电气专业的相关工作人员来完成的,但是在实际的工作中还是存在比较大的困难的。其原因就在于现在的低压配电系统自身在于工作人员之间的交互功能太过于简单,却少许多发必要功能,致使其在诸多功能和交互中不能充分发挥其实际作用,也在业务中受到不同程度的限制。也有部分低压配电系统在实际操作中太过于复杂,相关工作人员在实际工作中并不能全完的掌握其系统的具体操作方法。

2 基于数字化技术的智慧配电系统模式及功能特点

2.1 总体结构形式

如图1所示,基于数字化技术的智慧配电系统在数字机的运行上大致有两种模式,其中一种就是智能终端模式,而另外一种则是智慧电柜模式。智能终端模式主要是通过相关智能终端本身的数字化方面功能来进行实时监控和相关管理,以从本质上实现对相关系统的精细化的保护;而智慧电柜模式则是通过与这种模式相符合的相关智慧电柜来实现其在电路回路上的重新构建,及整个系统的科学合理管理。基于此,多种功能的智能终端和智慧电柜都是可以通过组网这一形式来构建出三层的网络化结构,并最终实现集中的、有效的管理和控制,并以此来简化智慧配电系统的实际运行和实际维护方面的工作。

2.2 系统功能特点

2.2.1 连续稳定

为电力使用者提供稳定且连续的电能供给,是低压配电系统的基础工作和基本要求之一,智慧配电系统在这个特点上会通过多种有针对性的相关功能和实际措施来对其进行保证,其中最要的措施包括了自动进行相反电源的切换、各个级别之间的联锁,以此为主的措施最主要的就是从根源上阻断相关电力事故的扩散。

与此同时,这些具有极强实用性的功能都可以有智能化的低压电气系统通过自动化的手段来完成,不仅可以有效的缩短因多种问题而出现的停电时间,还可以从根本上避免一些因为配电系统故障而产生的停电现象;而且其在连续供电方面的多种功能和逻辑上完全是可靠且简洁的,其也在相关硬件的配置上较比之前来讲在严谨性和丰富性上更加完美。

2.2.2安全可靠

在智慧配电系统的真实运行过程中,是有一系列具有创新性和实用性的功能来有效保障其自身系统安全的。尤其是针对于一些由于电气原因而引发的或者潜在事故因素,该系统将会把这种因素看作所有因素中的重点来监测,也会综合性的借助现代化的保护方式,例如对系统运行中的异常电流有效识别等保护方式,从本质上保护整个智慧配电系统的安全。

2.2.3 绿色节能

智慧配电系统也会配备现代化的能耗管理子系统,并且其在自身的硬件方面可以进行高精度的能耗监测和能耗数据采集;而在软件方面,则会根据监测和采集结果进行必要的分析,并利用直观的方式呈现给使用者。这样的方式和传统的方式相比较,这种方式的相关能耗报告是通过重点对相关能耗的规律来进行重点的分析,并利用相关功能自行找出相关系统能耗方面的异常变化,并以此为基础为使用者提供一个有针对性且适合实际发展的节能减排方案和节能减排指导。其也是具备一定的节能和控制能耗的功能,可以根据不同的使用者和不同使用者的实际设定来进行电力的配给,以从源头上减少电力的无效消耗。这种实用性较强的功能不仅让智慧配电系统更加符合国家对于节能减排和绿色建设方面的实际要求和实际标准,还可以有效降低使用者在能源消耗方面的资金投入。

2.2.4 系统高效交互

因为在实际使用中会涉及到相关设备在设备实际地点和集中控制这两个平台中都会有人对该系统在操作方面进行交互,所以,现代化的智能配电系统在实地设备操作和集中设备操作上都根据二者的实际需求设置了不同的操作方法、交互方法及不同的交互载体。其中,实地设备操作所使用的交互磁体是一体化的电柜和相关操作系统结合在一起的现代化设备,主要是负责对相关设备现场在用电警示和用电异常方面进行及时的提示,以便满足使用现场在实际查看和操控方面的要求;而集中控制这一平台的媒介则是用相对来讲比较集中的角度和操作人员进行相关信息的交流,以满足整体是会配电系统在不同需求场合中对于工作人员和设备之间的交互操作的实际要求。

2.2.5 智慧化电力监控

传统的低压配电系统在实际的运行过程中对于电力的监控部分,只有监测实际电量和通电和断电的情况来完成对整个电力系统的相关电力监控。但是基于数字现代化技术的智能配电系统则在电力监控这一个重点部分启用了现代化的智能“专家诊断”功能,一方面,其可以对自身全系统的运行状态进行实时的监控,也可以重点判断实际用电和配电是否正常,当遇到不正常的情况时,既可以自身在系统中为工作人員报警,也可以通过预警的方式来提醒工作人员实际出现异常的位置。

3 基于数字化技术的智慧配电系统参数指标

智能终端参数指标如表1所示。

4 系统设计

4.1 智慧配电系统设计应用场合

基于数字化技术的智慧配电系统求功能和使用意义上来讲是完全可以取代传统的低压配电系统和工作模式的,并可以将配电系统的整体系统和特性等方面进行综合性的提升。由此可见,智慧配电系统的实际应用场合也是非常普遍的,可以用在民用的建筑中、可以配合现代化的铁路运行系统和石油化工运行系统等领域中。简单来说,主要是可以用在各类含有变电站、低压配电室和配电箱的场所中。

4.2 设计方法

基于数字化的智慧配电系统的系统终端,主要的设计方法就是在原有的配电回路系统的基础上,加装相关智能终端和智能终端专用的一种电流的双向感应器,并对多个系统终端进行组网上的通信,以完成该系统的组建。对于实际的设计过程,是要根据不同场合或者不同使用者的实际使用需求来制定系统的实际运行范围和设计范围,并在实际使用场所的配电回路上添加合适的终端系统,以此来完成配电箱和配电柜的组网设计,再根据相关配电设备的实际情况进行相关通信网络和通信系统方面的设计,来得出组网和相关拓扑图。

而针对智慧电柜这一智慧配电模式,则需要综合性的考虑智慧电柜的实际规格和配电回路的固定数量,并将其和实际的用电负荷量进行合理且科学的分布,并进行双向的相互匹配。

4.3 注意事项

4.3.1 断路器的设计

在断路器方面的实际型号选择和相关脱扣值的设计应该由相关设计人员来进行选择,并需要附带两对的辅助接点和分励脱扣器。

4.3.2 电动的操作机构设计

对相关系统的主要进路的断路器、母联断路器和油机切换的断路器及相关要求中所包含的电动分合闸功能上面的其他回路的断路器,需要加装电动的操作机构。

4.3.3 智能终端设计

对于相关智能终端的实际选择则需要实际配电回路的性质和相关功能及需求来进行,在实际的进线回路和母联回路的补偿回路和规模比较大的出线回路中,需要选择一个一级的智能终端,在普通规格的出线回路上则需要选择二级智能终端,在实际的配电箱的回路选择上则需要选择三级的智能终端。

4.3.4 互感器的选择

在智能终端的配电模式下,需要选择保护和测量有机结合的专用电流互感器,并在实际进行相关参数的设计时,需要结合实际的配电回路规格和实际终端的型号来进行综合性的考虑和选择。

5 结束语

综上所述,这种新型的智慧配电系统是现代社会中配电系统的未来发展趋势,其可以在实际的配电方面、电力控制方面、电力管理方面进行综合性的、系统性的管理,也可以针对所使用场所的实际配电情况进行精准的保护和智能化的管控,可以从本质上提升各领域配电系统在实际运行中的安全性和可靠性。

参考文献

[1]龚海明.数字式智能化配电房管理系统的设计及应用[J].中国科技投资,2019 (36):76.

[2]吴斌,数字化配电系统的应用[J],智能建筑电气技术,2020 (2).

[3]孙巍巍,王宁,基于数字化技术的智慧配电系统及其设计应用[J].智能建筑电气技术,2018,12 (05):113-115.

作者简介

周卫宁(1977-),男,陕西省西安市人。大学本科学历,工程师,从事营销用电管理研究。

郝勇(1979-),男,陕西省府谷县人。大学本科学历,工程师,从事低压用电管理研究。

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