基于智能電網(wǎng)的配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃設(shè)計(jì)分析

謝依峰

（梅州市嘉安電力設(shè)計(jì)有限公司，廣東梅州 514000）

0 引言

隨著電力系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在構(gòu)建智能電網(wǎng)的大背景下，配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃設(shè)計(jì)更要融合新理念與新技術(shù)，以此推動(dòng)電力企業(yè)向現(xiàn)代化方向發(fā)展?；谥悄茈娋W(wǎng)的配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃設(shè)計(jì)，不僅能夠提升供電效率與配電效率同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)對(duì)供電與配電的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與故障診斷，從而提高供電質(zhì)量。

1 基于智能電網(wǎng)的配電網(wǎng)設(shè)計(jì)價(jià)值

1.1 能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)化監(jiān)督

智能電網(wǎng)的配電網(wǎng)設(shè)計(jì)中將電網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)融入其中，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化的同時(shí)，也能對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)督與管理，尤其是在配電網(wǎng)較為復(fù)雜且規(guī)模較大時(shí)，更能對(duì)電網(wǎng)設(shè)施的運(yùn)行進(jìn)行對(duì)比與監(jiān)測(cè)，從而保障配電網(wǎng)及智能電網(wǎng)的安全運(yùn)行。除此之外，配電網(wǎng)的信息監(jiān)管功能也能實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行的系統(tǒng)化監(jiān)督。比如在配電網(wǎng)高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，信息監(jiān)管系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娺M(jìn)行智能優(yōu)化，對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行的負(fù)荷極限進(jìn)行監(jiān)測(cè)，防止配電系統(tǒng)運(yùn)行超過(guò)荷載，實(shí)現(xiàn)高負(fù)荷運(yùn)行下的配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1.2 能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)故障預(yù)處理

在智能電網(wǎng)下配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃設(shè)計(jì)當(dāng)中添加了故障預(yù)處理方案，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)配電網(wǎng)運(yùn)行故障的處理，也能實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行安全隱患的識(shí)別與預(yù)處理。經(jīng)過(guò)配電網(wǎng)故障的預(yù)處理后，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)配電網(wǎng)的運(yùn)行與維護(hù)的有效銜接，保證在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)電力供應(yīng)，進(jìn)而保障區(qū)域配電網(wǎng)及電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1.3 能夠提高電網(wǎng)配電速度

配電網(wǎng)設(shè)計(jì)與建設(shè)規(guī)模較大，其人力、財(cái)力、物力均有較高的成本支出，尤其是對(duì)傳統(tǒng)的配電網(wǎng)進(jìn)行維護(hù)時(shí)，工作難度較大強(qiáng)度較大，且配電網(wǎng)容易受到外界因素的各種影響而產(chǎn)生故障，進(jìn)而影響了配電網(wǎng)的使用壽命與質(zhì)量。而智能電網(wǎng)下的配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃設(shè)計(jì)能夠利用電力系統(tǒng)中的資源，并發(fā)揮智能技術(shù)與配電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，使得配電質(zhì)量與配電速度有所提高。比如在智能電網(wǎng)下配電網(wǎng)可以借助計(jì)算機(jī)及智能操作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)的一體化管理與監(jiān)測(cè)，不僅能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，更能依據(jù)運(yùn)行狀態(tài)對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)度，提高智能電網(wǎng)下配電網(wǎng)的配電速度與質(zhì)量。

2 基于智能電網(wǎng)的配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃設(shè)計(jì)策略

2.1 加強(qiáng)對(duì)配電網(wǎng)技術(shù)的評(píng)估

智能電網(wǎng)下配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃設(shè)計(jì)要做好經(jīng)濟(jì)適用性以及電網(wǎng)負(fù)荷的預(yù)測(cè)與評(píng)估。以此保證配電網(wǎng)及電力系統(tǒng)能夠維持高標(biāo)準(zhǔn)高穩(wěn)定性的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量。

首先，做好配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)適用性預(yù)測(cè)與評(píng)估。經(jīng)濟(jì)適用性預(yù)測(cè)與評(píng)估是構(gòu)建智能電網(wǎng)配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃設(shè)計(jì)的前提。電力系統(tǒng)工作人員需要對(duì)智能電網(wǎng)現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在保障配電網(wǎng)供電質(zhì)量的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益最大化。經(jīng)濟(jì)適用性預(yù)測(cè)與評(píng)估主要包括對(duì)城市智能電網(wǎng)資金周轉(zhuǎn)狀況以及經(jīng)濟(jì)償還能力，在保障智能電網(wǎng)運(yùn)行資金穩(wěn)定的基礎(chǔ)上開(kāi)展配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃設(shè)計(jì)[1]。

其次，做好配電網(wǎng)設(shè)計(jì)負(fù)荷評(píng)估。電力工作人員需要對(duì)配電網(wǎng)以及智能電網(wǎng)的運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行了解與掌握。并對(duì)智能電網(wǎng)不同時(shí)間段的用電特點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估以此作為配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)相關(guān)決策部門(mén)能夠依據(jù)此類(lèi)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)智能電網(wǎng)電能使用量進(jìn)行長(zhǎng)遠(yuǎn)估算，以此確定配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃設(shè)計(jì)的負(fù)荷規(guī)模。以配電網(wǎng)設(shè)備負(fù)載率預(yù)測(cè)為例，其預(yù)測(cè)框架如圖1 所示。若配電網(wǎng)設(shè)備負(fù)載過(guò)高就會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)處于超負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)，提高了配電網(wǎng)設(shè)備及電力系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)故障的概率。因此根據(jù)預(yù)測(cè)框架做好配電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)與評(píng)估，不僅能夠提高配電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行安全，更能降低電網(wǎng)運(yùn)行與維護(hù)成本。

圖1 配電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)框架

最后，做好配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃設(shè)計(jì)與主干網(wǎng)的協(xié)調(diào)性。以城市配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃設(shè)計(jì)為例，設(shè)計(jì)人員在規(guī)劃配電網(wǎng)半徑時(shí)要將其控制在合理的范圍內(nèi)，以減少線損率對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行成本造成的影響。以城市配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償為例，城市主干網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償主要是集中補(bǔ)償，配電網(wǎng)則是分散補(bǔ)償，利用城市主干電網(wǎng)高壓對(duì)城市配電網(wǎng)進(jìn)行持續(xù)供電，能夠體現(xiàn)出供電技術(shù)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)城市配電網(wǎng)與主干電網(wǎng)的協(xié)調(diào)。

2.2 配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用

基于智能電網(wǎng)的配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃設(shè)計(jì)中，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，比如配電自動(dòng)化主站的建立配電自動(dòng)化分站的建立以及智能調(diào)度信息集成等功能為配電網(wǎng)工作人員的工作提供技術(shù)支持。

（1）配電網(wǎng)設(shè)計(jì)中的智能早報(bào)警操作功能。配電網(wǎng)工作人員可以借助此功能對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控在發(fā)現(xiàn)運(yùn)行故障或隱患時(shí)能夠進(jìn)行早報(bào)警，進(jìn)而降低配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)該功能還利用了實(shí)時(shí)調(diào)度、分布式技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)了對(duì)用戶(hù)終端和配電設(shè)備的配置，不僅能夠?qū)τ脩?hù)用電數(shù)據(jù)進(jìn)行收集與分析，滿(mǎn)足配電網(wǎng)絡(luò)通信需求，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度[2]。

（2）在智能電網(wǎng)的配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃設(shè)計(jì)當(dāng)中，可以借助配置鏈接的優(yōu)化與協(xié)調(diào)配置工作，對(duì)配電網(wǎng)的管線進(jìn)行管理。比如將配電網(wǎng)系統(tǒng)接地電阻的增加，而減少配電網(wǎng)出現(xiàn)的短路問(wèn)題，以及短路問(wèn)題帶來(lái)的不良影響。同時(shí)，在配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃設(shè)計(jì)當(dāng)中，構(gòu)建數(shù)據(jù)信息采集平臺(tái)對(duì)短路信息進(jìn)行收集與整理，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)偏離安全范圍就必須要采取應(yīng)對(duì)措施，以減少對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。

2.3 配電網(wǎng)調(diào)度優(yōu)化設(shè)計(jì)

智能電網(wǎng)下的配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃設(shè)計(jì)，更要做好配電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度，并依據(jù)不同時(shí)段的業(yè)務(wù)情況實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)互動(dòng)，主要針對(duì)分布式電源、配電網(wǎng)絡(luò)以及負(fù)荷三類(lèi)，智能電網(wǎng)下配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度設(shè)計(jì)框架如圖2 所示。而在配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃設(shè)計(jì)中對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，主要包括主動(dòng)調(diào)度優(yōu)化與被動(dòng)調(diào)度優(yōu)化兩種方式。

圖2 智能電網(wǎng)下配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度設(shè)計(jì)框架

（1）配電網(wǎng)分布式電源優(yōu)化調(diào)度。配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃設(shè)計(jì)中對(duì)分布式電源進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，主要是通過(guò)態(tài)勢(shì)感知的方式對(duì)電源狀態(tài)進(jìn)行分析，包括電源發(fā)電預(yù)測(cè)、可調(diào)裕度分析等，以此實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)對(duì)分布式電源的控制并實(shí)現(xiàn)能源的利用效率最大化，降低分布式電源對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響，提高配電網(wǎng)的穩(wěn)定性。其中態(tài)勢(shì)感知是指對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行態(tài)勢(shì)分析，包括對(duì)配電網(wǎng)自動(dòng)化管理系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、用電信息系統(tǒng)以及負(fù)荷管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，從而獲得配電網(wǎng)運(yùn)行趨勢(shì)。對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行態(tài)勢(shì)分析是對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度的基礎(chǔ)。

（2）配電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)度。在用電系統(tǒng)用電設(shè)備規(guī)模逐步增大的背景下，智能電網(wǎng)下會(huì)出現(xiàn)負(fù)荷密度不同、負(fù)荷類(lèi)型不同以及供電場(chǎng)合不同的狀況，配電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問(wèn)題的可能性也隨之增大。因此加強(qiáng)配電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與調(diào)度，對(duì)智能電網(wǎng)下配電網(wǎng)的接線模式進(jìn)行分析對(duì)其中的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。并針對(duì)優(yōu)化目標(biāo)制定短期優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)與超短期優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)，并結(jié)合針對(duì)性的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)度手段進(jìn)行控制。

（3）配電網(wǎng)負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度。智能電網(wǎng)下配電網(wǎng)的負(fù)荷特性、負(fù)荷水平等都會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行產(chǎn)生影響。因此在智能電網(wǎng)下配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃設(shè)計(jì)要對(duì)配電網(wǎng)負(fù)荷進(jìn)行分析，包括可控負(fù)荷、常規(guī)負(fù)荷以及影響負(fù)荷水平的峰谷電價(jià)以及時(shí)段等。通過(guò)對(duì)配電網(wǎng)負(fù)荷進(jìn)行分析，構(gòu)建負(fù)荷影響配電網(wǎng)運(yùn)行的模型。在對(duì)模型進(jìn)行分析時(shí)要考慮到分布式電源對(duì)負(fù)荷的影響，最終實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)下配電網(wǎng)能量產(chǎn)用相對(duì)平衡的狀態(tài)，進(jìn)一步降低電能消耗成本與用戶(hù)使用電能的成本[3]。

2.4 配電網(wǎng)監(jiān)測(cè)終端設(shè)計(jì)

智能電網(wǎng)下配電網(wǎng)監(jiān)測(cè)終端能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)中設(shè)備故障的檢測(cè)以及故障預(yù)警等功能，這同樣也是配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，不僅能夠提高故障響應(yīng)時(shí)間，同時(shí)也能及時(shí)處理配電網(wǎng)故障，提高智能電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定。

（1）確定監(jiān)測(cè)終端設(shè)計(jì)目標(biāo)。依據(jù)智能電網(wǎng)電力系統(tǒng)的功能確定監(jiān)測(cè)終端的功能與價(jià)值，以此提高監(jiān)測(cè)終端模擬量與狀態(tài)量的準(zhǔn)確性，對(duì)監(jiān)測(cè)電力設(shè)備運(yùn)行故障監(jiān)測(cè)與檢測(cè)響應(yīng)時(shí)間有提高作用，進(jìn)而做到電力系統(tǒng)管理部門(mén)能夠在第一時(shí)間了解智能電網(wǎng)系統(tǒng)中出現(xiàn)的設(shè)備問(wèn)題、運(yùn)行問(wèn)題、網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題等，降低電力安全事故的發(fā)生概率。

（2）加強(qiáng)監(jiān)測(cè)終端數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)能力。智能監(jiān)測(cè)終端具備較強(qiáng)的自動(dòng)恢復(fù)能力，對(duì)智能電網(wǎng)中電池兼容性能夠有效滿(mǎn)足。而智能終端監(jiān)測(cè)主要依靠對(duì)數(shù)據(jù)的分析與處理，因此加強(qiáng)監(jiān)測(cè)終端數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)能力，能夠提高監(jiān)測(cè)終端對(duì)智能配電網(wǎng)的適應(yīng)能力。首先智能終端要對(duì)去配電網(wǎng)的供配電設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，包括功率、電流、溫度等數(shù)據(jù)，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)或?qū)ζ溥M(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理與分析，在分析完成之后形成數(shù)據(jù)報(bào)告上傳至監(jiān)測(cè)終端[4]。

（3）智能監(jiān)測(cè)終端要具備存儲(chǔ)與生成數(shù)據(jù)報(bào)表的功能。配電網(wǎng)相關(guān)工作人員可以利用此功能生成詳細(xì)的數(shù)據(jù)日?qǐng)?bào)表與數(shù)據(jù)月報(bào)表并進(jìn)行存儲(chǔ)，為之后的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析與安全事件溯源提供數(shù)據(jù)支持。

（4）智能監(jiān)測(cè)終端同樣具備對(duì)設(shè)備的監(jiān)測(cè)功能，包括對(duì)配電網(wǎng)設(shè)備開(kāi)關(guān)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制。配電網(wǎng)工作人員可以借助此功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)中三路開(kāi)關(guān)的管控與監(jiān)測(cè)，不僅能夠發(fā)現(xiàn)三路開(kāi)關(guān)存在的異常與故障，為配電網(wǎng)的故障診斷與處理提供數(shù)據(jù)與依據(jù)。

2.5 配電網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

在智能電網(wǎng)的發(fā)展過(guò)程中，配電網(wǎng)設(shè)計(jì)一般采用電流差動(dòng)保護(hù)的方式進(jìn)行繼電保護(hù)。電流差動(dòng)保護(hù)的方式一般是在配電網(wǎng)線路兩側(cè)設(shè)置電流互感器與斷路器，兩側(cè)的設(shè)備是相互獨(dú)立運(yùn)行的，這就增加了智能配電網(wǎng)的繼電保護(hù)成本。除此之外，高電阻接地故障狀態(tài)也會(huì)影響智能配電網(wǎng)的繼電保護(hù)狀態(tài)。若其出現(xiàn)故障，就會(huì)導(dǎo)致電流差動(dòng)存在嚴(yán)重的阻滯現(xiàn)象，進(jìn)而出現(xiàn)保護(hù)拒絕動(dòng)作，提高了保護(hù)信號(hào)或保護(hù)數(shù)據(jù)信息的傳輸難度。特別是對(duì)配電網(wǎng)中長(zhǎng)線路進(jìn)行繼電保護(hù)時(shí)，盡管繼電保護(hù)響應(yīng)速度較高，但是也不能消除由于網(wǎng)絡(luò)不暢而引起的響應(yīng)延遲[5]。

因此，在智能電網(wǎng)下，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)智能配電網(wǎng)的繼電保護(hù)方案進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)。在配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃設(shè)計(jì)當(dāng)中，可以將電流差動(dòng)保護(hù)與電流速斷保護(hù)工作模式作為智能配電網(wǎng)的主要繼電保護(hù)方案，而傳統(tǒng)的電流差動(dòng)保護(hù)模式作為繼電保護(hù)備用方案，其保護(hù)控制結(jié)構(gòu)如圖3 所示。在這一繼電保護(hù)模式當(dāng)中電流差動(dòng)保護(hù)與電流速斷保護(hù)能夠做到同時(shí)輸出與運(yùn)算，進(jìn)而輸出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，減少了由于傳輸通道不通暢而出現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸延遲問(wèn)題，提高了智能配電網(wǎng)繼電保護(hù)響應(yīng)速度，保障了智能配電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

圖3 保護(hù)控制結(jié)構(gòu)

3 結(jié)語(yǔ)

隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們用電量的逐年增高。對(duì)配電網(wǎng)的要求也在逐年提高。當(dāng)前我國(guó)多地已經(jīng)構(gòu)建了智能配電網(wǎng)且收效良好。因此基于智能電網(wǎng)的配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃設(shè)計(jì)中要重視智能技術(shù)的應(yīng)用，提高電力工作人員對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)的掌握程度，并針對(duì)各地區(qū)的配電網(wǎng)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題與需要制定針對(duì)化的設(shè)計(jì)方案，降低電力企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本。