探討智能配電網(wǎng)的發(fā)展及應(yīng)用

石 鋒，王 華

國網(wǎng)河南省電力公司安陽供電公司，河南安陽 455000

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)是傳輸效率、提高能源利用率、促進(jìn)能源減排和促進(jìn)能源的可持續(xù)發(fā)展有效保障。智能電網(wǎng)是一個(gè)完整的體系，包含發(fā)電、輸電、配電、調(diào)度、變電、用電和通信等幾個(gè)重要環(huán)節(jié)。發(fā)電是監(jiān)測發(fā)電機(jī)組和電源涉網(wǎng)保護(hù)及控制技術(shù)等保護(hù)技術(shù)的狀態(tài)，促進(jìn)電網(wǎng)和新能源協(xié)調(diào)發(fā)展，保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。輸電是檢測線路運(yùn)行環(huán)境、狀態(tài)以保障線路安全運(yùn)行、提高巡視效率及巡檢技術(shù)的智能化。智能變電是以先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備為基礎(chǔ)。自動完成信息采集、測量、控制、保護(hù)計(jì)量和檢測等基本功能。配電是智能電網(wǎng)的發(fā)展提供有效的市場保證。用電是滿足用戶用電多樣化、用電智能化的服務(wù)需求。調(diào)度是智能電網(wǎng)的“大腦”，是電力系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，是電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制自動化的最高部分?？梢杂行У奶岣哒{(diào)度人員進(jìn)行決策分析的能力，提升電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。信息通信是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。包括通信網(wǎng)絡(luò)、信息化應(yīng)用及信息安全。

在智能電網(wǎng)的整個(gè)環(huán)節(jié)中，配電網(wǎng)作為電網(wǎng)供應(yīng)鏈的終端環(huán)節(jié)是重要的一環(huán)。直接面向社會和電力終端用戶供電。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對供電服務(wù)、電能質(zhì)量的要求越來越高，建設(shè)具有信息化、自動化、互動化的特點(diǎn)的智能配電網(wǎng)意義重大，需求迫切。由于配電網(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜，運(yùn)行方式多變，生產(chǎn)信息變化頻繁導(dǎo)致實(shí)際生產(chǎn)信息跟不上變化，造成生產(chǎn)管理信息不及時(shí)、不準(zhǔn)確、不全面、不一致的局面。管理起來也受到地理信息系統(tǒng)的限制，制約了其作用的發(fā)揮。而配電自動化工程的實(shí)施將為智能配電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 配電自動化是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的重要組成部分

由于自然災(zāi)害、外力破壞10kV 配電線路發(fā)生故障時(shí)，工作人員首先要查找故障，由于配網(wǎng)線路接線復(fù)雜，需要拿著圖紙、資料對整個(gè)線路的開關(guān)、環(huán)網(wǎng)箱、分支箱等設(shè)備一一進(jìn)行排查，一般需要兩三個(gè)小時(shí)，少則半個(gè)多鐘頭，降低了工作效率。

配網(wǎng)自動化的“智能”是智能電網(wǎng)最重要的特征，體現(xiàn)在自愈功能上。自愈功能是配網(wǎng)自動化的“免疫系統(tǒng)”，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)能夠快速自動防御并隔離故障點(diǎn)。對于非故障線路則通過雙回路快速恢復(fù)送電。一般10kV 配電線路故障查找故障進(jìn)行定位和故障隔離時(shí)間不超過3 分鐘。配電自動化系統(tǒng)通過變電站、線路、臺區(qū)、客戶建立成集成平臺，可集中將所需各設(shè)備的參數(shù)以報(bào)表與圖形的形式進(jìn)行顯示和打印。由于現(xiàn)場控制設(shè)備具有自動診斷與故障處理能力，可以通過數(shù)字通信將相關(guān)的診斷維護(hù)信息送往控制室，可以在早期分析故障原因，縮短了停工時(shí)間。同時(shí)，由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化、連線簡單減少了系統(tǒng)維護(hù)的工作量。靠“全網(wǎng)一張圖”即打破配電、營銷之間各自維護(hù)數(shù)據(jù)的現(xiàn)象。

2 智能配電裝置具有高程度的自動化功能

智能配電裝置可以用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)集中控制，通過配網(wǎng)線路二維GIS 技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)合，讓信息在計(jì)算機(jī)與設(shè)備間雙向傳輸。配電線路發(fā)生異常、故障時(shí)，及時(shí)通過后臺發(fā)出報(bào)警信號及精確定位故障位置。使用智能配電裝置，系統(tǒng)的操作只需通過鍵盤來改變設(shè)置，避免了由于現(xiàn)場操作而帶來不安全隱患，大大提高了操作的安全性及搶修效率。為智能電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行提供輔助決策，為智能電網(wǎng)的自愈、可靠提供基礎(chǔ)支撐。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動獲取及電網(wǎng)資產(chǎn)的自動識別，為提升管理水平、提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率、實(shí)現(xiàn)電力資產(chǎn)全壽命周期管理提供了技術(shù)保障。

智能配電裝置的自動計(jì)量管理功能比傳統(tǒng)配電網(wǎng)更加優(yōu)越，主要表現(xiàn)在：一是緩和了需求的增長，平衡配電網(wǎng)絡(luò)負(fù)載；鼓勵工業(yè)、企業(yè)、居民高峰負(fù)荷時(shí)減少用電，智能儀表根據(jù)用戶消費(fèi)電量情況，采取分時(shí)計(jì)價(jià)的措施避峰消費(fèi)。二是減少了竊電，智能儀表可以無需人的干預(yù)而自主地完成檢測或控制功能，及時(shí)、準(zhǔn)確地確定出竊電位置，大大減少供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。

智能感知技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測配電站、分支箱、環(huán)網(wǎng)箱內(nèi)電纜進(jìn)出線接頭溫度。一旦出現(xiàn)異常，可以第一時(shí)間了解現(xiàn)場情況，并制定出及時(shí)、有效、可靠、低成本的解決方案，使城市配網(wǎng)的管理更加精細(xì)全面。另外結(jié)合傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動GIS、GPS技術(shù)可以對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行精確識別，取代了事故搶修前需發(fā)費(fèi)大量時(shí)間、大面積地排查事故，規(guī)范了作業(yè)人員執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，實(shí)現(xiàn)故障查找、線路巡視、故障搶修、兩票等作業(yè)管理的精益化。

3 智能配電裝置具有遙測功能

遙測功能替代了點(diǎn)對點(diǎn)的通信，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的分組網(wǎng)絡(luò)。通過遙測和遙控可以合理調(diào)配負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行，全面、實(shí)時(shí)檢測電網(wǎng)狀態(tài)，有效節(jié)約電能，并有高峰與低谷用電記錄，從而為能源管理提供了必要條件。同時(shí)先進(jìn)的狀態(tài)傳感器不僅可以使控制中心及時(shí)準(zhǔn)確地了解故障發(fā)生點(diǎn)、還能夠提供電網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)的預(yù)測及預(yù)防突發(fā)故障并及時(shí)派遣維修人員，以保障附近居民的用電。

4 配網(wǎng)實(shí)現(xiàn)饋線自動化功能

所謂“饋線自動化”，就是通過配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)和必要的約束為判斷條件，根據(jù)配電SCADA 采集的信息與主站系統(tǒng)信息進(jìn)行比較分析生成網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方案確定出故障區(qū)段，調(diào)度人員可根據(jù)實(shí)際情況選擇自動、手動、半自動方式進(jìn)行隔離故障點(diǎn)，快速恢復(fù)用戶供電。配網(wǎng)實(shí)現(xiàn)饋線自動化功能后，提高了快速應(yīng)對發(fā)生的各種配電網(wǎng)故障及定位、隔離，瞬時(shí)切斷故障段并保持對非故障區(qū)的不間斷供電。

5 智能配電網(wǎng)具備電網(wǎng)故障自愈功能

與傳統(tǒng)配電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)可以對配網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行可視化管理即能夠檢測到正在發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生的異常、故障后將快速啟動決策程序，實(shí)現(xiàn)故障處理“秒級”響應(yīng)。并采取有效措施實(shí)現(xiàn)自動隔離故障，確保線路自診、自愈。將故障處理時(shí)間縮短到“秒級”，同時(shí)縮短非故障用戶恢復(fù)送電的時(shí)間。避免擴(kuò)大停電范圍，保證配網(wǎng)可靠、安全運(yùn)行，使用戶感受不到故障停電的發(fā)生。為用戶提供更高的電能質(zhì)量，滿足客戶不同需求，真正感受到智能電網(wǎng)給人民生活帶來的方便。智能電網(wǎng)還對實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理、停電管理、檢修管理、以及用電管理的信息化、科學(xué)化提供保障。

6 智能電網(wǎng)優(yōu)化客戶服務(wù)

智能電表實(shí)現(xiàn)智能終端建設(shè)和用電信息的互動共享?？梢詫?shí)現(xiàn)對用戶、企業(yè)用電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。業(yè)主想要了解自家用電情況，可以隨時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)查詢截止到任何一刻的用電量。及時(shí)調(diào)整用電計(jì)劃，達(dá)到節(jié)約用電的目的。用電信息采集系統(tǒng)還可根據(jù)余額報(bào)警提示，通過系統(tǒng)及時(shí)向業(yè)主發(fā)出欠費(fèi)提醒具備雙向計(jì)量功能提前知道電費(fèi)剩余，避免因電費(fèi)造成停電現(xiàn)象。對于空置房屋的業(yè)主，不能及時(shí)知曉家里已經(jīng)欠電費(fèi)或者欠電費(fèi)超過了交費(fèi)的時(shí)限，使用智能電表后，電費(fèi)用完會自動斷電，避免了違約金的產(chǎn)生，節(jié)能的同時(shí)也幫助業(yè)主減少了不必要的麻煩。通過信息遠(yuǎn)程的傳送功能，讓電力部門人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)電表是否存在故障，避免損失。對于工業(yè)、大型企業(yè)根據(jù)時(shí)實(shí)的峰谷用電情況，可以有針對性的選擇用電時(shí)段，掌握最大負(fù)荷，提高能源管理水平及經(jīng)濟(jì)效益，降低能耗，對企業(yè)的生產(chǎn)可做最優(yōu)化、效率最大化的安排，為今后的擴(kuò)產(chǎn)、擴(kuò)容提供了科學(xué)的依據(jù)。從而減少電費(fèi)支出降低用電成本。

7 配電調(diào)控一體化為智能配網(wǎng)奠定基礎(chǔ)

配電調(diào)控一體化具有電網(wǎng)模擬溯源分析、供電范圍分析、負(fù)荷信息分析、點(diǎn)圖成票、操作票預(yù)演、及單線系統(tǒng)圖、框架系統(tǒng)圖的生成和輸出功能，它是建設(shè)配電自動化、智能配電臺區(qū)、用電信息采集、電網(wǎng)營配調(diào)管理模式優(yōu)化的基礎(chǔ)。解決了聯(lián)絡(luò)線開關(guān)、分支開關(guān)的負(fù)荷遙測及開關(guān)的遙控問題。以電網(wǎng)模型為基礎(chǔ)的各種功能實(shí)現(xiàn)后，為實(shí)現(xiàn)配調(diào)管理提供了直觀可靠的圖形化依據(jù)，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)負(fù)荷負(fù)荷和無功管理、潮流計(jì)算、無功優(yōu)化、配網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等高級功能，實(shí)現(xiàn)并通過配電調(diào)度與配電GIS 系統(tǒng)雙向接口，實(shí)現(xiàn)地理位置圖與系統(tǒng)圖的切換調(diào)用，為實(shí)現(xiàn)智能配網(wǎng)奠定基礎(chǔ)。

8 結(jié)論

智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展對提升電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性與經(jīng)濟(jì)性方面發(fā)揮重要基礎(chǔ)支撐作用，將帶來巨大的綜合效益。對推動技術(shù)進(jìn)步、清潔能源利用、節(jié)能減排、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變能源發(fā)展方式方面發(fā)揮顯著作用。同時(shí)智能化配網(wǎng)建設(shè)在為提升城市功能上發(fā)揮著巨大作用，給城市居民生活帶來更大便利，同時(shí)也在潛移默化的改變著我們的生活。

[1]劉東，丁振華，等.配電自動化實(shí)用化關(guān)鍵技術(shù)及其進(jìn)展[J].電力系統(tǒng)自動化，2004，28(7).

[2]徐宏，霍利民，等.我國配電自動化的現(xiàn)狀與未來[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，26.