浅谈福州地区智能配电网“三遥”远程终端电源优化

陈　冉

（福州大学，福建　福州　350000）

浅谈福州地区智能配电网“三遥”远程终端电源优化

陈冉

（福州大学，福建福州350000）

文章通过分析当前福州地区智能配电网背景下，“三遥”远程终端的电源在实际电网运行中存在的问题，对比现行配电“三遥”远程终端电源技术类型，提出了优化配置的方案。

智能电网；“三遥”终端；电源模块

调控一体化系统作为建设智能电网重要组成部分，已经在福州地区智能配电网中深入应用。作为调控一体化的基础，“三遥”（遥测、遥信、遥控）远程终端的可靠性直接影响到整个智能配电网运行状况。为了保证“三遥”远程终端有良好的工作状态，置备高稳定性、高可靠性的“三遥”远程终端电源尤为重要。

1　福州地区智能配电网“三遥”远程终端电源现状

1.1现状概述

目前，福州地区配电网中高压开关配套的操作机构有电磁操作机构、弹簧操作机构和永磁操作机构。针对不同的操作机构，“三遥”远程终端的电源设置也不同。

弹簧操作机构：输入电源取自智能配电站所10kV母线电压互感器二次侧为电源（AC100V），经“三遥”远程终端电源模块或10kV开关柜内电源转换为DC48V电源。

永磁操作机构：输入电源取自智能配电站所10kV开关柜线路电压互感器二次侧为电源（AC100V），经电源模块转换为DC220V或DC110V电源。

电磁操作机构：输入电源取自智能配电站所10kV开关柜线路电压互感器二次侧为电源（AC100V），经电源模块升压为AC220V电源。

1.2存在的问题

倒闸操作：日常倒闸操作过程，如先将智能配电站所电源点断电，“三遥”远程终端即失电，该智能配电站所后续“三遥”操作均无法进行。

运行方式调整：为了提高供电可靠性，福州地区智能配电网以多联络环网为主，电网运行方式灵活多变。对于电源取自智能配电站所进线PT的“三遥”远程终端，若运行方式调整将环路开断点设置在该进线开关时，“三遥”远程终端也面临失电的情况。

故障处理：智能电网要求调控一体系统在故障情况下，实现故障快速定位、隔离并恢复非故障区域供电。然而当一次设备故障失电时，电源同时失电，使“三遥”远程终端失去作用。

2　常见的几种智能终端电源

（1）蓄电池［1—2］。蓄电池电源主要包括铅酸蓄电池、胶体电池和硅能电池。

（2）铅酸蓄电池是传统的储能装置。主要由正极板、负极板、硫酸、隔板、槽、盖组成，正负极分别焊成集群，被广泛用于经济生活的各个方面。优点：能量密度高、技术成熟、通用性好、成本低等；根据需要，单体电池相互串、并联，构成具有一定拓扑的电池组。缺点：受温度影响大，造成环境污染等。

（3）胶体电池。其出现于1890年，它以乳白色半透明的凝胶状电解质代替硫酸液体电解质。实验和工业实践证明，硫酸液胶体化后能呈现许多跟溶液状态不同的性质，运用得当可改善蓄电池的性能。优点：具有较强的深放电性能，温度适应性较好；比普通铅酸蓄电池更安全环保。缺点：成本高，内阻相对较大。

（4）硅能电池使用一种称之为“液态低钠硅盐化成液”的，全新概念电解质，这种电解质经科学配备，且在1万高斯的磁场中进行磁化，将这种电解质加入由生极板组装的电池内进行电池化成，制造出硅能蓄电池。优点：大电流放电能力极强，使用寿命长，电解质环保。缺点：造价高维护工作量大。

2. 2 超级电容

超级电容器包括双电层电容器（Electric Double Layer Capacitor，EDLC）和法拉第准电容器2大类。其容量可达到法拉级甚至数千法拉。是一种介于蓄电池和常规电容器之间的新型储能元件。EDLC超级电容器是一种高能量密度的无源储能元件。其多孔化电极采用活性炭粉和活性炭纤维，电解液采用有机电解质。工作时在可极化电极和电解质溶液之间界面上形成了双电层中聚集的电容量。其多孔化电极是使用多孔性的活性炭，有极大的表面积在电解液中吸附着电荷，因而将具有极大的电容量并可以存储很大的静电能量［3］。是一种储能巨大、充放电速度快、工作温度范围宽、使用寿命长、免维护、经济环保的储能系统。

3　优化方案

3.1优化方案设计原则

针对目前福州地区配电网中电磁操作机构、弹簧操作机构和永磁操作机构，3种高压开关配套的操作机构的特性，文章对“三遥”远程终端电源有不同的要求。

在选择“三遥”远程终端电源配置方案时，首要考虑以下3方面问题：输入电源功率容量是否足够；瞬时大功率输出时输入电源工作的稳定性和可靠性；若后备电源采用电池或电容的容量或者储存的能量是否足够。

另外，当主供电源供电不足或消失时，电源模块应能自动无缝切换到后备电源供电并给出告警信号，当使用蓄电池作为后备电源时，应具有远程/定期活化功能切换至后备电源供电，定期活化周期和活化时间可设，并可上传相关信息。

3.2后备电源选型对比

如表1所示，结合福州地区气候，综合环境特点和后备电源性价比，对于“三遥”远程终端的后备电源优先考虑采用阀控式铅酸蓄电池和高压超级电容。

表1　几种蓄电池与超级电容特性比较

3.3优化方案模型

依据优化方案设计原则和后备电源选型对比，如图2所示，在目前福州地区智能配电网“三遥”远程终端电源的原有配置上进行改造。

4　结语

综上所述，通过对福州地区智能配电网“三遥”远程终端电源新增电源管理模块，增加了主供电源选择，以及引入后备电源保障，大大提高了系“三遥”远程终端电源的安全性、有效性、供电可靠性等重要的技术和质量指标。而且，可以针对不同等级供电区域，不同等级的智能配电站所，选择引入电源管理模块的主供、后备电源，使资源更加合理化。若后期实践中在电源管理模块中加入相应监测及传输模块，实现远方监控，将使“三遥”远程终端电源也形成智能化闭环管理，助益福州地区智能配电网建设。

图2　三遥远程终端改造结构示意

［1］中国国家标准化管理委员会.固定型阀控密封式铅酸蓄电池：GB/T 19638.2—2005［S］.北京：中国标准出版社，2005.

［2］中国国家标准化管理委员会.电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程：DL/T 724—2000［S］.北京：中国标准出版社，2000.

［3］陈永真.超级电容器原理及应用—中国电源学会第15届全国技术论文集［C］.上海：中国电源学会，2004.

［4］朱毅勇. 配电自动化中的电源问题［J］.电气时代，2007（1）：105-106.

Discussion on power optimization of“three remotes”remote terminal of intelligent distribution network in Fuzhou area

Chen Ran
（Fuzhou University， Fuzhou 350000， China）

This paper analyzed the current problems existing in the actual operation of“three remotes”remote terminal in Fuzhou area under the background of intelligent distribution grid， and compared current technology type， the optimization allocation program was proposed in this paper.

intelligent grid； "three remotes" terminal； power supply module

陈冉（1987— ），女，福建福州，本科；研究方向：通信工程。