智能电网系统中低压电器发展探讨(2)

3智能电网与智能电器发展相关新技术

3. 1低压电器智能化技术

(1) 各类低压电器根据其低压配电、 控制系统中地位与作用应具有哪些智能化功能 ? 如何实 现这些功能。

(2) 智能化低压电器标准研究与制定; 智能 化功能测试设备、 测试方法研究。

(3) 智能化低压电器集成技术研究; 多种智 能化电器集成时对不同低压电器智能化功能舍 取;多种功能重叠时相互协调与配合研究 。

(4) 智 能 化 低 压 电 器 可 靠 性 ( 包 括 EMC 技 术) 研究。

3. 2 智能电器可通信技术

智能化低压电器强大功能要充分发挥， 必须依赖于低压配电与控制系统网络化。 为此， 对低 压电器提出了可通信要求。 为了满足网络化要 求， 又将涉及一系列技术的研究。

(1) 网络化电器与系统标准化研究： ① 适合 具有国际先进水平的 智能电器和智能配电网络、 开放式通信协议标准制订;② 适合我国发展需要 的低压电器通信规约研究与制订; ③ 可通信低压 电器通用技术要求研究;④ 智能配电网络配套附 件标准研究与编制。

(2) 高、中 、低 压 配 电 系 统无缝链接技术研  究。

(3) 智能网络系统配套附件研究与开发 。

(4) 智能网络系统典型方案与整体解决方案 研究。

(5) 可通信电器试验方法研究及相关检测设 备研制并建立相应试验基地。

3. 3 智能配电系统过电流保护新技术

当配电系统发生非正常过电流时， 低压电器 应及时断开。 为了使故障停电限制在最小范围， 低压电器应有选择性断开， 即故障级保护电器迅 速切除故障电路， 上级保护电器不跳闸， 这对智能 电网尤为重要。 但是， 目前低压配电系统过电流 保护存在以下问题：

(1) 选择性保护没有覆盖整个配电系统， 目 前终端配电系统基本上没有选择性保护 。

(2) 过电流选择性保护局限在一定电流范围 内， 只有在短路电流小于上级断路器短延时整定 范围内才能实现选择性保护。

(3) 实现选择性保护时间较长， 一般在 1 s 左 右。不仅提高了低压断路器短时耐受电流要求 ， 而且对低压成套开关设备及系统热稳定提出了很 高要求。

智能电网配电系统过电流保护应达到目标 。

(1) 过电流选择性保护应覆盖整个低压配电 系统， 包括终端配电系统。

(2) 实现全电流范围内选择性保护， 当下级 也能实现选择性 故障电流达到上级瞬动电流时， 保护。

(3) 在极短时间内实现选择性保护 ( 控制在 200 ms 以内) 。

(4) 从根 本 上 消 除 系 统 短 路 时 越 级 跳 闸 或 下级断路器同时跳闸的状况， 确保故障停电限 上、 制在最小范围。

为了实现全范围、 全电流选择性保护， 需要解 决以下技术关键：

(1) 全范围、 全电流选择性保护总体解决方 案研究。

(2) 区域联锁选择性保护技术研究。 ①区域 联锁各级保护电器动作逻辑程序研究 ;②上、 下级 ; ③短路故障快 保护电器区域联锁模块匹配技术 速鉴别技术与快速闭锁技术; ④区域联锁可靠性 技术。

(3) 万能式断路器全电流选择性保护技术研 究。重点是提高万能式断路器短时耐受电流， 实 现 I cu = I cs = I cw 。

(4) 塑壳断路器限流选择性保护技术研究 。 ①实现限流选择性保护基本条件及可靠性研究 ; ②提高中、 大容量塑壳断路器短时耐受电流 ;③提 高中、 小容量塑壳断路器限流性能;④短路电流快 速鉴别技术。

(5) 小型断路器带选择性保护 ( SMCB) 。

图1 工作原理图

① 实现小型断路器选择性保护技术方案， 其工作原 理如图 1 所示。当终端配电系统某一支路发生故 障时， 支 路 小 型 断 路 器 应 迅 速 动 作 切 断 故 障 该 电路 。 在故障电路小型断路器切断短路电流时 ， 终端配电系统主开关触头在短路电流电动力和快 速动作电磁铁作用下触头分开 ， 电流转移至辅助回路， 由于辅助回路限流电阻存在， 使短路故障电 流限制在几百 A。如果故障支路小型断路器正常 SMCB 主回路将重新闭合， 分断， 从而实现选择性 保护。当故障支路小型断路器不能正常分断短路 SMCB 辅助回路热双金属机构带动 SMCB 电流时， 触头断开， 从而切断短路故障。 ② SMCB 小型化 技术研究。 ③ SMCB 智能模块研究。 ④ SMCB 能 否作为上、 下级保护电器同时使用。 ⑤ SMCB 与 上级 MCCB 选择性匹配技术。

智能配电系统实现全电流、 全范围选择性保 护， 将是配电系统过电流保护技术一次重大飞跃 。 它带来的技术和经济意义是不可估量的， 对智能 电网建设具有更重大意义。

3. 4 智能电网过电压保护技术

由于智能电网中大量采用网络化、 信息化技 这些设备中含有大量电子器件， 相 术及相关设备， 当一部分设备本身就是电子化的， 易受雷电和系 统中其他开关设备操作过电压伤害。 另外， 智能 这些系统无 电网中必然包括分布式新能源系统， 论 是发电设备还是控制设备同样易受过电压伤 害。因此， 智能电网过电压保护尤为重要， 它涉及的关键技术主要有以下几个方面： ① 智能电网 SPD 配置技术 ( 整体解决方案 ) ; ② 智能电网用 SPD 产品结构与性能研究;③ 智能电网用 SPD 使 用安全性研究; ④ 智能电网用 SPD 组合技术研究。

3. 5 分布式新能源系统相关技术

风力发电系统和太阳能光伏发电系统无疑是 未来智能电网重要组成部分， 其涉及的关键技术 有：① 大容量变流装置及相关技术; ② 分布式新 能源系统控制与保护技术;③ 新能源系统并网技 术及相关设备研制;④ 电能双向传输带来的电能 计量技术; ⑤ 电能双向传输系统过电流保护技 术;⑥ 分布式新能源系统过电压保护技术 。

4结语

综观智能电网的发展， 今后一定时期内低压 展望未来， 智能低压电器 电器将依附其快速发展， 有着美好的发展前景;同时， 智能低压电器必将成 低压电器必将焕发新的生 为智能电网重要支撑， 命力。

【 参考文献】

[ 1] 何瑞华. 我国智能电器发展与展望[J]. 电器工业， 2007(12) ：7074.

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[ 3] 刘常生， 何瑞华. 我国低压电器行业面临的形式与 发展思考[J] . 低压电器， 2006(1) ：37.