智能电网中的三级电网构架及微电网研究

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1、智能电网中的三级电网构架及微电网研究张晓东1，杨军2，孙元章2，贺继峰2，程哲2（1．河南电力试验研究院，河南省郑州市450052；2．武汉大学电气工程学院，湖北省武汉市430072）ResearchonThree-levelPowerGridConfigurationandItsMicro-GridinSmartGridZHANGXiao-dong1，YANGJun2，SUNYuan-zhang2，HEJi-feng2，CHENGZhe2（1．HenanElectricPowerResearchInstitute，Zhen

2、gzhou450052，HenanProvince，China；2．SchoolofElectricalEngineering，WuhanUniversity，Wuhan430072，HubeiProvince，China）摘要：2020年，我国将全面建成统一的坚强智能电网，电网的资源配置能力、安全稳定水平将显著提高，如何解决电网的安全稳定性与脆弱性成为实现坚强智能电网的关键。文章针对我国电网的特点，从安全性和灵活性角度出发，提出了基于输电网–配电网–微电网的三级电网构想。从三级电网的基本网络架构和电源配置出发，着重讨论了微

3、电网的建设、构成、特征和作用，进而分析了微电网的规划、应急调度、动态分析、保护、控制、电能质量、评估等相关技术问题。关键词：智能电网；三级电网；微电网；安全0引言随着电网规模的不断扩大，超大规模电力系统的弊端日益突出。近年来世界范围内接连发生几次大面积停电事故，电网的脆弱性暴露得很充分。2008年年初，我国发生了大面积冰雪灾害天气和5.12汶川大地震，这对相应地区的电力系统造成了严重破坏。为了保证我国能源和电力的可靠供应，实现电力工业与环境的可持续发展，满足经济社会快速发展的用电需求，国家电网公司提出了立足自主创新，加快建设

4、以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征的统一坚强智能电网的发展战略。为了建设统一坚强的智能电网，必须对各电压等级电网的电源分布、电源规模、电源结构进行全面统筹规划，形成布局合理、综合、完善的结构体系。本文提出建立基于输电网络、配电网络和微电网的三级电网构想，并从安全性和灵活性角度出发，规划电网大电源、应急电源的配置以及电网结构的建设，重点对微电网的建设、构成、特征等相关问题进行讨论，力求进一步提高电力系统应对灾害事故的能力[1-7]。1三级电网的基本结构及其电源配置情况智能电网的建成会使系统

5、整体的资源配置能力得到增强，但是系统各部分和各环节之间的相互依赖度大大提高，构成系统的众多设备、元部件故障，导致系统可靠性下降的概率也大大提高。为了保证电力供应的安全性和可靠性，应该使大、小电源合理布局和配置，在发展大机组集中发电、大容量、远距离输电的同注重电网的分层、分区，鼓励资源就近配置，电力负荷就地平衡，以尽可能降低远距离送电的安全风险，减少不必要的输电损失。2007年我国线损率为6.85%，有2223亿kWh电量在传输过程中损失。在负荷中心应该建设必要的支撑电源，确保在失去区外来电的情况下，保障负荷中心重要设施和基本

6、负荷的电力供应。电网结构是电力系统安全稳定运行的基础。合理的电网结构必须是各电压等级电网与电源分布、电源规模、电源结构统筹规划布局合理的、综合的、完善的结构体系。因此，在电源和电网规划设计阶段，要研究应对大风雪、冰雨、地震等自然灾害以及恐怖活动、战争等对电网安全的影响，高度重视电网结构布局的安全性及灵活性。国外大电网恶性事故，表面上很多是恶劣的自然灾害造成的，然而在某种程度上电网结构不合理是其根本原因。电网规模较小时，电源布局对电网结构起重要作用。随着系统规模的不断扩张，特别是智能电网的不断建设，电厂的作用相对弱化。因此，根

7、据电网结构在新时期呈现的特点，应考虑三级电网的建立。三级电网由输电网络、配电网络和微电网构成。输电网络由500~1000kV电力主传输通道组成，其可以建立成环网，也可建设成输电通道。配电网络由110~220kV的送电线路组成，可以建设成环网，也可建设成辐射型网架。微电网由380V~10kV供电电压组成，微电网的供电线路主要由辐射型电缆连接而成。三级电网的基本结构如图1所示。图1三级电网的基本结构近几年来投产的大容量、高参数的大机组，基本上都接入500kV电压等级的电网。当500kV电网遭受严重破坏时，电网瘫痪，外送的大电源就

8、不能发挥作用。当外接电源比例较大且过于集中时，一旦发生冰灾等自然灾害，将造成本地大面积的停电事故。因此，外接电源应尽量分散接入，输电通道不应集中在一起，应根据地形特点进行分散，尽量避开易产生冰灾等自然灾害的地形，这样当部分输电通道发生冰灾事故时，其余通道可以继续供电。如果仅就单个电厂接入系