配電網(wǎng)智能化的相關(guān)問題分析

滕 建/中國能源建設(shè)集團(tuán)新疆電力設(shè)計(jì)院有限公司

配電網(wǎng)智能化的相關(guān)問題分析

滕 建/中國能源建設(shè)集團(tuán)新疆電力設(shè)計(jì)院有限公司

隨著科技進(jìn)步以及人民生產(chǎn)、生活對(duì)用電需求的增大，國家電網(wǎng)建設(shè)朝著自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。配電網(wǎng)作為電網(wǎng)供應(yīng)鏈的終端環(huán)節(jié)，直接面向廣大用戶供電，為了滿足配電生產(chǎn)管理和運(yùn)行需要，供電企業(yè)需要進(jìn)一步推廣配電自動(dòng)化，加大智能化配電網(wǎng)的建設(shè)力度。

智能化；配電網(wǎng)；特點(diǎn)；構(gòu)成

配電網(wǎng)作為電網(wǎng)的組成部分，擔(dān)負(fù)著向用戶分配電能、供應(yīng)電能的重要功能，擔(dān)負(fù)著聯(lián)系用戶與電力系統(tǒng)的重要任務(wù)，在電力系統(tǒng)中的作用不可忽視。隨著城市化、工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，用戶對(duì)于供電的不間斷性以及供電質(zhì)量的要求越來越高，當(dāng)前的電力輸送設(shè)施已逐漸不能滿足電力供應(yīng)的需求，并且對(duì)傳統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃也提出了更多的要求：可靠性、環(huán)保性、線路規(guī)劃以及占地的科學(xué)性等等，配電網(wǎng)規(guī)劃復(fù)雜化，決策主體多元化，這些因素都迫使我們必須要優(yōu)化改進(jìn)配電網(wǎng)建設(shè)，智能化配電網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。隨著現(xiàn)代化電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)智能化配電網(wǎng)建設(shè)提供了可靠的支持和保障，對(duì)于提高城市電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性具有十分重要的意義。

1.我國配電網(wǎng)現(xiàn)狀以及存在的問題

在我國城市建設(shè)期間，配電網(wǎng)規(guī)劃由于一些歷史遺留、規(guī)劃不合理等因素，導(dǎo)致當(dāng)前城市的配電網(wǎng)存在一些問題，配電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不夠結(jié)實(shí)，中壓變電站的單線單電和負(fù)荷過載的現(xiàn)象十分普遍，低壓供電的供電半徑較長(zhǎng)，供電質(zhì)量差，一些老舊設(shè)備依然存在并運(yùn)行，耗損高效率低，不僅破壞城市美觀，對(duì)城市用電安全也造成很大的隱患。當(dāng)前傳統(tǒng)配電網(wǎng)運(yùn)行還面臨著以下幾點(diǎn)壓力：

1.1經(jīng)濟(jì)方面的壓力

配電網(wǎng)事業(yè)是采用“成本加”的方式來收回投資，因此供電基礎(chǔ)設(shè)施的改進(jìn)就意味著電價(jià)的上升，上世紀(jì)末我國進(jìn)行了大規(guī)模的城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造工程，就是通過提高電價(jià)來實(shí)現(xiàn)還本付息的。對(duì)于一般的輸變電工程，如果提高電價(jià)，勢(shì)必會(huì)引起用戶的不滿，并且可操作性也不強(qiáng)。隨著電網(wǎng)建設(shè)的不斷深入，高壓電、大電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)明顯，電網(wǎng)運(yùn)行成本將更高，但用戶對(duì)于電價(jià)的預(yù)期水平是不變甚至是逐步降低的，因此供電企業(yè)利益的空間將會(huì)更小。

1.2峰荷方面的壓力

隨著人民生活水平的提高，各種家用電器應(yīng)用也在增多，人們對(duì)于電量的需求不斷攀升，并且隨著計(jì)算機(jī)、電子設(shè)備的普及，對(duì)于不間斷用電提出了新的要求。用戶對(duì)電能的需求提高了，用電高峰負(fù)荷也隨之急劇增大，給配電網(wǎng)的容量帶來了很大的壓力，尤其是空調(diào)一類的高負(fù)荷電器的使用，進(jìn)一步加劇了峰荷的壓力。

1.3分布式發(fā)電帶來的壓力

（1）環(huán)境的制約：隨著我們對(duì)環(huán)境問題關(guān)注度的提升，人們?cè)絹碓街匾暽瞽h(huán)境的優(yōu)劣，國家也傾向于大力發(fā)展綠色新能源，比如太陽能、風(fēng)能、水能發(fā)電等等；另外新電力走廊的建設(shè)也需要占用大量的土地，我國的土地資源日趨緊張，因此電力開發(fā)的成本也越來越高。

（2）經(jīng)濟(jì)的考慮：一般大型的電廠都距離負(fù)荷中心非常遠(yuǎn)，而又要滿足短時(shí)峰荷，這是相當(dāng)不經(jīng)濟(jì)的。而分布式發(fā)電其投資小，發(fā)電方式靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，無數(shù)的小型發(fā)電廠并入大電網(wǎng)給傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)帶來巨大的沖擊。

2.智能配電網(wǎng)的概念和特性

智能配電網(wǎng)就是在配電網(wǎng)的高級(jí)自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過應(yīng)用、融合先進(jìn)的測(cè)量、傳感技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息與通信技術(shù)，且利用智能化的開關(guān)設(shè)備、配電網(wǎng)終端設(shè)備，在加強(qiáng)電網(wǎng)架構(gòu)和雙向網(wǎng)絡(luò)的物理支持以及各種集成高級(jí)應(yīng)用功能的可視化軟件支持下，允許可再生能源和分布式發(fā)電單元的大量介入和微網(wǎng)運(yùn)行，鼓勵(lì)各類不同電力用戶積極參與電網(wǎng)互動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)在正常運(yùn)行狀態(tài)下完善監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制、優(yōu)化和非正常運(yùn)行狀態(tài)下的自愈控制，引導(dǎo)用戶科學(xué)、合理用電，提高電能使用的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

與傳統(tǒng)配電網(wǎng)相比智能配電網(wǎng)具有以下特性：①自愈能力，即指自我預(yù)防和恢復(fù)能力，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)、診斷和消除故障隱患；在故障情況下能夠維持系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行，并通過自治修復(fù)功能盡可能恢復(fù)供電。②提升電能質(zhì)量，智能配電網(wǎng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并控制電能質(zhì)量，

使電壓有效值和波形符合用戶的要求，既能夠保證用戶設(shè)備的正常運(yùn)行并且不影響其使用壽命。③提高用電安全性，智能配電網(wǎng)能夠抵御自然災(zāi)害、外力攻擊等，避免大面積停電，降低配電網(wǎng)故障對(duì)用戶的影響。④信息高度集成化，為運(yùn)行管理展示全面、完整、精細(xì)的電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)狀態(tài)信息，同時(shí)提供相應(yīng)的輔助決策支持、控制實(shí)施方案和應(yīng)對(duì)方案。⑤互動(dòng)能力強(qiáng)，應(yīng)用智能電表實(shí)行分時(shí)電價(jià)、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)電價(jià)，增加用戶的用電選擇提高用電體驗(yàn)，使用戶由被動(dòng)的電力消費(fèi)者變?yōu)殡娋W(wǎng)運(yùn)行管理的積極參與者。

3.智能化配電網(wǎng)構(gòu)成分析

3.1 配電主站

配電主站應(yīng)當(dāng)符合國家、行業(yè)的相關(guān)規(guī)定和要求，要具備安全可靠性、實(shí)用性、可擴(kuò)展性，可以根據(jù)不同地區(qū)的配電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、配電自動(dòng)化基礎(chǔ)以及供電企業(yè)需求選擇配置合適的軟硬件系統(tǒng)。配電主站的基本功能包括配電SCADA 和電網(wǎng)分析應(yīng)用，其中配電SCADA 為必備功能；電網(wǎng)分析應(yīng)用為選配功能，可根據(jù)數(shù)據(jù)完備情況和實(shí)際需求進(jìn)行選配。配電主站通過與其它應(yīng)用系統(tǒng)的相關(guān)信息交換和業(yè)務(wù)流程交互而實(shí)現(xiàn)的擴(kuò)展功能，包括：模型/圖形信息交互、停電管理、保電管理、雙電源管理、計(jì)劃?rùn)z修作業(yè)、供電可靠性統(tǒng)計(jì)、事故緊急處理和一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)等。配電主站與其它系統(tǒng)之間的互連，應(yīng)采用基于IEC 61968標(biāo)準(zhǔn)的信息交換總線來實(shí)現(xiàn)，若有綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)，可作為基于數(shù)據(jù)庫方式的應(yīng)用系統(tǒng)接入信息交換總線。另外配電主站還具備智能化功能，包括：分布式電源/儲(chǔ)能裝置/微電網(wǎng)的接入和監(jiān)控、配電網(wǎng)自愈控制、輸/配電網(wǎng)的協(xié)同調(diào)度、多能源互補(bǔ)的智能能量管理以及與智能用電系統(tǒng)的互動(dòng)等。

3.2 終端及子站

配電終端就是用于監(jiān)測(cè)和控制配電設(shè)備的裝置，主要應(yīng)用于配電室、開關(guān)站、環(huán)網(wǎng)柜、箱式變電站、配電變壓器、線路等設(shè)備。配電網(wǎng)終端要采用模塊化設(shè)計(jì)，要確保其安全穩(wěn)定并且具有可拓展性，要嚴(yán)格遵守《城市配電網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則》關(guān)于配置配電終端的要求，在功能方面，要滿足不同可靠性及接線方式一次網(wǎng)架的要求。

配電子站位于變電站或開關(guān)站，主要作用是集中并轉(zhuǎn)發(fā)本供電區(qū)域范圍內(nèi)的配電終端的相應(yīng)數(shù)據(jù)。以功能需求不同劃分為兩類，一是通信匯集型子站，主要功能是終端數(shù)據(jù)的匯集與轉(zhuǎn)發(fā)，遠(yuǎn)程通信，監(jiān)測(cè)并通報(bào)配電終端通信故障，自動(dòng)診斷并維護(hù)等；二是監(jiān)控功能型子站，除了具備通信匯集型子站所有功能外，其還要具備信息存貯功能，人機(jī)交互功能。

3.3 通信系統(tǒng)

要因地制宜從實(shí)際出發(fā)，對(duì)配電通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)和構(gòu)建，其主要包括骨干層和接入層，分別負(fù)責(zé)連接配電主站與子站的通信網(wǎng)絡(luò)；配電主站、子站到終端的通信網(wǎng)絡(luò)。配電通信網(wǎng)應(yīng)采用多種通信方式相結(jié)合的原則組建，具有饋線自動(dòng)化需求的區(qū)域應(yīng)選用光纖專網(wǎng)通信方式，對(duì)于實(shí)時(shí)性、可靠性要求較高的且具備遙控功能的配電終端優(yōu)先采用專網(wǎng)通信方式，若采用公網(wǎng)通信方式，必須符合相關(guān)安全防護(hù)規(guī)定要求。

3.4 信息交換總線

信息交換總線應(yīng)遵循IEC 61968/61970標(biāo)準(zhǔn)， 以松耦合方式實(shí)現(xiàn)主站和其它系統(tǒng)之間的信息交換。支持標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)電、輸電、配電、用電統(tǒng)一融合的全CIM模型和IEC 61968消息交換模型，并可采用適配器將非標(biāo)準(zhǔn)私有協(xié)議轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)符合面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）的數(shù)據(jù)集成。

4.總結(jié)

配電網(wǎng)線路是城市電力系統(tǒng)與用戶直接聯(lián)系的重要媒介，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響著經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。隨著配電網(wǎng)建設(shè)的不斷發(fā)展完善，自動(dòng)化、智能化的配電網(wǎng)已經(jīng)成為未來城市配電網(wǎng)建設(shè)的必然發(fā)展趨勢(shì)，智能化配電網(wǎng)以其獨(dú)有的特性能夠?yàn)橛脩籼峁└影踩?、穩(wěn)定、可靠的電力供應(yīng)，因此我們應(yīng)對(duì)智能化配電網(wǎng)進(jìn)一步探討研究，并致力于擴(kuò)大配電網(wǎng)的自動(dòng)化應(yīng)用范圍，這不僅是供電企業(yè)提高管理的必要之舉，更是推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的巨大貢獻(xiàn)。

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