低壓配電網(wǎng)的系統(tǒng)智能化和信息化

黎 勝，廖樂之

（1.國網(wǎng)湖南省電力有限公司岳陽供電分公司，湖南 岳陽 414000；2.成都理工大學 電子信息學院，四川 成都 610059）

0 引 言

建立在通信高速雙向基礎上的低壓配電網(wǎng)，與傳統(tǒng)電網(wǎng)系統(tǒng)相比具有無可比擬的優(yōu)越性。通過應用先進的傳感和測量技術、設備技術、控制方法以及決策支持系統(tǒng)技術，實現(xiàn)低壓配電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟以及高效運行，呈現(xiàn)出高性能、高自動化以及客戶體驗良好等突出特點。因此，重點介紹智能配電系統(tǒng)和信息化配電系統(tǒng)的實質，論述在實現(xiàn)低壓配電網(wǎng)的系統(tǒng)智能化和信息化過程中涉及的關鍵技術。

1 智能配電系統(tǒng)構架

智能配電系統(tǒng)是指電網(wǎng)企業(yè)在以“客戶需求為中心”的指導思想下，根據(jù)相關配電系統(tǒng)的標準化規(guī)范進行二次開發(fā)的低壓配電系統(tǒng)的電能管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含智能配電終端、智能通信系統(tǒng)以及智能配電主站3個基本組成部分。相關工作人員通過智能配電終端對開關站、配電室以及配電變壓器等裝置進行控制與監(jiān)測。智能通信系統(tǒng)主要包括智能配電主站與子站之間的通信網(wǎng)絡，以及主站與子站到配電終端之間的通信網(wǎng)絡。不同的通信網(wǎng)絡往往適用于不同的地點。

具有遙控功能的配電終端，更適用于一些對實時性和可靠性要求極高的地區(qū)。智能配電主站對可靠性、實用性、可擴展性以及安全性等的要求較為嚴格，相關工作人員需要根據(jù)實際情況采取與之相匹配的軟件及硬件系統(tǒng)。該系統(tǒng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)系統(tǒng)相比，在專業(yè)性、自動化程度、使用難易程度以及性能等各個方面都有所提升[1]。

2 信息化配電概述

信息化配電是指在大數(shù)據(jù)和云計算等信息技術的運用下，形成配電設備狀態(tài)管控平臺和生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)涵蓋了配電設備的周期管理及配電運檢等內容。在信息化配電系統(tǒng)的運用過程中，電網(wǎng)企業(yè)可合理運用帶電檢測、在線監(jiān)測以及移動終端等多樣化新型技術，從而對配電設備的狀態(tài)進行高自動化的采集和實時診斷。與傳統(tǒng)低壓配電網(wǎng)系統(tǒng)相比，信息化配電系統(tǒng)的自動化和互動水平都得到了大幅度提升。物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)以及信息通信等技術為該系統(tǒng)的實施和運行提供了眾多可行性方案[2]。智能化和信息化技術應用方向如圖1所示。

圖1 智能化和信息化技術應用方向

3 智能化和信息化配電系統(tǒng)的關鍵技術

3.1 自愈控制

實現(xiàn)低壓配電網(wǎng)系統(tǒng)智能化和信息化的過程中，涉及了多項關鍵技術，其中自愈控制是智能配電網(wǎng)的重要特征之一。在自愈控制技術的妥善運用下，電網(wǎng)的供電可靠性和供電質量都得到了質的提升。此外，該技術的應用很大程度上節(jié)省了電網(wǎng)企業(yè)的運行成本，為企業(yè)提質增效做出了巨大貢獻。智能配電網(wǎng)自愈控制單向邏輯流程如圖2所示[3]。

圖2 智能配電網(wǎng)自愈控制單向邏輯流程

自愈控制技術是從傳統(tǒng)電力技術上衍生發(fā)展而成的，包括以運行監(jiān)視和時序配合為基礎的就地控制技術和以配電自動化主站為基礎的集中控制技術。運行監(jiān)視主要通過運用具有遠傳功能的故障指示器終端及其他各種配電自動化終端實現(xiàn)。在該控制技術的運用下，配電網(wǎng)發(fā)生故障時可自動控制相關設備動作，形成相應的故障隔離區(qū)域，保障非故障區(qū)域供電系統(tǒng)的正常運營。集中控制方式主要包括全自動控制和半自動控制兩種。集中控制方式由配電終端、通信通道、配電子站以及配電主站等配合實現(xiàn)，可快速切除相關故障，恢復電網(wǎng)供電[4]。

3.2 微網(wǎng)技術

微網(wǎng)技術是實現(xiàn)低壓配電網(wǎng)系統(tǒng)智能化和信息化的關鍵技術之一。微網(wǎng)技術是由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、負荷、監(jiān)控以及保護裝置等組成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。作為一種較為完整的電力系統(tǒng)，具備自我控制、自我保護以及自我管理等多種功能。在多種功能的共同作用下，微網(wǎng)技術可較好地控制電力系統(tǒng)的功率分布，使其達到一個較為平衡的狀態(tài)。此外，該技術還可優(yōu)化電網(wǎng)系統(tǒng)運行，對各種故障進行相應的檢測及保護，在提升電能質量方面也發(fā)揮著重要作用[5]。與自愈控制技術的就地控制方式不同，微網(wǎng)技術只需利用微網(wǎng)的控制器便可集中控制整個電網(wǎng)，從而分析電網(wǎng)的電能管理系統(tǒng)及企業(yè)的經(jīng)濟運行等方面。

微網(wǎng)技術的構造原理是就近從用戶側配置分布電源和儲能裝置等，從而實現(xiàn)多方互補，智能調控供用電系統(tǒng)。微網(wǎng)技術自身結構較為復雜，系統(tǒng)中包含數(shù)量較多且特性分明的多樣化分布式電源，具有規(guī)模大、非線性以及多約束等特點。該技術的運行機制較為復雜，存在各種各樣的不確定因素。相關工作人員應當在規(guī)劃設計、運行控制、微網(wǎng)保護以及經(jīng)濟運行等各方面予以足夠重視[6]。在微網(wǎng)技術的規(guī)劃設計階段，全面且細致地優(yōu)化其系統(tǒng)結構和電源配置，能實現(xiàn)系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定，實現(xiàn)最小化投資，從而獲取最大的經(jīng)濟效益。

3.3 仿真技術

在實現(xiàn)低壓配電網(wǎng)系統(tǒng)智能化和信息化的過程中，仿真技術具有重要地位。電力系統(tǒng)的仿真技術主要包含電力系統(tǒng)動態(tài)模擬仿真技術、電力系統(tǒng)數(shù)?；旌鲜椒抡婕夹g以及電力系統(tǒng)全數(shù)字仿真技術3大類。不同類型的仿真技術具有其自身特有的優(yōu)勢。電力系統(tǒng)動態(tài)模擬仿真技術，主要是通過建立物理模型系統(tǒng)進行相應的模擬試驗，從而真實反映被研究系統(tǒng)的動態(tài)過程，特點是可直接明了地觀測實驗中產(chǎn)生的各種現(xiàn)象[7]。電力系統(tǒng)數(shù)?；旌鲜椒抡婕夹g，主要是嚴格控制仿真的時間刻度，在確保仿真時間刻度和真實物理時間刻度同步的基礎上，將兩者進行對接。此種形式下，相關工作人員可將軟件仿真嵌入到真實的物理世界中。電力系統(tǒng)數(shù)?；旌鲜椒抡婕夹g的優(yōu)勢在于提升了系統(tǒng)電器元件模擬的真實性，可以準確反映整個系統(tǒng)的動態(tài)過程。近年來，全數(shù)字仿真技術不再局限于原有系統(tǒng)的規(guī)模和結構，在經(jīng)濟性和便利性等方面取得了一定突破。

4 低壓配電網(wǎng)的系統(tǒng)智能化與信息化技術的具體應用

4.1 加強基礎支撐，推進智慧物聯(lián)管理

在低壓配電臺區(qū)實現(xiàn)對以需求為驅動和以價值為導向設備的智能化改造。按照電網(wǎng)企業(yè)標準規(guī)范，建設基于融合終端的低壓智能臺區(qū)提升遙控率，實現(xiàn)低壓配電網(wǎng)狀態(tài)感知、信息高效處理、應用便捷靈活以及運維主動精準等功能。通過集中的區(qū)域性物聯(lián)管理平臺，開展設備的統(tǒng)一在線管理和遠程運維，實現(xiàn)設備標識和業(yè)務數(shù)據(jù)的共享，向企業(yè)中臺和業(yè)務系統(tǒng)等開放接口提供標準化數(shù)據(jù)，初步形成跨專業(yè)、內外部共建共享、開放合作以及安全可控的智慧物聯(lián)生態(tài)體系[8]。

4.2 構筑防護體系，保障信息網(wǎng)絡安全

低壓配電網(wǎng)系統(tǒng)智能化與信息化技術的應用，能通過建設終端準入、加密及其他防護系統(tǒng)構筑防護體系，還能實現(xiàn)邊界攔截、監(jiān)聽、智能分析以及主動防御，在互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)信息外網(wǎng)（互聯(lián)網(wǎng)大區(qū)）、企業(yè)信息內網(wǎng)（管理大區(qū)）以及企業(yè)生產(chǎn)控制大區(qū)間保障數(shù)據(jù)流和業(yè)務流等信息流的安全。

4.3 優(yōu)化內部運營，促進企業(yè)提質增效

低壓配電網(wǎng)系統(tǒng)智能化與信息化技術應用，能支持精準定位和主動上報，實現(xiàn)智慧復電，提升區(qū)域電網(wǎng)用電的可靠性。相關工作人員通過融合用電信息采集系統(tǒng)和營銷業(yè)務應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)構建反竊電智能分析模型，不斷提升營配業(yè)務協(xié)同的應用水平，實現(xiàn)企業(yè)業(yè)務流程的信息交互功能，提升企業(yè)的運營效率和資產(chǎn)全業(yè)務鏈的管控能力。

5 結 論

綜上所述，智能化低壓配電系統(tǒng)與信息化配電系統(tǒng)，在實時采集數(shù)據(jù)、數(shù)字通信、遠程操作以及程序控制等多方面都具有優(yōu)越性，使得低壓配電系統(tǒng)的使用更加科學化和合理化，很大程度上滿足了當前各電網(wǎng)企業(yè)發(fā)展的相關需求。但是，在智能化和信息化低壓電器元件的發(fā)展過程中依然面臨著許多問題，相關企業(yè)應當引起重視，進一步提高其使用可靠性。