新型配电系统数字化及故障主动处置技术

背景

• 国家战略：在“双碳”背景下，国家提出构建新型电力系统，要求配电网实现柔性化、智能化、数字化转型，并补齐安全可靠供电和应对极端灾害能力短板，提高对分布式新能源的接纳能力。
• 云南特征：云南清洁能源占比高，新能源装机容量巨大，配电网形态发生显著变化，面临量测数据可用性不足、潮流分布不确定等问题，亟需提升“透明化”水平。

数字化技术

• 技术方法：采用“轻量化数据采集”+“计算推演”方式实现配电网数字化，解决重过载低电压、三相不平衡等问题，并支持分布式光伏群调群控、源网荷储互动等。
• 关键技术：
  • 配电变压器参数计算（低压侧数据反演计算中压电气参量）。
  • 配变开关状态主动测量（电压源主动调节系统电压，测量线路电压电流）。
  • 网络拓扑及潮流计算、故障位置计算（利用配变低压侧电压电流失量推演高压侧故障点）。
  • 云-边-端系统构架（中压：配自+新增终端+计算分析；低压：计量终端升级+智能配电+计算分析）。

故障主动处置技术

• 问题背景：配电网易发生高阻电弧故障（占停电事故70%），引发山火、触电等风险。
• 创新思路：提出“调控中性点电压一等效调控中性点对地阻抗”思路，实现接地故障点电流的宽范围控制。
• 电压源结构：
  • Yyn、Dy、Dy/Dyn、ZNzn6电力变压器型电压源结构及相位变换原理。
  • 分析电压源内阻抗影响，提出通过调节变压器变比实现全补偿。
• 残压/残流分析：推导有级调压下故障点残压和残流表达式，验证理论计算准确性。
• 保护方法：
  • 调节电压源输出电压提升永久接地故障隔离能力（提升2倍以上）。
  • 零序阻抗变化量主动保护方法（提升高阻接地保护能力10kΩ以上）。
  • 基于暂态电流零休特征的高阻电弧故障识别技术（识别准确率98%）。

应用与前景

• 装置研制：设计Dy/Dyn、Yyn电力变压器型电压源消弧成套装置，并进行关键设备选型。
• 示范应用：
  • 配电网中性点电力变压器型电压源全补偿消弧+选线保护装置+智能断路器柜结合，实现瞬时故障快速消弧及永久故障就地隔离。
  • 某变电站10kV供电区域应用案例：降低触电、山火风险，提升可靠性。
• 电力电子型电压源：采用PWM背靠背全功率变换结构，瞬时故障残压<150V，消弧时间<200ms，零序控制电流范围200A，故障隔离准确率99.8%。
• 未来展望：数字化驱动下，配电网将实现主动状态感知、主动运行维护、主动推演预警，改变“被动响应”模式。