智能配電系統(tǒng)架構(gòu)分析及技術(shù)挑戰(zhàn)

朱磊++楊敏

摘 要：智能配電系統(tǒng)在智能電網(wǎng)建設(shè)中始終扮演重要的角色，隨著技術(shù)的發(fā)展，智能配電網(wǎng)綜合系統(tǒng)的綜合架構(gòu)有了新的特點，本文探討了智能配電系統(tǒng)的綜合架構(gòu)和新特點，然后從新型的配電設(shè)備、規(guī)劃設(shè)計、優(yōu)化運行、系統(tǒng)分析等幾個方而對其關(guān)鍵技術(shù)進行了分析歸納，并指出了在新技術(shù)下，對智能配電系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：智能配電系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)分析；運行；規(guī)劃

智能配電網(wǎng)是實現(xiàn)智能配電，規(guī)避停電事故，提高電力資源利用效率的重要組成部分之一，當前我國的智能配電網(wǎng)整體而言尚處于較低的水平線上，智能配電網(wǎng)是基于自動化配電技術(shù)的尖端配電技術(shù)設(shè)備，集測量、控制、傳感、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)等新型技術(shù)于一體，無論是開關(guān)設(shè)備，還是終端設(shè)備都具各著高度的智能化搭配。智能配電系統(tǒng)是智能電網(wǎng)建設(shè)當中不容忽視的一部分，同時它也是電力系統(tǒng)發(fā)展過程中非常重要的一個方向。

一、配電系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

智能配電自動化系統(tǒng)主要由配電主站、各種現(xiàn)場終端、配電子站和通信等四個部分組成。現(xiàn)場終端安裝于開閉所、線路環(huán)網(wǎng)柜等場所，通信網(wǎng)絡(luò)提供現(xiàn)場終端與主站之間的通信通道。

（一）通信網(wǎng)絡(luò)完成子站層的主要功能

通信網(wǎng)絡(luò)完成子站層的主要功能，是智能配電自動化系統(tǒng)的重要組成部分，也是智能配電自動化實現(xiàn)的基礎(chǔ)，主要承載業(yè)務(wù)包括智能配電自動化系統(tǒng)測控信，用電信息數(shù)據(jù)采集信息（含電力負荷控制數(shù)據(jù)、遠程自動抄表數(shù)據(jù)及營銷互動系統(tǒng)等），未來對視頻監(jiān)控、移動語音、分布電源接入、電動汽車充電站、用電營業(yè)廳寬帶接入等方面的業(yè)務(wù)也有一定的需求。

（二）通信網(wǎng)絡(luò)的特點

1.承擔的業(yè)務(wù)種類繁多：配電網(wǎng)主站層包括配電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)、GIS地理信息系統(tǒng)、遠程抄表等眾多電力業(yè)務(wù)系統(tǒng)及視頻監(jiān)控、語音業(yè)務(wù)等其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)，業(yè)務(wù)種類繁多、數(shù)量眾多，各種業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)通信量和實時性要求的差別很大。

2.網(wǎng)絡(luò)規(guī)模廣、覆蓋面大：配電網(wǎng)是電力網(wǎng)絡(luò)的末端網(wǎng)絡(luò)，直接連接廣大的電力用戶，其網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模巨大，設(shè)備的數(shù)量和種類眾多。要解決這樣巨大的、覆蓋面廣的網(wǎng)絡(luò)通信問題，對通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和覆蓋的要求很高，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的前端服務(wù)負載巨大。

3.實時性問題。在配電網(wǎng)通信系統(tǒng)中由于業(yè)務(wù)種類多，而且每一種業(yè)務(wù)對信息送的實時性要求也不同。智能配電網(wǎng)調(diào)度自動化業(yè)務(wù)對數(shù)據(jù)傳輸實時性要求極高，數(shù)據(jù)傳輸及系統(tǒng)要求實時反映配電網(wǎng)的狀態(tài)變化，根據(jù)變化情況立即采取措施，從而實現(xiàn)實時級別的數(shù)據(jù)采集和控制。

二、智能配電網(wǎng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

（一）新型的配電設(shè)備

智能配電系統(tǒng)在運行的過程中所使用的新型配電設(shè)備主要可以分為兩種類型，一種是分布式電源、分布式儲能和可控負荷。它也是智能配電系統(tǒng)當中非常關(guān)鍵的一種設(shè)備。另外一種是主要對系統(tǒng)進行優(yōu)化處理的輔助裝置，主要有傳感測量裝置、通信裝置和電力電子裝置。

（二）規(guī)劃設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)

智能配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和各部分的運行方式靈活多變，使其規(guī)劃設(shè)計問題與運行問題具有強藕合性，必須在規(guī)劃設(shè)計時充分考慮系統(tǒng)運行策略和工況的影響，其次是非常多的可再生分布式能源的使用和需求側(cè)與電網(wǎng)互動使得系統(tǒng)自身存在著非常強的不確定性，這樣以來也給空問符合上預測和系統(tǒng)整體的設(shè)計造成了很大的障礙。

（三）系統(tǒng)分析關(guān)鍵技術(shù)

狀態(tài)估計和潮流計算是智能配電系統(tǒng)分析的關(guān)鍵技術(shù)，是開展規(guī)劃設(shè)計、優(yōu)化運行等各項工作的基礎(chǔ)。雖然傳統(tǒng)系統(tǒng)分析方法已一分成熟，但智能配電系統(tǒng)的新特性對其提出了新的需求。

三、智能配電系統(tǒng)新技術(shù)的挑戰(zhàn)

（一）缺乏通信的標準和協(xié)議的挑戰(zhàn)

標準化的缺乏，特別是與分布式電源和儲能相關(guān)的標準化的缺乏會抑制各運行單位（發(fā)電、輸電、配電和電力消費者）之間的數(shù)據(jù)交換，阻礙系統(tǒng)的完全優(yōu)化，使系統(tǒng)效率降低。分布式電源跟系統(tǒng)的互聯(lián)，在缺乏協(xié)調(diào)功能的情況下，只能以局部的和自治的方式運行。分布式電源的發(fā)展需要從電網(wǎng)角度考慮，與電網(wǎng)協(xié)調(diào)運行。

（二）基礎(chǔ)設(shè)施大量增加，帶來新的挑戰(zhàn)

智能配電系統(tǒng)是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，未來還可能成為能源互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分和綜合能源系統(tǒng)的重要支撐。但是未來電網(wǎng)的典型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)還不夠清晰；智能電能表的安裝范圍不斷擴大，但是它們?nèi)绾沃С蛛娋W(wǎng)的規(guī)劃運行仍然不確定，其功能還需要大力挖掘；采用基于新技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施，可能遇到經(jīng)費、風險和運行人員知識不足等問題。

（三）負荷、電源計劃安排和調(diào)度的挑戰(zhàn)

在基于逆變器的可再生能源發(fā)電的數(shù)量日益增加的趨勢下，電網(wǎng)兼容性標準需做出很大改變，而且必須修改成能同時管理傳統(tǒng)發(fā)電和基于逆變器的可再生能源發(fā)電?，F(xiàn)在對分布式電源的調(diào)度模式還不能使利益相關(guān)方均獲益，現(xiàn)在還缺乏能識別最優(yōu)負荷和電源平衡的好模型。智能電網(wǎng)模型需要綜合考慮計算機網(wǎng)絡(luò)、基礎(chǔ)設(shè)施，市場，乃至國家政策方面的影響。未來的規(guī)劃模型需要考慮在分布式電源高滲透率的條件下，如何優(yōu)化系統(tǒng)運行，這是個重大挑戰(zhàn)。

（四）計算機網(wǎng)絡(luò)安全方面的挑戰(zhàn)

數(shù)據(jù)的安全、隱私保護與信息訪問的權(quán)限等問題，還存在不確定性，這些問題都會阻礙智能電網(wǎng)解決方案的采用。未來能源互聯(lián)網(wǎng)、智能交通等系統(tǒng)都會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，也將會造成新的數(shù)據(jù)安全的問題。

四、結(jié)束語

智能配電系統(tǒng)是智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)。本文希望本文對智能配電系統(tǒng)的概括和思考，對未來智能配電系統(tǒng)的進一步研究實踐提供一些思路和借鑒。

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[2]劉順桂，黃超，朱正國，鄧琨，魏恩偉. 智能配電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析[J].電子設(shè)計工程，2015，10：93-95.