智能配電網(wǎng)技術(shù)支持系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

【摘要】智能配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化是電力系統(tǒng)不斷發(fā)展的趨勢(shì)。由于配電網(wǎng)的覆蓋范圍非常廣，電氣設(shè)備所處的環(huán)境比較復(fù)雜，因此實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的自動(dòng)化面臨很多問(wèn)題，本文針對(duì)配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹以及相關(guān)的研究。

【關(guān)鍵詞】配網(wǎng)自動(dòng)化；智能配電網(wǎng)技術(shù)

一、引言

智能配電網(wǎng)技術(shù)主要是指通過(guò)具有自動(dòng)檢測(cè)功能和自動(dòng)控制功能的設(shè)備對(duì)電能傳輸和使用的全過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)化管理和自動(dòng)化調(diào)度。配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)遠(yuǎn)程和就地的自動(dòng)控制、調(diào)節(jié)和監(jiān)視，為實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、正常的運(yùn)行提供保障的基礎(chǔ)，另一方面也有利的保障和滿足供電質(zhì)量的實(shí)際需求和經(jīng)濟(jì)效益以及管理效率。

通過(guò)智能配電網(wǎng)的自動(dòng)化系統(tǒng)的有效應(yīng)用，可有效協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中應(yīng)用智能技術(shù)不僅能夠發(fā)展和完善電力自動(dòng)化技術(shù)等需求。但當(dāng)前我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平還不是很高，各方面發(fā)展不太成熟，都不同程度的存在一些問(wèn)題和不完善的地方。因此，考慮到當(dāng)前電力系統(tǒng)的發(fā)展還不是很成熟，為了盡可能的滿足公眾對(duì)廉價(jià)和便利的電力網(wǎng)絡(luò)需求，將智能技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)當(dāng)中十分必要。

二、智能配電網(wǎng)的自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

智能配電網(wǎng)的自動(dòng)化技術(shù)可以提高電力系統(tǒng)維護(hù)運(yùn)行的水平，降低檢修工人勞動(dòng)的強(qiáng)度，提高供電的質(zhì)量，減少停電的時(shí)間；配電的電力系統(tǒng)進(jìn)行配電的自動(dòng)化可以增加經(jīng)濟(jì)的效益：它的直接的效益是，很大的程度上對(duì)故障進(jìn)行處理的時(shí)間縮短了，停電時(shí)間減少了，使配電的電力傳輸順利進(jìn)行，提高了經(jīng)濟(jì)效益，并且配電網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)化的建設(shè)可以使電力系統(tǒng)運(yùn)行方式更加的經(jīng)濟(jì)，線路分段點(diǎn)的布置更加的合理，對(duì)線路進(jìn)行補(bǔ)償和投入更加的合理，對(duì)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的損耗進(jìn)行減少；間接效益是，由于配電網(wǎng)采用了自動(dòng)化的系統(tǒng)，電力的運(yùn)行部門(mén)對(duì)故障的查找以及維護(hù)方面不用花費(fèi)許多時(shí)間以及人力，運(yùn)營(yíng)的成本降低了。

（1）配電網(wǎng)的自動(dòng)化技術(shù)可以把電力系統(tǒng)監(jiān)控的范圍進(jìn)行擴(kuò)大，起到有效的管理；配電網(wǎng)的運(yùn)行管理水平也得到提高；對(duì)事故和操作造成的停電時(shí)間進(jìn)行縮短，供電的可靠性提高；改善供電的質(zhì)量，用戶的服務(wù)水平質(zhì)量和勞動(dòng)的生產(chǎn)率同時(shí)提高。

（2）使用環(huán)網(wǎng)的供電方式，對(duì)線路出現(xiàn)的故障和檢修引起的停電，對(duì)于非必要停電區(qū)段可通過(guò)進(jìn)行環(huán)網(wǎng)供電進(jìn)行供電。使用配電網(wǎng)的自動(dòng)化系統(tǒng)，對(duì)線路故障出現(xiàn)的具體位置可以快速地進(jìn)行監(jiān)測(cè)、進(jìn)行隔離處理；對(duì)線路的供電進(jìn)行恢復(fù)，對(duì)故障停電造成的范圍進(jìn)行縮短，對(duì)用戶的停電時(shí)間進(jìn)行縮短，對(duì)非故障區(qū)段可通過(guò)環(huán)網(wǎng)轉(zhuǎn)供進(jìn)行供電，提高供電的可靠性。

三、智能配電網(wǎng)技術(shù)支持系統(tǒng)的研究

3.電力系統(tǒng)中的配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)

3.1電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化

電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化主要包括核心計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)以及用于實(shí)時(shí)分析、計(jì)算的軟件系統(tǒng)。電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)能夠在進(jìn)行電力生產(chǎn)時(shí)，利用對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)安全性和運(yùn)行狀態(tài)的分析和監(jiān)控，對(duì)電力市場(chǎng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)度，滿足電力市場(chǎng)實(shí)際運(yùn)營(yíng)需求。在控制手段上日益增多了微機(jī)、電力電子器件和遠(yuǎn)程通信的應(yīng)用。在發(fā)電廠和變電站進(jìn)行信息收集的部分為遠(yuǎn)動(dòng)端，調(diào)度端則主要用于對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)端收集來(lái)的信息進(jìn)行調(diào)度。

配電網(wǎng)智能調(diào)度通過(guò)獲取配網(wǎng)全景信息實(shí)現(xiàn)一體化的信息支撐、優(yōu)化的調(diào)度計(jì)劃，建立智能調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)和智能型運(yùn)行控制體系。配電網(wǎng)智能調(diào)度的核心是在線實(shí)時(shí)決策指揮，包括系統(tǒng)快速仿真與模擬、智能預(yù)警技術(shù)、優(yōu)化調(diào)度技術(shù)、預(yù)防控制技術(shù)和事故處理與恢復(fù)技術(shù)。配電網(wǎng)調(diào)度智能化是對(duì)現(xiàn)有配網(wǎng)調(diào)度控制功能的擴(kuò)展。

以下是配電網(wǎng)調(diào)度工作存在的主要問(wèn)題：

（1）對(duì)配電網(wǎng)的監(jiān)視、控制手段不足。目前配網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的完備性和準(zhǔn)確性存在差距，控制手段不足。配電自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)著重提高系統(tǒng)的覆蓋面，保證較高的故障遙信覆蓋率；利用與計(jì)量自動(dòng)化等相關(guān)系統(tǒng)的接口，擴(kuò)展系統(tǒng)信息監(jiān)視功能；選擇對(duì)故障隔離和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)效果最好的設(shè)備進(jìn)行遙控，提高網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和設(shè)備控制能力。

（2）配網(wǎng)故障快速處理能力不足。配網(wǎng)故障信息完備性和處理能力不足，無(wú)法快速發(fā)現(xiàn)、隔離和恢復(fù)故障，影響供電可靠性。具有自愈功能的智能配電網(wǎng)可以利用自愈控制技術(shù)提高故障快速處理能力，減少電網(wǎng)故障對(duì)用戶的影響，保證供電可靠性和電能質(zhì)量。

（3）配網(wǎng)調(diào)度管理粗放，輔助決策手段不足。配網(wǎng)操作量大，合、解環(huán)操作頻繁，誤操作風(fēng)險(xiǎn)巨大，防誤操作技術(shù)手段不完善。利用配網(wǎng)自動(dòng)化的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警預(yù)控、智能報(bào)警、智能防誤和程序化操作等技術(shù)，可以有效提高配網(wǎng)調(diào)度管理水平，減少人工操作，提高工作效率和安全運(yùn)行水平。

3.2配電網(wǎng)自動(dòng)化

配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)通過(guò)將配電線路和配電站結(jié)合，共同合成配電網(wǎng)，具有分散、點(diǎn)多、面廣等方面的特點(diǎn)。該技術(shù)能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行模式進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生故障，出現(xiàn)運(yùn)行異?，F(xiàn)象時(shí)，配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)能夠?qū)⒐收霞皶r(shí)找出，并予以有效的處理措施。

配電自動(dòng)化技術(shù)是智能配電網(wǎng)技術(shù)支持系統(tǒng)的重要組成部分。建立和完善配電自動(dòng)化系統(tǒng)，可以提高對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行監(jiān)控能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和運(yùn)行分析，提高用戶供電可靠性和配網(wǎng)運(yùn)行管理水平（如圖1）。

目前部分地區(qū)供電企業(yè)已開(kāi)展了配電自動(dòng)化系統(tǒng)的試點(diǎn)和建設(shè)工作，存在的主要問(wèn)題包括：

（1）配電自動(dòng)化系統(tǒng)涉及專業(yè)多，覆蓋面大，系統(tǒng)接入設(shè)備型號(hào)繁多，通道形式多樣，相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一。配電自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)保證系統(tǒng)的兼容性、開(kāi)放性、安全性、先進(jìn)性與實(shí)用性，避免因系統(tǒng)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步引起大規(guī)模改造甚至推倒重來(lái)。

（2）配網(wǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)整和設(shè)備改造頻繁，圖形參數(shù)維護(hù)工作量巨大，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的難點(diǎn)在于運(yùn)行維護(hù)。在配電自動(dòng)化系統(tǒng)涉及和建設(shè)中，應(yīng)充分考慮運(yùn)行維護(hù)的業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)，評(píng)估配電自動(dòng)化系統(tǒng)投運(yùn)后的管理成本，提高系統(tǒng)的投入產(chǎn)出效益；堅(jiān)持建設(shè)和管理并重。

四、智能技術(shù)與自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)

4.智能配電網(wǎng)技術(shù)支持系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

4.1智能配電網(wǎng)

智能配電網(wǎng)通過(guò)廣泛應(yīng)用的分布式智能設(shè)備、通信系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)配網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、整合和分析挖掘，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)各成員之間的無(wú)縫連接及實(shí)時(shí)互動(dòng)，達(dá)到對(duì)整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的優(yōu)化管理。

智能配電網(wǎng)可以提高對(duì)電網(wǎng)信息的獲取能力，實(shí)現(xiàn)精細(xì)、準(zhǔn)確、及時(shí)、績(jī)優(yōu)的電網(wǎng)運(yùn)行和管理，提高能源綜合投資及利用效益。智能配電網(wǎng)具有自愈和自適應(yīng)功能，實(shí)時(shí)掌控電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)和負(fù)荷分配，及時(shí)預(yù)測(cè)、診斷和處置系統(tǒng)故障和隱患，保證電網(wǎng)安全和供電可靠性。

智能配電網(wǎng)可以優(yōu)化系統(tǒng)資源配置，提高需求側(cè)管理水平，滿足用戶端個(gè)性化的電能需求。智能配電網(wǎng)具有良好的兼容性，支持分布式能源及可再生能源的友好接入，以最佳的電能質(zhì)量和供電可靠性滿足客戶需求，滿足電力與自然環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和諧發(fā)展的要求。

4.2配電網(wǎng)運(yùn)行管理現(xiàn)狀

配電系統(tǒng)處在電力系統(tǒng)的最末端，直接面向用戶，是保證用戶可靠供電和電能質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。配電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)是整個(gè)電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行特性的集中反映。長(zhǎng)期以來(lái)，配電網(wǎng)建設(shè)滯后于地區(qū)經(jīng)濟(jì)和輸電網(wǎng)的發(fā)展，制約了配電網(wǎng)管理效率和供電可靠性的提高。目前用戶停電80%以上是由配電系統(tǒng)原因引起的，電網(wǎng)有一半的損耗發(fā)生在配電網(wǎng)。目前配電網(wǎng)的自動(dòng)化程度遠(yuǎn)低于輸電網(wǎng)，而分布式電源接入主要影響配電網(wǎng)的運(yùn)行與控制。

4.3智能配電網(wǎng)研究的開(kāi)展

智能配電網(wǎng)建設(shè)涵蓋電源、電網(wǎng)、用戶的全流程和貫穿電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)、技術(shù)改造、退役的全過(guò)程，最終形成電力流、信息流、業(yè)務(wù)流的高度融合和一體化。

（1）開(kāi)展智能配電網(wǎng)研究，需要優(yōu)化配電網(wǎng)各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、資產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)和供電可靠性的實(shí)時(shí)、全面監(jiān)視，提高配網(wǎng)整體資產(chǎn)利用率與管理水平，建設(shè)結(jié)構(gòu)合理、安全可靠、經(jīng)濟(jì)環(huán)保、技術(shù)先進(jìn)、信息暢通的現(xiàn)代化配電網(wǎng)。

（2）開(kāi)展智能配電網(wǎng)研究，應(yīng)積極推進(jìn)配電自動(dòng)化建設(shè)，采用經(jīng)濟(jì)、可靠、先進(jìn)的傳感、通信和控制技術(shù)，提升配網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、潮流優(yōu)化和自愈控制方面的智能化水平，確保配電網(wǎng)的可觀測(cè)性和可控性，提高供電可靠性和電能質(zhì)量。

（3）開(kāi)展智能配電網(wǎng)研究，需要深入探索配網(wǎng)智能化的內(nèi)涵和技術(shù)特征，構(gòu)建促進(jìn)配網(wǎng)智能化的整體技術(shù)構(gòu)架，制定和實(shí)施相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。確保對(duì)廣大用戶的安全可靠供電是地區(qū)電網(wǎng)企業(yè)的核心工作。智能配電網(wǎng)研究對(duì)提高配電網(wǎng)運(yùn)行管理水平和供電可靠性具有重要意義。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述：為實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)電網(wǎng)各個(gè)成員之間的完美鏈接和互動(dòng)來(lái)達(dá)到整個(gè)配電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行的優(yōu)化管理。在策略上制定和實(shí)施相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范尤為重要。這樣有利于開(kāi)展和構(gòu)建促進(jìn)對(duì)智能配電網(wǎng)的廣泛應(yīng)用的電網(wǎng)智能設(shè)備、通信系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行一系列運(yùn)行狀況來(lái)實(shí)施開(kāi)展數(shù)據(jù)收集、整合分析等各項(xiàng)研究工作來(lái)達(dá)到最優(yōu)化的配網(wǎng)運(yùn)行管理。

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作者簡(jiǎn)介

丘忠（1983-），男，廣東梅州人，廣東電網(wǎng)公司佛山供電局電氣工程師，碩士研究生，研究方向：配電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行及配電網(wǎng)自動(dòng)化