1.概述
智能电网包括：
1）优先使用清洁能源的智能调度系统；
2）动态定价的智能计量系统；
4）电能不仅从集中式发电厂流向输电网、配电网直至用户，同时电网中还遍布各种形式的新能源和清洁能源（如太阳能、风能、潮汐能等）；
5）高速、双向的通信系统实现了控制中心与电网设备之间的信息交互，高级的分析工具和决策体系保证了智能电网安全、稳定和优化运行。
2.智能电网用户端配电站方案目标
智能电网的目标是实现电网可靠、经济、高效、环境友好和安全的运行。如果电网用户端能够实现这些目标，那么就可以称其为智能电网用户端。
智能电网用户端除了能为用户提供可靠的电力供应外，它还能对电网可能出现的问题提出及时的告警，并能忍受大多数的电网扰动而不会断电。智能电网可在用户受到断电影响之前就能采取有效的校正措施，以使电网用户免受供电中断的影响。
此外，智能电网必须能最大限度地减少用户侧对电网系统的运行质量和安全的影响，并能进一步扩大可再生能源的接入。
3.智能电网用户端方案内容
（1）智能配电站示意图（见图1）
（2）简介
配电站电气运行方式是多段母线带联络分段断路器方式，通过备自投逻辑控制，便于各种供电能源（电网电能、光伏发电、风力发电等）的切换，是从经济性、可靠性方面的最佳选择。出线回路采用源自不同母线的双回路供电方式，保证不断电和供电能源优化。
站内所有保护微机采用有100多年历史的德国AEG公司生产的2AE、3AE系列保护微机。它集测控、保护于一身，可编程序保护逻辑，保护功能方式灵活，适应复杂要求的场合，且安全性、适用性、经济性较高。
配电站内所有保护设备、智能表计设备通过通信电缆与用户站的自动化监控系统相连，实现自动化测控一体化、智能计量、能源优化等。
（3）进出线及馈线负载的保护和控制功能
图1 智能配电站示意图
为提高供电的可靠性，采取两路进线方式，实现双电源供电。两路进线采用Galaxy VL2000A以上户内真空断路器（见图2）进行线路整体负载的控制和保护。Galaxy VL系列中压真空断路器是AEG公司可靠的真空灭弧室研发和制造技术，以及先进的操动机构研发、设计和生产技术的完美结合，可以可靠地进行短路电流、过载电流的切断和重合闸。馈线端变压器、电动机、母线以及出线则可根据容量大小选择合适电流的Galaxy VL系列户内真空断路器进行控制和保护。电容器可选用VL系列，具备投切电容、保护和控制功能。所有Galaxy VL系列断路器与2AE和3AE系列综合保护设备配合使用，能显著提高线路供电的可靠性，对用户设备进行更有效的保护。
图2 Galaxy VL系列户内真空断路器
图3 2AE系列综合保护
（4）进线与母联智能保护设备功能
进线与母联采用2AE系列的2AEG150综合测控微机保护设备（见图3），保护设备联合实现进线备自投或母线备自投，即在一路进线或一段母线因故障失电或人为停运后，另一路进线或母线做为后备供电自动切换投入供电。可选功能有单向备自投、互为备自投、自投自复、自投不自复等功能。其功能满足电网供电进线之间投退切换、电网供电与太阳能、风力、潮汐发电供电等之间的投退切换。它还可忍受大多数的电网扰动而不会断电，在用户受到断电影响之前采取备自投功能，以使电网用户免受供电中断的影响，达到供电可靠的目的。用户可自主选择电网供电与太阳能、风力、潮汐发电供电等之间的投退切换，根据需求进行能源优化、经济用电。
（5）出线智能保护设备功能
出线采用3AE系列的馈线微机保护3AEF151（见图4），除满足出线的常用继电保护功能：三相三段式过电流（可选低压闭锁）、反时限过电流（可选低电压闭锁）、过负荷、二段式零序电流、反时限零序、失电压、过电压、三相重合闸功能及重合闸后加速等保护外，还增加了非电量保护功能，以适应用户站的某些复杂条件。在保护功能上可灵活适应出线线路接出复杂负载的情况。3AEF151是专门针对馈线而设计的保护设备，相对综合型的保护设备，它是经济性最佳选择。
（6）变压器智能保护设备功能
大容量变压器采用2AE系列的2AET387大容量变压器综合测控微机保护，其主要保护功能有：差动速断、比率差动、三相三段式过电流（可选低压闭锁、方向闭锁）、反时限过电流（IEC标准特性：Extr/Very/Norm/Long）、后加速、过负荷、负序电流、二段式零序电流、单相接地选线（可选：五次谐波判据）、过电压、低电压、失电压、负序电压、零序电压、低周减载、低压解列、低压侧二段式零序电流、非电量保护等。其保护逻辑可编程序，可灵活适应智能用户站的某些复杂条件。
图4 3AE系列综合保护
小容量变压器（如站用变）采用2AE系列的2AEG150综合测控微机保护，主要保护功能见下面第（7）条。其保护逻辑可编程序，可灵活适应智能用户站的某些复杂条件。
（7）电容器智能保护设备功能
电容器采用2AE系列的2AEG150综合测控微机保护，主要保护功能有：三相三段式过电流（可选低压闭锁、方向闭锁）、反时限过电流（IEC标准特性：Extr/Very/Norm/Long）、后加速、过负荷、负序电流、二段式零序电流、过电压、低电压、失电压、负序电压、零序电压、不平衡电流、不平衡电压、非电量保护等。其保护逻辑可编程序，可灵活适应智能用户站的某些复杂条件。
（8）电压互感器智能保护设备功能
电压互感器采用2AE系列的2AEU127电压互感器测控保护微机，主要保护功能有：过电压、低电压、负序电压、零序电压等。其保护逻辑可编程序，可灵活适应智能用户站的某些复杂条件。此外，它还带有控制电压并列输出功能，可在自动化控制中实现远方遥控，从而减少智能用户站的一些附加设备和回路设计，达到精简节约的目的。
（9）大功率高压电动机智能保护设备功能(www.xing528.com)
高压电动机采用2AE系列的2AEM387大功率电动机综合测控微机保护，主要保护功能有：差动速断、比率差动、三相三段式过电流（可选低压闭锁、方向闭锁）、反时限过电流（IEC标准特性：Extr/Very/Norm/Long）、后加速、过负荷、负序电流、二段式零序电流、单相接地选线（可选：五次谐波判据）、过电压、低电压、失电压、负序电压、零序电压、过热、逆功率、起动时间过长、非电量保护等。其保护逻辑可编程序，可灵活适应智能用户站的某些复杂条件。
（10）智能计量仪表
智能计量仪表采用AEG公司的多功能仪表MS10M（见图5）。其主要参数如下：
1）全面地电量测量：U/I/P/Q/S/F/PF/E/THD；
2）模块化设计，可扩展4路开关量输入、2路开关量输出、2路RS485通信、2路模拟量输出；
3）电压电流测量准确度：0.2级；
4）电源模块可靠性符合LineagePower（原贝尔实验室）测试标准，无故障时间大于20000h；
5）设备尺寸：96mm方形；
6）宽范围的工作电源：DC100～250V或AC85～270V，50/60Hz。
该仪表集测控一体，自动化程度高，是智能配电站的最佳选择。
图5 智能多功能仪表MS10M
4.智能配电站方案主要特征
（1）自愈
“自愈”指的是把电网中有问题的元件从系统中隔离出来并且在很少或不用人为干预的情况下使系统迅速恢复到正常运行状态，从而几乎不中断对用户的供电服务。该方案有如下自愈功能：
1）母线或进线备自投：如图6所示，在电网扰动情况下#1电网进线失电后，由2AE150综合测控微机保护逻辑控制或远程遥控控制#2电网进线或二段母线做为后备供电切换投入供电给一段母线，使得一段母线下的负载不受电网扰动而断电。
图6 配电站一次接线示意图
2）用电用户采用双母线双回路互备环网供电：如图6所示，两段母线分别用独立出线回路供电给同一用户，双出线回路形成环网、互为备用，当用户用电回路1故障或失电后，可通过保护逻辑或远程遥控切换至用户用电回路2供电。
3）智能自动化后台系统实时监控：配电站中的保护微机和智能仪表接入自动化监控系统，自动化系统实时监控、实时分析确定配电站的健康水平，触发可能导致用电故障发展的早期预警，确定是否需要立即进行检查或采取相应的措施，监测各种扰动，进行补偿，重新分配潮流；与本站及远程电网设备的通信将帮助分析故障、电压降低、电能质量差、过负荷和其他不希望的系统状态，基于这些分析，采取适当的控制方案或治理措施。
（2）促进参与
在智能电网中，用户将是电力系统不可分割的一部分。用户可接入智能配电站自动化监控系统，参与智能用户端的运行和管理，了解其电力消费的成本、实时电价、电网的状况、计划停电信息以及其他一些服务的信息。同时用户也可以根据这些信息制定自己的电力使用方案，如远程遥控切换方式优先选择低价的清洁能源、避开电能质量差的供电时段、修正其使用和购买电力的方式等。
（3）优化管理
站内所有保护设备、智能表计设备通过通信电缆与用户站的自动化监控系统相连，实现自动化测控一体化、智能计量、能源优化等。
自动化系统通过高速通信网络实现对运行设备的在线状态监测，以获取设备的运行状态，在最恰当的时间给出需要维修设备的信号，实现设备的状态检修，同时使设备运行在最佳状态；分析选择最佳的运行方式，平衡供电负荷、降低输电损耗，降低电网运行费用。
智能配电站自动化系统还可查看电能使用情况的实时和历史记录、各个设备的损耗、电能使用效率，为运行人员或设计人员降低损耗、减少无功电能提供数据。
此外，先进的信息技术将提供大量的数据和资料，并将集成到现有的企业范围的系统中。这些信息将为设计人员提供更好的工具，以创造出最佳的设计；为规划人员提供所需的数据，从而提高其电网规划的能力和水平。这样，运行和维护费用以及电网建设投资将得到更为有效的管理。
5.关键技术
（1）通信
智能配电站中的保护微机、智能仪表、自动化后台采用开放性的通信标准，整个配电站网络是一个开放的通信架构，形成一个“即插即用”的环境，便于电网元件扩展、增减。采用统一的技术标准，它能使所有的智能电子设备以及应用系统之间实现无缝的通信，也就是信息在所有这些设备和系统之间能够得到完全的理解，实现设备和设备之间、设备和系统之间、系统和系统之间的互操作功能。实现其最重要的特征就是自愈。
（2）测量
智能综合保护、智能仪表有强大信息采集功能，无特殊要求不需要增加其他传感器或采集设备；并将其转换成数据信息，以通信方式供智能电网的各个方面使用，以便评估电网设备的健康状况和电网的完整性、进行表计的读取和防止窃电，以及与用户的沟通。
（3）控制
智能综合保护、智能仪表都具有本地逻辑自动控制和远程遥控控制，通过实时通信系统和高级分析技术的结合使执行问题检测和响应的自动控制行动成为可能。它还可以降低已经存在问题的扩展，防止紧急问题的发生，修改系统设置、状态和潮流以防止预测问题的发生。
6.结束语
该智能配电站解决方案完全能实现收集数据、监测和保护电网元件、分析数据、诊断和解决问题、执行自动控制的行动、为运行人员提供信息和选择等功能，从而实现电网的可靠、经济、高效、环境友好和安全地运行。
（作者：AEG配电与控制 任春华 聂少华）
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