低壓電器智能化的發(fā)展回顧及技術(shù)要求

1)各類低壓電器根據(jù)其低壓配電、控制系統(tǒng)中地位與作用應(yīng)具有哪些智能化功能?如何實(shí)現(xiàn)這些功能?

2)智能化低壓電器標(biāo)準(zhǔn)研究與制定;智能化功能測(cè)試設(shè)備、測(cè)試方法研究。

3)智能化低壓電器集成技術(shù)研究;多種智能化電器集成時(shí)，對(duì)不同低壓電器智能化功能舍取;多種功能重疊時(shí)相互協(xié)調(diào)與配合研究。

4)智能化低壓電器可靠性(包括EMC技術(shù))研究。

2、智能電器可通信技術(shù)研究

智能化低壓電器強(qiáng)大功能充分發(fā)揮，必須依賴于低壓配電與控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化。為此，對(duì)低壓電器提出了可通信要求。為了滿足網(wǎng)絡(luò)化要求，又將涉及一系列技術(shù)的研究。

(1)網(wǎng)絡(luò)化電器與系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化研究。

(2)高、中、低壓配電系統(tǒng)無縫連接技術(shù)研究。

(3)智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配套附件研究與開發(fā)。

(4)智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)典型方案與整體解決方案研究。

(5)可通信電器試驗(yàn)方法研究及相關(guān)檢測(cè)設(shè)備研制并建立相應(yīng)試驗(yàn)基地。

3、智能配電系統(tǒng)過電流保護(hù)新技術(shù)

當(dāng)配電系統(tǒng)發(fā)生非正常過電流時(shí)，低壓電器應(yīng)及時(shí)斷開。為了使故障停電限制在最小范圍，低壓電器應(yīng)有選擇性斷開。即故障級(jí)保護(hù)電器迅速切除故障電路，上級(jí)保護(hù)電器不跳閘，這對(duì)智能電網(wǎng)尤為重要。

智能電網(wǎng)配電系統(tǒng)過電流保護(hù)應(yīng)達(dá)到什么樣目標(biāo)?

1)過電流選擇性保護(hù)應(yīng)覆蓋整個(gè)低壓配電系統(tǒng)，包括終端配電系統(tǒng)。

2)實(shí)現(xiàn)全電流范圍內(nèi)選擇性保護(hù)，當(dāng)下級(jí)故障電流達(dá)到上級(jí)瞬動(dòng)電流時(shí)也能實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)。

3)在極短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)(控制在200ms以內(nèi))。

4)從根本上消除系統(tǒng)短路時(shí)越級(jí)跳閘或上、下級(jí)斷路器同時(shí)跳閘的狀況。確保故障停電限制在最小范圍。

為了實(shí)現(xiàn)全范圍、全電流選擇性保護(hù)需要解決以下技術(shù)關(guān)鍵：

(1)全范圍、全電流選擇性保護(hù)總體解決方案研究

(2)區(qū)域聯(lián)鎖選擇性保護(hù)技術(shù)研究

(3)萬能式斷路器全電流選擇性保護(hù)技術(shù)研究

(4)塑殼斷路器限流選擇性保護(hù)技術(shù)研究

4.智能電網(wǎng)過電壓保護(hù)技術(shù)由于智能電網(wǎng)中大量采用網(wǎng)絡(luò)化、信息化技術(shù)及相關(guān)設(shè)備，這些設(shè)備中含有大量電子器件，相當(dāng)一部分設(shè)備本身就是電子化的。它們?nèi)菀资芾纂姾拖到y(tǒng)中其他開關(guān)設(shè)備操作過電壓傷害。另外，智能電網(wǎng)中必然包括分布式新能源系統(tǒng)，這些系統(tǒng)無論是發(fā)電設(shè)備還是控制設(shè)備同樣易受過電壓傷害，因此智能電網(wǎng)過電壓保護(hù)尤為重要，它涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾個(gè)方面。

1)智能電網(wǎng)SPD配置技術(shù)(整體解決方案)。

2)智能電網(wǎng)用SPD產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與性能研究。

3)智能電網(wǎng)用SPD使用安全性研究。

4)智能電網(wǎng)用SPD組合技術(shù)研究。

四、智能電網(wǎng)對(duì)低壓電器智能化提出的要求及發(fā)展機(jī)遇

智能電網(wǎng)是一個(gè)完整的體系，它要涵蓋發(fā)電、輸電、配電、調(diào)度、變電和用電等各個(gè)環(huán)節(jié)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，電力系統(tǒng)80%以上的電能是通過用戶端配電網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)接脩?，并在終端用電設(shè)備上消耗的。用戶端涵蓋了從電力變壓器到用電設(shè)備之間對(duì)電能進(jìn)行傳輸、分配、控制、保護(hù)和能源管理的所有設(shè)備及系統(tǒng)，主要包括智能低壓電器、智能電表和智能樓宇系統(tǒng)。作為用戶端中起到控制與保護(hù)作用的核心電器設(shè)備——低壓電器，其特點(diǎn)是量大面廣，處于電網(wǎng)能量鏈的最底層，是構(gòu)建堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要組成部分。因此，要打造智能電網(wǎng)首先必須要實(shí)現(xiàn)作為電網(wǎng)基石的用戶端低壓電器的智能化，由此構(gòu)建的用戶端智能配電網(wǎng)絡(luò)是構(gòu)成智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)化、綜合智能化、可通訊的低壓電器將是未來的主流發(fā)展方向。

1、智能電網(wǎng)采用統(tǒng)一平臺(tái)與標(biāo)準(zhǔn)，便于新一代智能低壓電器的開發(fā)與應(yīng)用。

智能電網(wǎng)要求用戶端采用統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，使目前各種自動(dòng)化系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、管理系統(tǒng)和在線監(jiān)測(cè)裝置中的測(cè)量、保護(hù)、控制等功能能在新的、統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)支持系統(tǒng)中逐步集成、整合，并最終實(shí)現(xiàn)各種技術(shù)的高度融合，從而為提高智能電網(wǎng)系統(tǒng)可靠性、縮短安裝和維護(hù)時(shí)間等帶來利益。這將為新一代智能低壓電器的開發(fā)與應(yīng)用帶來極大的便利。

2、智能電網(wǎng)堅(jiān)強(qiáng)、自愈、互動(dòng)、優(yōu)化等要求將極大地促進(jìn)具有早期預(yù)警與快速安全恢復(fù)和自愈等功能的新一代智能低壓電器的開發(fā)與應(yīng)用。

根據(jù)智能電網(wǎng)堅(jiān)強(qiáng)、自愈、互動(dòng)、優(yōu)化等要求，將智能電器構(gòu)成系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的壽命管理、故障快速定位、雙向通信、電能質(zhì)量監(jiān)控等功能。應(yīng)用智能配電網(wǎng)中的低壓電器信號(hào)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，既能確保足夠的采樣速率和良好的準(zhǔn)確度，又便于對(duì)事件進(jìn)行早期*估和通過對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析進(jìn)行故障早期預(yù)警;通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)器快速定位故障點(diǎn);通過網(wǎng)絡(luò)重新架構(gòu)、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行以及配網(wǎng)故障時(shí)的故障隔離和非故障區(qū)域的自動(dòng)恢復(fù)供電，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的快速安全恢復(fù)和自愈，從而全面滿足智能配電網(wǎng)的保護(hù)與控制要求。因此隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)，新一代智能低壓電器的應(yīng)用將越來越廣泛[3]。

3、智能電網(wǎng)在可再生能源發(fā)電、提高電能效率和質(zhì)量等方面對(duì)低壓電器提出新的要求。

一方面為了實(shí)現(xiàn)可再生能源發(fā)電的利用和電能的削峰平谷以提高電能效率而開發(fā)的可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，以及電動(dòng)汽車等用電設(shè)備的快速充電裝置等，需要開發(fā)適用于這些系統(tǒng)的具有特定功能和性能要求的低壓電器;另一方面，這些設(shè)備(如變流設(shè)備、并網(wǎng)設(shè)備、能源的間歇接入設(shè)備、充電裝置等)的應(yīng)用將嚴(yán)重影響電能的質(zhì)量，因此隨著諧波抑制、無功補(bǔ)償、瞬變過電壓抑制和可再生能源發(fā)電系統(tǒng)過電壓抑制與保護(hù)、自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)抑制設(shè)備、#即插即用?分布式電動(dòng)汽車充電站設(shè)備等大量需求的誕生，對(duì)低壓電器也提出了更多更高的要求，傳統(tǒng)低壓電器將面臨延伸和拓展，這又將是低壓電器新的發(fā)展機(jī)遇。

4、智能電網(wǎng)建設(shè)大力推動(dòng)可再生能源的利用和電能供求的管理，這也將促進(jìn)低壓電器向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用，打破了傳統(tǒng)的生產(chǎn)、消費(fèi)模式，形成了生產(chǎn)者與消費(fèi)者的雙向互動(dòng)服務(wù)體系。多種輸入數(shù)據(jù)，包括定價(jià)信號(hào)、分時(shí)計(jì)費(fèi)、電網(wǎng)負(fù)荷情況，通過先進(jìn)的管理軟件，根據(jù)用戶需求采用靈活配置的方式，促進(jìn)用戶參與電網(wǎng)運(yùn)行和管理，平衡用戶電力需求，滿足其需求與供電能力之間的供求關(guān)系，起到減少或轉(zhuǎn)移高峰電能需求、減少熱備發(fā)電站、進(jìn)一步提高電網(wǎng)節(jié)能效果并提高電網(wǎng)供電可靠性的作用，從而最大限度地節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境。這既需要開拓全新的運(yùn)營(yíng)管理模式，又需要具有雙向通信、雙向計(jì)量、能源管理等網(wǎng)絡(luò)化的低壓電器產(chǎn)品及系統(tǒng)的支撐，因此這些需求也將促進(jìn)低壓電器向網(wǎng)絡(luò)化方向快速發(fā)展。