智能配電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

鄭彬 孫穎

摘要：智能配電系統(tǒng)是智能電網(wǎng)的重要組成部分，具有人性化、智能化等優(yōu)點(diǎn)，尤其降低了電網(wǎng)運(yùn)行的管理難度，減少電網(wǎng)管理工作量，是全面建立智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。我國(guó)在智能配電網(wǎng)方面的研究及應(yīng)用起步較晚，與發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定的差距。尤其近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)，推廣智能配電網(wǎng)系統(tǒng)，擴(kuò)大智能配電網(wǎng)在電網(wǎng)中的比率勢(shì)在必行。

關(guān)鍵詞：智能配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu);關(guān)鍵技術(shù);研究

一、智能配電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能配電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由內(nèi)部系統(tǒng)、外部系統(tǒng)兩大部分組成，其中內(nèi)部系統(tǒng)是智能配電網(wǎng)的核心部分，主要由通信系統(tǒng)、配電子站系統(tǒng)、配電主站系統(tǒng)構(gòu)成。配電主站系統(tǒng)具有決定配電子站系統(tǒng)與通信系統(tǒng)的作用。而外部系統(tǒng)組成部分相對(duì)較多，包括七大分系統(tǒng)：故障報(bào)修系統(tǒng)、企業(yè)資源管理系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、負(fù)荷管理系統(tǒng)等。另外，因智能配電系統(tǒng)允許接入分布式電源，具有一定的自愈功能。智能配電系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1：

1.1配電主站系統(tǒng)

配電主站系統(tǒng)是智能配電系統(tǒng)的核心，具有較高的管理要求，尤其在進(jìn)行硬件與軟件的選擇時(shí)應(yīng)建立在用電區(qū)域綜合分析的基礎(chǔ)上。如對(duì)配電自動(dòng)化水平要求不高的情況下可適當(dāng)降低軟件系統(tǒng)配置。

1.2配電子站系統(tǒng)

配電子站系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)為模塊化設(shè)計(jì)，獨(dú)立性強(qiáng)、安全性高，當(dāng)發(fā)生異常時(shí)排除難度較母站難度小。根據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)配電子站系統(tǒng)應(yīng)支持所有接線方式，而且隔離故障時(shí)應(yīng)能相互獨(dú)立，確保固定地區(qū)用電質(zhì)量?；謴?fù)供電應(yīng)具有互聯(lián)性特點(diǎn)，并依據(jù)供電方案完成故障區(qū)域內(nèi)的正常供電。通常情況下，配電子站系統(tǒng)包括通信匯集型子站與監(jiān)控功能型子站，前者實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)相關(guān)參數(shù)的收集，整合后傳送給控制終端，后者負(fù)責(zé)監(jiān)控配電網(wǎng)運(yùn)行情況，及時(shí)預(yù)警電網(wǎng)故障。

1.3通信系統(tǒng)

智能配電網(wǎng)中的通信系統(tǒng)具有明顯層級(jí)關(guān)系，不同層級(jí)通信系統(tǒng)功能區(qū)別較大。如配電子站系統(tǒng)與配電主站系統(tǒng)之間的通信要求較高，屬于通信系統(tǒng)的骨干層。而配電子站系統(tǒng)之間的通信要求相對(duì)低。構(gòu)建通信系統(tǒng)時(shí)應(yīng)充分考慮通信的安全性與穩(wěn)定性，建議不同系統(tǒng)之間的通信使用專網(wǎng)進(jìn)行，尤其在要求較高的饋線自動(dòng)化區(qū)域，為保證通信質(zhì)量可使用光纖專網(wǎng)通行。

二、智能配電系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

2.1高級(jí)配電自動(dòng)化技術(shù)

先進(jìn)配電系統(tǒng)自動(dòng)化在進(jìn)行故障處理和自我恢復(fù)、分布式電源和可以平移負(fù)荷調(diào)度、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及計(jì)算機(jī)輔助決策等時(shí)，通常需要制定在具備可自我恢復(fù)的配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)前提下，能夠有效提升供電可靠性與穩(wěn)定性，降低非故障停電區(qū)域，縮減停電恢復(fù)時(shí)間。而配電自動(dòng)化系統(tǒng)中要求全面考慮分布式電源、儲(chǔ)備能量系統(tǒng)、客戶定制電力技術(shù)以及智能需求側(cè)管理等諸多方面的影響。與此同時(shí)，它的作用需要延伸至客戶的室內(nèi)網(wǎng)，在確保用戶用電可靠性要求的基礎(chǔ)上，不斷提高電力設(shè)備的利用效率。

2.2配電網(wǎng)快速仿真和模擬技術(shù)

配電網(wǎng)便捷高速的仿真和模擬技術(shù)是促使配電網(wǎng)自愈的非常重要工具，它可以實(shí)現(xiàn)的主要作用包含配電網(wǎng)自適應(yīng)保護(hù)、故障自動(dòng)定位與處理、網(wǎng)絡(luò)重新構(gòu)建以及自動(dòng)電壓與無(wú)功控制等方面，仿真工具由配電網(wǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)、電網(wǎng)潮流評(píng)估與優(yōu)化、電網(wǎng)動(dòng)態(tài)安全性能評(píng)價(jià)、負(fù)荷預(yù)測(cè)等方面構(gòu)成，而建模工具是由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治瞿Ｐ?、配電設(shè)備模型、負(fù)荷模型和發(fā)電模型等方面構(gòu)成。與此同時(shí)，運(yùn)用數(shù)學(xué)分析工具與高端的預(yù)測(cè)技術(shù)，基于配電網(wǎng)物理結(jié)構(gòu)與電網(wǎng)運(yùn)行情況，最終實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的精確狀態(tài)估計(jì)于實(shí)時(shí)優(yōu)化工作，然后預(yù)測(cè)配電網(wǎng)潛在發(fā)生事件，并且為系統(tǒng)運(yùn)行工作人員帶來(lái)更好的輔助決策建議與便捷決策服務(wù)，從而達(dá)到配電網(wǎng)自愈的目的。

2.3分布式發(fā)電和智能微網(wǎng)技術(shù)

所謂分布式電源是指連接到配電網(wǎng)的小容量發(fā)電機(jī)或者儲(chǔ)能設(shè)備。通常一個(gè)智能電網(wǎng)會(huì)具備一個(gè)更大容量與接入便捷的分布式電源。在該種狀況下，配電網(wǎng)將與一個(gè)小型的輸電網(wǎng)相同，它也要求考慮諸比如非輻射性潮流與較高的短路容量等輸送電力網(wǎng)中經(jīng)常出現(xiàn)的狀況。除此之外，配電網(wǎng)設(shè)計(jì)還要求考慮問(wèn)題包含在孤島條件下的運(yùn)行能力問(wèn)題、降低配電網(wǎng)優(yōu)化潮流的限制情況以及分布式電源與具體電廠運(yùn)行配合是否融洽的狀況等。而集成多個(gè)分布式發(fā)電單元與負(fù)荷通常是一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)，能夠?yàn)橛脩魩?lái)電能與熱能。

2.4量測(cè)和通信技術(shù)

這項(xiàng)技術(shù)是配電系統(tǒng)信息化與數(shù)字化的前提，同時(shí)也是提高配電網(wǎng)總體工作與管理自動(dòng)化水平的基礎(chǔ)?；诟叨肆繙y(cè)與通信技術(shù)的配電系統(tǒng)先進(jìn)量測(cè)體系是不斷發(fā)展智能配電網(wǎng)的前提。而AMI技術(shù)通常是由智能表計(jì)、信息收集組織、回程傳輸系統(tǒng)、雙向通信網(wǎng)絡(luò)以及計(jì)量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)與用戶室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)構(gòu)成。智能電表能夠定期獲取到用戶帶有時(shí)標(biāo)的不同時(shí)間的用電量、使用電功率、電壓以及電流等數(shù)據(jù)，它是配電網(wǎng)的主要數(shù)據(jù)測(cè)量傳感單元。

三、智能配電系統(tǒng)的技術(shù)分析

3.1運(yùn)行方面技術(shù)分析

運(yùn)行技術(shù)智能配電系統(tǒng)的運(yùn)行周期及輸電系統(tǒng)均有著重大影響。加強(qiáng)運(yùn)行技術(shù)的分析及合理應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)智能配電系統(tǒng)的優(yōu)化處理。在配電工作中熟練掌握運(yùn)行技術(shù)，對(duì)智能配電系統(tǒng)中自動(dòng)調(diào)壓器設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化處理;在供電過(guò)程中為了防止電力故障發(fā)生，采用分散式與集中式相結(jié)合的方法有效控制運(yùn)行。

3.2系統(tǒng)方面技術(shù)分析

從系統(tǒng)方面考慮，其技術(shù)問(wèn)題主要有以下幾方面：第一，應(yīng)用傳統(tǒng)潮流計(jì)算方法計(jì)算，不同時(shí)間的斷面存在解耦現(xiàn)象。針對(duì)這一現(xiàn)象，為了確保智能配電系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)中計(jì)算、評(píng)估的準(zhǔn)確性，要對(duì)發(fā)展時(shí)間序列潮流進(jìn)行正確的分析和判斷。第二，智能配電系統(tǒng)引入很多新型設(shè)備，這些設(shè)備的引入使系統(tǒng)問(wèn)題分析規(guī)模變大，這導(dǎo)致智能配電系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)變化頻率增加，因此提供具有高速分析特點(diǎn)的動(dòng)態(tài)分析技術(shù)是確保智能配電系統(tǒng)分析工作順利進(jìn)行及分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的重要條件。第三，智能配電系統(tǒng)是區(qū)別于其他系統(tǒng)采用的交直流混合網(wǎng)絡(luò)，其中包含可控負(fù)荷、分布式電源等。針對(duì)這種情況，采用智能配電系統(tǒng)時(shí)還應(yīng)該熟練掌握相關(guān)技術(shù)和制定處理問(wèn)題的方法。

3.3設(shè)備方面技術(shù)分析

智能配電系統(tǒng)主要存在兩種新型配電設(shè)備。第一種，可輔助智能配電系統(tǒng)的裝置。例如：電力電子裝置，它可以轉(zhuǎn)換交直電流和調(diào)整直流變壓。第二種，保障智能配電系統(tǒng)良好使用性能的設(shè)備。例如：可控負(fù)荷、分布式儲(chǔ)能、分布式電源

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，智能化配電網(wǎng)有利于根據(jù)地區(qū)的電力資源的不同而合理調(diào)配電力，保證電力資源的利用效率達(dá)到最大化，然而目前我國(guó)的智能化配電網(wǎng)發(fā)展水平尚處于提升的階段，自動(dòng)化程度不足，用戶與電網(wǎng)之間的互動(dòng)性有限。智能化

配電系統(tǒng)是整個(gè)智能化配電網(wǎng)中的重要組成部分，只有在明確其內(nèi)部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的情況下，充分發(fā)揮其技術(shù)特點(diǎn)，才能促進(jìn)我國(guó)智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]王成山，王丹，周越.智能配電系統(tǒng)架構(gòu)分析及技術(shù)挑戰(zhàn)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2015，09：2-9.

[2]劉順桂，黃超，朱正國(guó)，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(jì)工程，2015，10：93-95.

[3]王宇.智能配電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[J].河南科技，2013，06：111.

（上海航天804所 上海 201108）