智能城市建設(shè)中智能配網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司蘇州市相城區(qū)供電分公司 趙蘇虹 戴寧迎

1 引言

在科技發(fā)展不斷進步的今天，人們越來越多地關(guān)心和重視智能城市的發(fā)展，對信息化建設(shè)成果也提出了新的要求。發(fā)展智能配網(wǎng)技術(shù)是智能城市建設(shè)的重要內(nèi)容。

2 智能配網(wǎng)技術(shù)的概述

智能配網(wǎng)技術(shù)是一種集信息與通信技術(shù)、先進傳感技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)、先進的電力工程技術(shù)于一體的新型輸配電系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)中，智能配網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用最廣泛。與常規(guī)的配網(wǎng)技術(shù)相比，智能配網(wǎng)技術(shù)具有更高的安全性、更好的自愈性、更高的資源利用率以及更高的電能質(zhì)量，可以通過大規(guī)模接入分布式能源，與客戶進行交互，可以對配網(wǎng)技術(shù)以及設(shè)備進行可視化的管理[1]。在智能配網(wǎng)建設(shè)中，要對低碳經(jīng)濟著重發(fā)展，進一步提高能源利用率，提升電力供應(yīng)質(zhì)量，保證供電穩(wěn)定性。智能配網(wǎng)技術(shù)是構(gòu)建智能電網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一般針對電力系統(tǒng)中負(fù)責(zé)電能分配的網(wǎng)絡(luò)。從目前來看，國內(nèi)配網(wǎng)技術(shù)均為35kV 以下的電網(wǎng)[2]。

3 智能城市建設(shè)中智能配網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用問題

3.1 智能配網(wǎng)建設(shè)重視程度不夠

在國內(nèi)許多城市中，對于智能配網(wǎng)的建設(shè)并沒有給予足夠的關(guān)注，投資方面不足，規(guī)劃、設(shè)計方面較為滯后，配網(wǎng)的設(shè)備等級偏高，對其進行的管理也缺乏足夠的技術(shù)支撐。且多以手動為主，電動為輔助的斷路器操作方式，如柱上刀閘、接地刀閘等均屬于手動操作，很難以達(dá)到遠(yuǎn)程控制。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，僅有6.7%的配網(wǎng)能夠達(dá)到自動化程度[3]。

在一些經(jīng)濟發(fā)展相對滯后的城市和區(qū)域，設(shè)備基本為手動操作，配網(wǎng)設(shè)備的工作條件苛刻，電控操作結(jié)構(gòu)為敞開式，很可能會出現(xiàn)氧化的情況，甚至?xí)霈F(xiàn)機構(gòu)卡塞等問題。

3.2 智能配網(wǎng)通信平臺發(fā)展不完善

我國的配網(wǎng)中出現(xiàn)了大量的、沒有規(guī)律可循的情況，這就要求科學(xué)合理地配置配網(wǎng)自動化設(shè)備的控制終端，根據(jù)需求配置與采集控制終端相適應(yīng)的配置參數(shù)，達(dá)到終端設(shè)備與智能配網(wǎng)系統(tǒng)進行聯(lián)網(wǎng)和通訊的目標(biāo)。GPRS 等無線通信方式，或光纖等有線通信方式，基本構(gòu)成了終端采集的主要通信方式。這種方法不能滿足配網(wǎng)自動化建設(shè)的需要。若將各種方法組合在一起，將提高通道建設(shè)和管理的難度，不利于智能城市的建設(shè)與發(fā)展。

3.3 智能配網(wǎng)電源的配置過于復(fù)雜

在出現(xiàn)故障時，智能配網(wǎng)技術(shù)能夠迅速、精確地對故障地區(qū)進行位置的確定，利用遠(yuǎn)程控制方式，迅速排除障礙，確保供電，這就需要在現(xiàn)場設(shè)置一定的終端設(shè)備，并為其提供工作電源，實現(xiàn)對線路信息的實時收集。在當(dāng)前的配網(wǎng)系統(tǒng)中，一旦發(fā)生斷電，則配網(wǎng)系統(tǒng)中計算機系統(tǒng)和通信系統(tǒng)都會掉電，只能通過安裝蓄電池或者充電器的方法，才能夠確保終端設(shè)備能夠繼續(xù)工作，這將提高后續(xù)維修難度，減弱了主站的作用。

3.4 缺乏科學(xué)的管理方法

要使智能配網(wǎng)的使用效果得到最大程度的體現(xiàn)，就要求電力企業(yè)在滿足地方用電需求的前提下，做好配網(wǎng)的運營和管理。然而，有些供電公司在進行供電運作時，仍然面臨著配網(wǎng)管理不夠科學(xué)的問題，不能在電網(wǎng)的運作中達(dá)到最優(yōu)的分配，造成了電能損耗嚴(yán)重、電網(wǎng)負(fù)荷過高和用電事故頻發(fā)等問題，這些問題對廣大的客戶的用電要求造成了很大的沖擊，給電網(wǎng)的后續(xù)維護工作造成了很大的負(fù)擔(dān)[4]。

4 智慧城市建設(shè)中智能配網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

4.1 分布式智能技術(shù)

在目前的情況下，配網(wǎng)的控制方式以實現(xiàn)對故障的隔離和轉(zhuǎn)供為主，但是，這樣的控制方式過分依賴通訊通道和主站，不能對其進行有效的控制。而且，傳統(tǒng)的分段器與重合器方案，不能依靠通道進行數(shù)據(jù)的傳送。對這種情況，使用分布式智能技術(shù)可以彌補常規(guī)錯誤，可以提高故障隔離的自動化程度，保證了負(fù)荷的高度自動化的轉(zhuǎn)供，在實際應(yīng)用中，分布式智能技術(shù)具備一定的安全性和穩(wěn)定性，即使不借助通訊信道、主站等，也可以盡可能地完成數(shù)據(jù)的傳遞，還可以提高數(shù)據(jù)的傳遞效率。分布式智能技術(shù)可以為多電源電力系統(tǒng)的運作提供便利，在通信通路出現(xiàn)問題時，可以對某些特定缺陷，如短路故障等進行分離，依托電源進行轉(zhuǎn)供電，使故障部分盡快恢復(fù)到正常的供電狀態(tài)。并通過遠(yuǎn)程自動化技術(shù)，使故障得到更加高效、快速、準(zhǔn)確地分析、解決和處理，滿足了各種用戶的服務(wù)要求。

當(dāng)配網(wǎng)系統(tǒng)中的某一部分發(fā)生故障時，智能開關(guān)可以利用通信系統(tǒng)來進行判斷和辨識故障，進而有效地切斷和分離故障，而其他的非故障區(qū)則可以繼續(xù)正常工作，并對故障的影響范圍進行控制。這種方法一般適用于對平面桁架網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的故障診斷。智能分布式配電終端的檢測試驗方法、裝置以及流程如圖1所示。

圖1 智能分布式配電終端的檢測試驗方法、裝置以及流程

4.2 提升信息的處理能力

采用先進的智能配網(wǎng)技術(shù)，將寬帶無線技術(shù)和光通訊技術(shù)有機地結(jié)合起來，充分利用先進技術(shù)的優(yōu)勢，提高寬帶技術(shù)的部署靈活性，提高光通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在互相支撐的條件下，根據(jù)系統(tǒng)的級別和性質(zhì)，優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用模式。在智能配網(wǎng)技術(shù)的具體應(yīng)用中，可以結(jié)合聯(lián)絡(luò)開關(guān)、遙控操作等，展開對系統(tǒng)的全面的分析與協(xié)同，并將光纖通訊技術(shù)方式、線路故障處理方式等進行有效的控制，在能量合理收集的前提下，進行無線通信的合理處理，在實時處理的條件下，要對數(shù)據(jù)檢測技術(shù)進行嚴(yán)格的處理，采用科學(xué)的采集方式進行處理。

4.3 鞏固配網(wǎng)智能化水平

配網(wǎng)和上級調(diào)度自動化系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)是由兩種方法來生成的：一種是遠(yuǎn)程終端模式，盡管其成本較低，但其網(wǎng)絡(luò)通信流量很大，同時其穩(wěn)定性也很差；另外一種是廣域分布式收集模式，其整個配網(wǎng)的調(diào)度主站系統(tǒng)都是單獨的，具有較好的實時性，并能與上面的調(diào)度系統(tǒng)有機地結(jié)合。在國內(nèi)，為了實現(xiàn)智能配網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用，需要重視網(wǎng)絡(luò)潮流計算、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究，并將其應(yīng)用到大規(guī)模的分布式數(shù)據(jù)收集中。

4.4 拓寬管理與控制業(yè)務(wù)

在智能配網(wǎng)技術(shù)的實踐中，要擴大管理和控制的范圍，明確安全運行管理特征，在正確運用現(xiàn)場管理技術(shù)方法的前提下，推動管控業(yè)務(wù)的合理實施。目前，許多物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)都已被運用到了智能配網(wǎng)技術(shù)中，可以利用手持PDA 技術(shù)進行操作，在對物資進行科學(xué)管理的前提下，建立一種安全的生產(chǎn)工作機制，對業(yè)務(wù)進行理性的創(chuàng)新，在移動操作的條件下，控制數(shù)據(jù)流動，提高了電網(wǎng)的運行和維護工作效能，對工作機制和模式進行了優(yōu)化。

4.5 配網(wǎng)運行狀態(tài)評估與預(yù)警

在此基礎(chǔ)上，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對配網(wǎng)的運行狀況進行評價和預(yù)警，具體內(nèi)容包括：

一是對配網(wǎng)進行了系統(tǒng)的安全評估，包括系統(tǒng)的頻率，節(jié)點電壓，主變及線路負(fù)荷比率等。

二是對配網(wǎng)的供電能力進行評價，包括負(fù)荷容量和線路之間的負(fù)荷切換等。在電網(wǎng)容量無法達(dá)到負(fù)荷要求的時候，要依據(jù)負(fù)荷的重要性、產(chǎn)生的經(jīng)濟效益和歷史電壓負(fù)荷等因素來進行甩負(fù)荷。

三是對配網(wǎng)的可靠性及供電質(zhì)量進行評估，如負(fù)荷點故障率、系統(tǒng)平均停電頻率、系統(tǒng)平均停電時間、電壓合格率、電壓波動與閃變、三相不平衡度、波形畸變率、電壓偏移、頻率偏差等。

四是以線路損耗率、設(shè)備使用效益為指標(biāo)，對配電網(wǎng)經(jīng)濟性進行評價。運用該方法，對企業(yè)所面對的各種風(fēng)險進行了分類；對今后某一時期配網(wǎng)可能出現(xiàn)的風(fēng)險狀況進行預(yù)報；基于不同風(fēng)險類型辨識結(jié)果，提出了針對不同類別的防范和控制措施，為調(diào)度決策者提供依據(jù)，能夠準(zhǔn)確地識別和定位突發(fā)的和累積性風(fēng)險，并能判斷其類型，產(chǎn)生防范和預(yù)防控制方案等?；诖髷?shù)據(jù)的配電網(wǎng)運行狀態(tài)評估與預(yù)警如圖2所示。

圖2 基于大數(shù)據(jù)的配電網(wǎng)運行狀態(tài)評估與預(yù)警

4.6 進一步完善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

在未來的智能城市中，要加強對配網(wǎng)技術(shù)的開發(fā)，要加強對配網(wǎng)資金的投入，要加強對配網(wǎng)的管理。根據(jù)國網(wǎng)公司頒布的《配網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計技術(shù)導(dǎo)則》，重點解決了下列問題：

一是根據(jù)城區(qū)電力系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r和目前所面臨的主要問題，確定中長期發(fā)展規(guī)劃。二是要加強與上級電網(wǎng)的溝通與配合，進一步完善和健全電網(wǎng)的動態(tài)修訂體制。三是要在規(guī)劃、設(shè)計和安裝等方面實現(xiàn)技術(shù)規(guī)范的統(tǒng)一。四是在配網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計中，要主動吸收外國的思想與做法，進行配網(wǎng)的改革與發(fā)展。五是加強配網(wǎng)的設(shè)計與開發(fā)，提高智能配網(wǎng)建設(shè)的設(shè)計與開發(fā)水平。以此來提高智能城市的發(fā)展進程[5]。

4.7 提高智能配網(wǎng)設(shè)備水平

強化智能配網(wǎng)的建設(shè)，持續(xù)提高配網(wǎng)的自動化和智能配網(wǎng)的設(shè)備水平，這就是智能配網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵。在確保資金充足，且具備一定的條件下，持續(xù)對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，以提升智能配網(wǎng)的裝備水平，強化自動化應(yīng)用程度。需將三遙化建設(shè)進一步加強，實現(xiàn)對配網(wǎng)中出現(xiàn)的故障進行迅速地檢測與隔離，并強化配網(wǎng)結(jié)構(gòu)重組與負(fù)荷切換的能力。

4.8 使接納分布式電源的抗干擾能力加強

現(xiàn)有的配網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)既沒有接入SER，又對DER 容量和網(wǎng)點的選擇嚴(yán)格限制，嚴(yán)重影響了其在分布式電源中的推廣與應(yīng)用。而智能配網(wǎng)技術(shù)，卻是與 DER 相連接，并推行了汽車充電和使用可再生能源等能量管理概念，從而真正促進可更新能源發(fā)電的發(fā)展。

5 結(jié)語

智能配網(wǎng)技術(shù)正在發(fā)展之中，國內(nèi)的智能配網(wǎng)技術(shù)仍需進一步發(fā)展和改進，自動化程度還需要進一步提升，要主動改進配網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，為智能配網(wǎng)的自動化、智能化運轉(zhuǎn)創(chuàng)造有利的環(huán)境，提升配網(wǎng)的運轉(zhuǎn)效能，構(gòu)建優(yōu)質(zhì)的配網(wǎng)工程體系，以達(dá)到對智能配網(wǎng)技術(shù)的深度應(yīng)用。