智能配電網(wǎng)與配電自動化的研究

朱文濤

（國網(wǎng)新余供電公司，江西 新余 336500）

0 引 言

隨著人們用電需求的日益增長，智能化配電網(wǎng)與配電自動化技術(shù)成為未來的發(fā)展趨勢。智能化配電網(wǎng)因其自身的特殊配電優(yōu)勢，帶動了整個電力市場的技術(shù)發(fā)展與進步。本文在簡要概述智能配電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，探討其與配電自動化技術(shù)的相互聯(lián)系，并分析其發(fā)展方式，以保障我國智能配電網(wǎng)與配電自動化技術(shù)的發(fā)展[1]。

1 智能配電網(wǎng)概述

智能配電網(wǎng)是指配電網(wǎng)的智能化，一般是基于高速、雙向、一體化的通信網(wǎng)絡(luò)，通過相關(guān)測量、傳感技術(shù)、控制方法、設(shè)備技術(shù)和支撐技術(shù)，達到配電網(wǎng)安全、經(jīng)濟、可靠、高效的目標(biāo)。智能配電網(wǎng)具有很多優(yōu)點，如激勵、自愈、能夠抵御攻擊、允許多種形式接入以及提高資產(chǎn)的最優(yōu)效率等，能夠滿足目前人們對電力的需求[2]。

2 配電自動化技術(shù)概述

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，智能配電網(wǎng)對配電自動化技術(shù)的要求逐漸增高，因此需要大力發(fā)展配電自動化技術(shù)。從目前智能配電網(wǎng)與配電自動化技術(shù)結(jié)合的現(xiàn)狀出發(fā)，提出實現(xiàn)技術(shù)整合方案。這需要將原來的有關(guān)技術(shù)進行再細(xì)分，理解各種技術(shù)的功能，按等級劃分技術(shù)范疇，設(shè)立相應(yīng)的行政機構(gòu)。隨著電力市場的不斷發(fā)展，配電自動化技術(shù)的發(fā)展越來越受到智能配電網(wǎng)的重視，需要有針對性地提高配電自動化技術(shù)水平。

如圖1所示，配電網(wǎng)自動化是基于計算機技術(shù)，通過與通信技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)相融合，對電力網(wǎng)絡(luò)的總體布局、電力網(wǎng)絡(luò)的運行狀況和電力用戶的數(shù)據(jù)采集、分析、處理進行實時監(jiān)測和管理，從而形成1個完整的自動控制體系。在建設(shè)自動化系統(tǒng)的過程中，通過對電力系統(tǒng)的自動控制，提高智能配電網(wǎng)智能化程度，實現(xiàn)管理監(jiān)控信息化和自動化，以滿足用戶對電力的需求。

圖1 智能配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

配電網(wǎng)自動化技術(shù)包括饋線自動化（Feeder Automation，F(xiàn)A）、變電所自動化（Substation Automition，SA）、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）這3大技術(shù)，由此構(gòu)成分布式控制技術(shù)。在智能配電網(wǎng)的規(guī)劃和設(shè)計中，可以有效維護配電網(wǎng)絡(luò)、管理配電網(wǎng)設(shè)備機械能、及時檢修電力系統(tǒng)以及制定故障應(yīng)急方案，從而有效優(yōu)化配電網(wǎng)功能，同時實現(xiàn)對客戶數(shù)據(jù)的管理和自動整理。

隨著電力市場的不斷發(fā)展，配電網(wǎng)的智能配電系統(tǒng)融入了配電自動化技術(shù)。從智能配電網(wǎng)的角度來說，它包含了更多技術(shù)，同時技術(shù)水平更高。在配電網(wǎng)運營中，二次技術(shù)包括配電網(wǎng)自動化技術(shù)。在智能配電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，為提高其運行能力，需引入各種先進技術(shù)。智能配電網(wǎng)能夠減少電力市場的運營費用，降低電力系統(tǒng)的投資成本，有效優(yōu)化配電網(wǎng)各項性能，減輕人工勞動壓力。因此，發(fā)展智能配電網(wǎng)必須重視技術(shù)層面的提高和各個技術(shù)層次之間的有機融合[3]。

3 智能配電網(wǎng)的自動化技術(shù)特征

3.1 自愈性

智能化電網(wǎng)的一個突出特征是它強大的自我修復(fù)能力，能夠有效保障供電的安全性和穩(wěn)定性。在智能化電力系統(tǒng)中，將通信技術(shù)和自動化技術(shù)相結(jié)合，能夠及時獲得電網(wǎng)運行的工作狀態(tài)，實時監(jiān)督和管理電網(wǎng)。通過建立網(wǎng)絡(luò)全景圖，員工可以及時定位系統(tǒng)缺陷，排除存在的各種隱患。此外，在出現(xiàn)故障后，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和電流的改變情況進行合理分析，為員工在緊急情況下進行應(yīng)急處理提供依據(jù)，有效解決傳統(tǒng)的網(wǎng)管缺陷，提高電網(wǎng)的安全性。

3.2 兼容性

當(dāng)前，新能源的開發(fā)與應(yīng)用已經(jīng)成為人們的日常選擇。但是，新能源電力大規(guī)模的發(fā)展，對原有的電力系統(tǒng)也帶來了一系列沖擊與挑戰(zhàn)。例如：由于電流反向引起電壓和頻率偏差，導(dǎo)致電力質(zhì)量存在問題；風(fēng)電、光電功率的不穩(wěn)定會加大負(fù)荷預(yù)測與管理的難度；由于功率器件的廣泛應(yīng)用，會出現(xiàn)電網(wǎng)中的諧波干擾問題。智能配電網(wǎng)具有良好的兼容性，通過將風(fēng)電、水電、太陽能以及儲能等進行科學(xué)結(jié)合，解決各種電力孤島問題，加快新能源的發(fā)展，有效避免棄風(fēng)、棄光、棄水現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)電力系統(tǒng)中存在功率不足或功率過剩問題時，可通過智能電網(wǎng)進行調(diào)整和自動響應(yīng)，實現(xiàn)合理的電力分配和調(diào)度。智能配電網(wǎng)還可以有效降低諧波對電力系統(tǒng)的影響，完善電力系統(tǒng)的運行性能和可靠性[4]。

4 配電網(wǎng)發(fā)展情況綜述

4.1 配電自動化應(yīng)用范圍較小

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，電力公司的配電工作能力隨之提升。目前國內(nèi)的配電工作發(fā)展仍處于較低水平，嚴(yán)重制約了供電系統(tǒng)的發(fā)展。我國電力系統(tǒng)的發(fā)展時間尚短，有關(guān)的管理制度尚不健全，且對電力系統(tǒng)的安全管理不夠重視，導(dǎo)致電力系統(tǒng)中各種故障頻發(fā)，嚴(yán)重制約著電力系統(tǒng)的使用。雖然遠程通信技術(shù)已成為國內(nèi)電網(wǎng)智能化和自動化技術(shù)的一個主要組成部分，但是國內(nèi)目前還沒有普遍采用這種技術(shù)。一般情況下，局部范圍內(nèi)的配電工作更多用于近距離通信技術(shù)，使得配電自動化技術(shù)并未被大規(guī)模應(yīng)用[5]。

4.2 配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中存在問題

根據(jù)目前國內(nèi)的電力領(lǐng)域發(fā)展?fàn)顩r，配電網(wǎng)網(wǎng)架在國內(nèi)的配電網(wǎng)中發(fā)展較慢。從資金投入上來說，配電網(wǎng)投資力度較小，同時缺乏技術(shù)和財力，使得許多地方存在網(wǎng)架建設(shè)不完善、結(jié)構(gòu)不合理的情況，直接影響配電網(wǎng)的網(wǎng)架負(fù)荷能力。如果長期使用這樣的配電網(wǎng)網(wǎng)架，可能會出現(xiàn)局部限電和停電的危險，影響正常的供電活動。配電網(wǎng)網(wǎng)架的施工水準(zhǔn)太低，會對網(wǎng)絡(luò)的連接度造成不利影響。目前，國內(nèi)的電力系統(tǒng)普遍采用的是單輻射，造成了配電網(wǎng)供電水平不足，無法有效合理分配電力。

4.3 儲能技術(shù)應(yīng)用水平較低

從目前國際發(fā)展?fàn)顩r來看，全世界的供電發(fā)展程度并不平衡。一般而言，在電力基礎(chǔ)設(shè)施方面，發(fā)達國家的技術(shù)比較齊全，且技術(shù)比較完善，對供電智能化技術(shù)的研究比較成熟和全面。如圖2所示，智能供電系統(tǒng)中的電能存儲技術(shù)在國外已經(jīng)普及應(yīng)用，而國內(nèi)還沒有被廣泛應(yīng)用，制約了配電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展[6]。

圖2 智能配電系統(tǒng)中能量儲存系統(tǒng)

5 智能配電網(wǎng)與配電自動化

5.1 配電網(wǎng)中配電自動化技術(shù)的應(yīng)用

配電自動化技術(shù)是利用現(xiàn)代先進的信息技術(shù)和通信技術(shù)，實時掌握整個配電網(wǎng)運行中各個環(huán)節(jié)的具體情況，建立一套完整的、全自動化的智能配電網(wǎng)，并對電網(wǎng)進行全面的管理和控制，以達到對電網(wǎng)進行自動化控制的目的。在智能配電網(wǎng)中采用配電自動化技術(shù)，不僅可以提高供電的運行速度和運行質(zhì)量，還可以為供電企業(yè)的高品質(zhì)供電提供保障，有效管理和控制智能配電網(wǎng)。

5.2 智能配電網(wǎng)和配電自動化技術(shù)的關(guān)系

智能配電網(wǎng)和供電智能化技術(shù)之間密不可分，配電網(wǎng)智能化技術(shù)是目前智能配電網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。與傳統(tǒng)動力系統(tǒng)相比，智慧配電網(wǎng)是一次全新的革命。隨著智能配電網(wǎng)的日益發(fā)達，它已將各類前沿技術(shù)整合在動力系統(tǒng)上，采用融合、整合等多項技術(shù)，極大地降低了配電網(wǎng)潮流設(shè)計的運行成本，增強了配電網(wǎng)潮流設(shè)計的整體功能。智能配電網(wǎng)目前已經(jīng)完善了分布式電力的接入功能，有效促進了用電資源的進一步開發(fā)，大大提高了供電效益。智能供電則主要是在滿足用戶的需求中持續(xù)提升與改進，使客戶可以在電網(wǎng)中進行溝通交流[7]。

6 智能配電網(wǎng)與配電自動化的未來發(fā)展方向

6.1 加強技術(shù)創(chuàng)新

在電網(wǎng)開發(fā)進程中，開發(fā)用電資源必須加強技術(shù)創(chuàng)新，特別是用電技術(shù)領(lǐng)域方面，確保國家電網(wǎng)在不同時期均能及時準(zhǔn)確地提供有關(guān)能源價格的數(shù)據(jù)資料。另外，必須提高智能配電網(wǎng)中的遙感技術(shù)水平，并在此基礎(chǔ)上對配電網(wǎng)中的載波傳輸技術(shù)開展廣泛研究，以確保網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行。供電用戶需要具備多個通信手段，因此需加強對用戶配電手段的研究力度。一般情況下，為提高大負(fù)荷時的電能，用戶的配電手段應(yīng)采用低電壓配電方式和微機技術(shù)。采用這些手段能夠在無暫時性停電的情況下，利用自動技術(shù)有效調(diào)控電網(wǎng)功率分布，保障用戶用電的質(zhì)量及安全[8]。

6.2 合理運用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠使智能電力系統(tǒng)逐步走向成熟，真正達到企業(yè)低投入、高回報的目的。有效應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠保障電力系統(tǒng)運行的安全性，使配電自動化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用的效果更加明顯，及時處理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中存在的漏洞。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的幫助下，各區(qū)域管理人員可以實時掌握電網(wǎng)和整條線路。因此，利用網(wǎng)絡(luò)一體化技術(shù)可以提高電力系統(tǒng)的整體水平[9,10]。

7 結(jié) 論

在智能配電網(wǎng)潮流計算技術(shù)的開發(fā)進程中，配電自動化設(shè)計對促進和加快智能配電網(wǎng)技術(shù)的開發(fā)具有重要意義。在我國電力系統(tǒng)發(fā)展中，及時優(yōu)化調(diào)整我國供電自動化體系，利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)等領(lǐng)域的研究，為我國供電現(xiàn)代化建設(shè)做出積極貢獻，以促進我國電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，確保供電安全。