智能配電網(wǎng)技術(shù)在配電網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用

劉 瑩，蔣林江

（國(guó)網(wǎng)廊坊供電公司，河北 廊坊 065000）

在現(xiàn)代社會(huì)，科技發(fā)展日新月異，越來越多的先進(jìn)技術(shù)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。電力作為生產(chǎn)生活中必不可少的能源，隨著各種用電設(shè)備、生產(chǎn)機(jī)械的應(yīng)用，使得社會(huì)各方面對(duì)于電力能源的需求日益增長(zhǎng)[1]。在電力系統(tǒng)中，配電網(wǎng)有著非常重要的地位，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)已經(jīng)難以適應(yīng)現(xiàn)代城市多元個(gè)性的用電需求，因此，若要保證電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量及效率，有必要將智能配電網(wǎng)規(guī)劃提上日程?，F(xiàn)階段，我國(guó)智能配電網(wǎng)技術(shù)仍舊處于發(fā)展階段，技術(shù)層面尚有較大的發(fā)展空間，通過對(duì)智能配電網(wǎng)技術(shù)的全方位研究，有助于將其在配電網(wǎng)規(guī)劃中的積極作用最大程度地發(fā)揮出來。

1 智能配電網(wǎng)概述

1.1 智能配電網(wǎng)概念及組成

智能配電網(wǎng)是一項(xiàng)高度集成的新興網(wǎng)絡(luò)，其依托高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)、先進(jìn)數(shù)字技術(shù)，將物理電網(wǎng)、傳感測(cè)量技術(shù)、通信技術(shù)、信息化技術(shù)、控制技術(shù)、設(shè)備互動(dòng)技術(shù)、決策支持系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)集成在一起[2]。智能配電網(wǎng)是智能電網(wǎng)的重要組成部分，包括三個(gè)部分，即智能表計(jì)、智能網(wǎng)絡(luò)、智能運(yùn)行。其中，智能表計(jì)起到的作用是利用高級(jí)量測(cè)體系，在網(wǎng)絡(luò)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量、收集、存儲(chǔ)、分析、雙向傳輸，賦予系統(tǒng)可觀性，為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化打好基礎(chǔ)。從智能網(wǎng)絡(luò)的層面來說，其他形式的智能能源網(wǎng)將是其未來的發(fā)展趨勢(shì)。智能表計(jì)獲取到的量測(cè)數(shù)據(jù)為智能運(yùn)行提供了計(jì)算、分析的功能支持。智能決策用于統(tǒng)一控制智能配電網(wǎng)，以此來增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，促使運(yùn)行效率得到進(jìn)一步優(yōu)化，切實(shí)滿足個(gè)性化的商業(yè)需求。智能運(yùn)行是智能配電網(wǎng)的核心部分，技術(shù)難度較大，所以輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)二者的功能需求存在差異，智能配電網(wǎng)可以通過與用戶互動(dòng)的方式，衍生出諸多全新產(chǎn)品、配套服務(wù)，能夠產(chǎn)生極大的商業(yè)價(jià)值。

1.2 配電網(wǎng)規(guī)劃思路

中低壓配電網(wǎng)規(guī)劃編制年限應(yīng)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展規(guī)劃相一致，一般為近期（五年）、中期（十年），必要時(shí)開展遠(yuǎn)期（十五年以上）規(guī)劃。中低壓配電網(wǎng)主要開展近期規(guī)劃，對(duì)現(xiàn)狀及問題進(jìn)行分析，提出規(guī)劃解決方案。其中電力電量預(yù)測(cè)是制定規(guī)劃方案的重要依據(jù)，可采取以下方法：（1）以國(guó)家經(jīng)濟(jì)行業(yè)出發(fā)，對(duì)不同部門進(jìn)行劃分，經(jīng)估算，獲取總用電量。（2）在區(qū)域內(nèi)，分別統(tǒng)計(jì)高、低用電量用戶，相加后獲取總用電量。（3）借助彈性系數(shù)法、平均增長(zhǎng)法、負(fù)荷密度法等方法，估算區(qū)域內(nèi)的用電情況。同時(shí)，負(fù)荷預(yù)測(cè)應(yīng)考慮用戶終端用電方式和負(fù)荷特性變化，深入分析分布式電源以及電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能裝置等新型負(fù)荷接入對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的影響。

2 智能配電網(wǎng)供電可靠性的主要影響因素

2.1 網(wǎng)架可靠性

網(wǎng)架可靠性是指電網(wǎng)網(wǎng)架中設(shè)備和線路的可靠性，主要包括配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、配電設(shè)備類型、設(shè)備連接方式等方面。配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)直接決定了配電網(wǎng)的供電可靠性，主要涉及線路類型、聯(lián)絡(luò)方式、接地點(diǎn)和支路數(shù)目等。其中，線路類型和聯(lián)絡(luò)方式?jīng)Q定了配電網(wǎng)的供電范圍，接地點(diǎn)和支路數(shù)目直接決定了配電網(wǎng)中發(fā)生故障時(shí)的隔離時(shí)間[3]。

2.2 負(fù)荷轉(zhuǎn)供能力

負(fù)荷轉(zhuǎn)供能力是指在電力需求高峰期用戶能否快速轉(zhuǎn)供到其他電源點(diǎn)、減少停電損失的能力，包括負(fù)荷容量和用戶數(shù)量?jī)煞矫鎇4]。由于影響用戶停電損失的因素比較多，而且停電時(shí)間較長(zhǎng)，因此在采用傳統(tǒng)配電網(wǎng)進(jìn)行故障隔離時(shí)，需要根據(jù)具體情況確定是否采取轉(zhuǎn)移負(fù)荷的方式，同時(shí)也需要配合使用配電網(wǎng)中的各種負(fù)荷轉(zhuǎn)供裝置。

2.3 故障快速隔離及自愈恢復(fù)能力

故障快速隔離及自愈恢復(fù)是指當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，能夠在不影響用戶正常供電的情況下，迅速切除故障元件，并通過饋線自動(dòng)化設(shè)備對(duì)停電范圍進(jìn)行控制，從而避免大規(guī)模停電，可實(shí)現(xiàn)“停電不失供”“即發(fā)即用”“先復(fù)電后停電”等目標(biāo)。

3 配電網(wǎng)的現(xiàn)狀與存在的問題

3.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的問題

隨著全國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，對(duì)各地方中壓網(wǎng)架水平提出了更高要求，但部分地區(qū)仍存在以下問題：電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較薄弱，接線方式以單輻射為主，導(dǎo)致不具備故障轉(zhuǎn)供能力；存在非典型接線模式的線路或聯(lián)絡(luò)點(diǎn)設(shè)置不合理，導(dǎo)致電網(wǎng)運(yùn)行存在較大風(fēng)險(xiǎn)；中壓平均供電半徑過長(zhǎng)，有的還存在迂回供電，用戶電壓質(zhì)量差；部分線路N-1 通過率較低，而且分段嚴(yán)重不足，自動(dòng)化自愈水平較低，導(dǎo)致故障時(shí)無法自動(dòng)隔離故障、轉(zhuǎn)供負(fù)荷。

3.2 負(fù)荷供應(yīng)能力的問題

城鎮(zhèn)化發(fā)展迅速，用電量、用戶數(shù)量顯著提升，要求中低壓配電網(wǎng)也隨之?dāng)U張，確保能夠滿足供電需求[5]。這將導(dǎo)致中壓線路供電范圍較廣、供電區(qū)域密度較高、裝載容量較高，影響到電網(wǎng)整體負(fù)荷供應(yīng)能力。另外，電量的迅速增長(zhǎng)、電源點(diǎn)與負(fù)荷中心存在偏離等問題，也會(huì)導(dǎo)致公共配電網(wǎng)運(yùn)行出現(xiàn)重過載、低電壓?jiǎn)栴}。同時(shí)農(nóng)網(wǎng)地區(qū)由于供電面積較大，負(fù)荷較分散，電源點(diǎn)較少，導(dǎo)致臺(tái)區(qū)供電半徑較大，電壓偏低，嚴(yán)重影響用戶供電質(zhì)量與體驗(yàn)。大量分布式電源接入造成的影響。近年來，大量分布式光伏的并網(wǎng)接入使配電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)與運(yùn)營(yíng)更加復(fù)雜。因?yàn)榉植际焦夥膶?shí)際安裝位置具備不明確性，且其輸出功率也較為隨機(jī)，這對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行存在一定影響，也加大了預(yù)測(cè)電力負(fù)荷的困難程度。同時(shí)，分布式光伏的接入位置如果不科學(xué)，便會(huì)造成配電網(wǎng)的電力設(shè)備使用效率降低。

4 智能配電網(wǎng)技術(shù)在配電網(wǎng)規(guī)劃中的實(shí)踐應(yīng)用

智能配電網(wǎng)主要是依托電子終端，將獨(dú)立用戶、用戶、電網(wǎng)公司之間緊密連接起來，使三者可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到實(shí)時(shí)、高速讀取電力數(shù)據(jù)的作用，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)多用途數(shù)字交互，比如電力、電信、電視、智能家電控制等。智能配電網(wǎng)通過整合系統(tǒng)數(shù)據(jù)，促使中央電力體系的集成功能得到最大程度的發(fā)揮，對(duì)臨界負(fù)荷進(jìn)行有效保護(hù)，令各種電源、客戶終端、電網(wǎng)三者無縫互聯(lián)，提升電網(wǎng)管理效能，打造互動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的電網(wǎng)模式，大大提升了電網(wǎng)的可靠性、可用性。

4.1 分布式能源發(fā)電技術(shù)

隨著時(shí)代的發(fā)展，人們對(duì)電力的需求越來越大，傳統(tǒng)能源已經(jīng)無法適應(yīng)新形勢(shì)的發(fā)展，因此在配電網(wǎng)規(guī)劃中引入分布式能源發(fā)電技術(shù)是非常必要的。作為一項(xiàng)新興的創(chuàng)新型基礎(chǔ)發(fā)電方式，其工作原理十分簡(jiǎn)單，只需要將不同功能的模塊進(jìn)行自由組合，通過網(wǎng)絡(luò)連接的方式，對(duì)能源發(fā)電能耗實(shí)施合理分配，就能促使技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)最大程度地發(fā)揮出來。在這個(gè)過程中，需要嚴(yán)格控制好發(fā)電功率，因?yàn)槊總€(gè)地區(qū)的供電情況都不一樣，所以還需要根據(jù)實(shí)際情況，靈活調(diào)整分布式電源的發(fā)電功率，確保配電網(wǎng)的運(yùn)行參數(shù)一直保持在合理范圍內(nèi)，從而保障供電的可靠性、安全性。分布式發(fā)電技術(shù)有很多種，包括太陽能、生物能、海洋能等，其電能產(chǎn)生過程有著極高的清潔度，可有效解決傳統(tǒng)能源利用中的工藝轉(zhuǎn)換問題，有助于降低礦物燃料用量。利用配電網(wǎng)絡(luò)，還能夠?qū)ε渚W(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行有效的監(jiān)控，將測(cè)量、運(yùn)行集成在一起，大大提升了配電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，有效防止電網(wǎng)運(yùn)行能耗過高、輸電路負(fù)荷過大的情況發(fā)生。

4.2 配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)

以數(shù)控方面的先進(jìn)理論為基礎(chǔ)，智能配電網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)自愈控制，針對(duì)配電網(wǎng)中的檢修維護(hù)區(qū)域、故障多發(fā)區(qū)域，通過建立自動(dòng)判定算法，依托技術(shù)體系內(nèi)的用戶服務(wù)模塊，分別從技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性兩個(gè)層面入手，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，將評(píng)價(jià)結(jié)果作為判斷配電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量的依據(jù)，從而準(zhǔn)確識(shí)別出潛在的安全隱患。管理人員需要根據(jù)各個(gè)區(qū)域的具體功能，針對(duì)性采取控制措施，持續(xù)優(yōu)化改進(jìn)配電網(wǎng)運(yùn)行過程，力求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、故障自愈，讓電力要素進(jìn)行有效互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電力的節(jié)能增效。另外，將自愈控制技術(shù)引入配電網(wǎng)規(guī)劃中，還應(yīng)著重關(guān)注下列幾項(xiàng)問題：其一，對(duì)開關(guān)裝置、終端設(shè)備實(shí)施智能化改造，在配電網(wǎng)的運(yùn)行中，智能開關(guān)有著非常重要的作用，不僅具備自動(dòng)控制、故障診斷的功能，還支持在線監(jiān)測(cè)，在運(yùn)行過程中可以省略維修操作，為網(wǎng)絡(luò)虛擬終端的遠(yuǎn)程系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)接口；令配電終端設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)及自動(dòng)化識(shí)別，保證供電的不中斷。在電磁兼容性、復(fù)雜野外環(huán)境方面具有很強(qiáng)的普適性，能夠很好地適應(yīng)通信協(xié)議和多種不同的方式，并具有遠(yuǎn)程自我診斷和維修的能力。其二，智能配電網(wǎng)供電模式要達(dá)到高效連接，并集成分布式發(fā)電、電力靈活調(diào)度。保證配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的安全靈活性，使其在正常工作狀態(tài)下，不僅能夠?qū)Y(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，而且可以在故障控制過程中迅速實(shí)現(xiàn)重構(gòu)。其三，通信網(wǎng)絡(luò)的性能質(zhì)量需要具有安全、可靠的特性，智能配電網(wǎng)主要是通過控制中心后臺(tái)，對(duì)功能進(jìn)行優(yōu)化，而遠(yuǎn)程操縱的分析也是以這種方式來完成的，這就對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性以及通信速度、信息處理能力有了更高的要求。

4.3 配電自動(dòng)化技術(shù)

在配電網(wǎng)規(guī)劃中，積極引入配電自動(dòng)化技術(shù)，有助于全面分析區(qū)域用電情況，從而科學(xué)規(guī)劃區(qū)域智能化配電方案。在此期間，有關(guān)部門必須全面調(diào)研配電網(wǎng)的管理模式、運(yùn)行模式，以調(diào)研結(jié)果為依據(jù)，以保證用戶正常用電為基本原則，進(jìn)一步完善智能配電網(wǎng)，不斷提高配電網(wǎng)規(guī)劃的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使智能配電網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用效益最大化。與此同時(shí)，在設(shè)計(jì)配電網(wǎng)規(guī)劃方案的過程中，應(yīng)高度重視改進(jìn)電力系統(tǒng)缺陷，加大質(zhì)量性能調(diào)控力度，圍繞電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行建立長(zhǎng)效管理機(jī)制，以配電主站為基礎(chǔ)，依托通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建立網(wǎng)絡(luò)模型，這樣就能遠(yuǎn)程控制配電網(wǎng)運(yùn)行，利用配電自動(dòng)化技術(shù)將采集到的數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)傳遞給控制中心。配電子站位于智能電表系統(tǒng)層級(jí)的中間，起到的作用是收集、傳輸數(shù)據(jù)信息。由于通信網(wǎng)絡(luò)的適用性較強(qiáng)，只需要在用戶的用電設(shè)備終端安裝配電終端，就能對(duì)各種類型的區(qū)域進(jìn)行組網(wǎng)，充分利用通信網(wǎng)絡(luò)骨干架構(gòu)中雙份設(shè)置的路由和電源，確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)的全面性、真實(shí)性。

4.4 配電網(wǎng)測(cè)量技術(shù)

配電網(wǎng)測(cè)量技術(shù)是配電網(wǎng)規(guī)劃中的關(guān)鍵技術(shù)之一，利用各種測(cè)量裝備，對(duì)配網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行收集和分析，從而避免了由于傳統(tǒng)的人工測(cè)量而帶來的誤差問題，工作人員通過對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)性分析，就能實(shí)時(shí)掌握配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，為進(jìn)行配網(wǎng)規(guī)劃數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。除此之外，利用參數(shù)測(cè)量技術(shù)還能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏電、竊電的現(xiàn)象，既就避免電力企業(yè)遭受經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也可以用于估算電網(wǎng)功耗，從而合理地計(jì)算電費(fèi)。以往，多采用電磁表對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)測(cè)量及計(jì)算，存在著測(cè)量精度不高、數(shù)據(jù)反饋不及時(shí)等問題，無法適應(yīng)智能化配電網(wǎng)的發(fā)展。若要有效解決這一問題，必須要積極引進(jìn)先進(jìn)的配電網(wǎng)參數(shù)測(cè)量技術(shù)，通過對(duì)同一固定時(shí)間段的電量展開深入分析，讓配電網(wǎng)相關(guān)部門可以對(duì)功耗問題有一個(gè)準(zhǔn)確的把握，提高信息利用率，給用戶提供優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)，有效簡(jiǎn)化峰值電費(fèi)計(jì)算，減少民事糾紛發(fā)生的可能性，提高測(cè)量結(jié)果的精度。

4.5 微電網(wǎng)技術(shù)

加強(qiáng)對(duì)供電網(wǎng)格優(yōu)化劃分的中壓配電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，可全面提升我國(guó)電力企業(yè)的中壓配電網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)的整體水平。微電網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，有效地保證了在不改變?cè)须娏ο到y(tǒng)的情況下，分布式發(fā)電的大量接入與傳統(tǒng)的保護(hù)控制模式不發(fā)生沖突。一是微電網(wǎng)僅與公用網(wǎng)相連，從而可以防止多個(gè)分散的電力供應(yīng)進(jìn)入主網(wǎng)。二是由于微電網(wǎng)中的分布式電力系統(tǒng)，其主要作用是對(duì)地區(qū)內(nèi)的負(fù)載進(jìn)行供電，而不會(huì)向外界傳輸較少的電力，因此，電網(wǎng)仍能保持“即接即忘”的方式，而不受電力輸出的影響。微電網(wǎng)技術(shù)能夠充分利用分布式發(fā)電和存儲(chǔ)設(shè)備的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的需求管理，從而提高電力系統(tǒng)的可靠性。

5 結(jié)語

智能配電網(wǎng)具有可靠性高、功能完善、運(yùn)行靈活、故障處理速度快等優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)的配電網(wǎng)相比，不僅能提高供電可靠性，還能縮短停電時(shí)間，減少故障損失和用戶停電時(shí)間成本，具有顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和推廣應(yīng)用價(jià)值。智能配電網(wǎng)的推廣應(yīng)用，對(duì)于提升供電可靠率具有十分重要的意義。一方面，可以在配電自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)不完備的情況下，快速恢復(fù)正常供電；另一方面，可以解決電網(wǎng)事故下供電恢復(fù)難、配電網(wǎng)自愈可靠性低的問題。隨著配電網(wǎng)自動(dòng)化程度的不斷提高，智能配電網(wǎng)將得到更廣泛的應(yīng)用和推廣。