智能電網(wǎng)在配電線路中的應(yīng)用探討

陳茜等

摘要：近年來(lái)，我國(guó)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，電力產(chǎn)業(yè)作為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重要的組成部分，對(duì)社會(huì)的正常生產(chǎn)以及人們的有序生活有著重要的作用。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，人們對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的依賴程度越來(lái)越高，同時(shí)對(duì)電網(wǎng)的電能質(zhì)量和服務(wù)水平也日漸增高。智能電網(wǎng)是世界電網(wǎng)發(fā)展的方向，同時(shí)也推動(dòng)了我國(guó)電網(wǎng)向著智能化方向邁進(jìn)。配電線路是電力系統(tǒng)與用戶的中間環(huán)節(jié)，也是電力系統(tǒng)對(duì)用戶服務(wù)水平高低與服務(wù)質(zhì)量可靠性的體現(xiàn)。隨著國(guó)家智能電網(wǎng)建設(shè)的規(guī)劃與實(shí)施，為電力企業(yè)帶來(lái)了發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)。為了確保線路配電的可靠性，促進(jìn)我國(guó)電網(wǎng)健康發(fā)展，就必須在智能電網(wǎng)方面下功夫。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng) 配電線路 配電自動(dòng)化

0 引言

智能電網(wǎng)包括智能輸電電網(wǎng)和智能配電電網(wǎng)，智能配電網(wǎng)對(duì)提高供電可靠性、優(yōu)化配電網(wǎng)運(yùn)行、提升管理水平以及提高電能質(zhì)量有著重要的意義。但是由于諸多因素的干擾，使得目前我國(guó)智能電網(wǎng)的應(yīng)用效果沒(méi)有達(dá)到最佳程度。為確保智能電網(wǎng)的應(yīng)用最佳效果以及線路配電的可靠性與安全性，就必須不斷對(duì)智能電網(wǎng)進(jìn)行研究創(chuàng)新，提高電力系統(tǒng)的服務(wù)水平，促進(jìn)我國(guó)電力行業(yè)健康發(fā)展。本文就對(duì)智能電網(wǎng)在配電線路上的應(yīng)用進(jìn)行研究分析。

1 智能電網(wǎng)及輸電概述

智能電網(wǎng)（smart power grids）實(shí)質(zhì)就是電網(wǎng)智能化，也成為“電網(wǎng)2.0”。智能電網(wǎng)在雙向高速、集成的通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，利用先進(jìn)的技術(shù)、決策系統(tǒng)以及完善的控制方法來(lái)提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性、可靠性以及高效性，其中涉及到了技術(shù)包括傳感技術(shù)和測(cè)量技術(shù)等。智能電網(wǎng)主要特點(diǎn)是自愈、激勵(lì)、抵御攻擊、允許不同發(fā)現(xiàn)形式接入等，以智能化的發(fā)展促進(jìn)資產(chǎn)和電力市場(chǎng)的高效優(yōu)化運(yùn)行。與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)以堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)支撐體系，對(duì)各種外界的干擾和攻擊做好較好的防御工作，能最大程度使清潔能源和可再生能源接入。智能電網(wǎng)通過(guò)信息技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)與電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行良好的結(jié)合，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中容易出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，避免大面積停電對(duì)人們生產(chǎn)生活帶來(lái)影響，提高了電力設(shè)備的使用效率與性能，同時(shí)降低了電能耗損，使電網(wǎng)更加高效、安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

智能電網(wǎng)主要包括智能輸電和智能配電，對(duì)智能電網(wǎng)的研究核心一直是配電和用電方面。由于我國(guó)能源分布和電力負(fù)荷不平衡，對(duì)新型能源利用率較低，如太陽(yáng)能、風(fēng)能等。因此現(xiàn)階段我國(guó)智能電網(wǎng)應(yīng)該圍繞新型清潔能源的有效利用以及對(duì)輸電網(wǎng)絡(luò)等方面的研究。電力系統(tǒng)配電線路中的智能輸電一般包括三個(gè)方面：一是智能輸電采用直流輸電和柔性交流技術(shù)充分的利用現(xiàn)有的電網(wǎng)資源，從而提高配電線路的輸送能源及其運(yùn)行的穩(wěn)定性，在對(duì)電網(wǎng)優(yōu)化的同時(shí)還降低了輸電成本。二是配電線路建立了較為完善的能源輸送及配電線路監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)，其涵蓋范圍擴(kuò)大到了全國(guó)，能及時(shí)采集電力設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)和微氣象信息，并在此基礎(chǔ)上建立了國(guó)家防災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)，全面提高了電網(wǎng)配電線路的整體輸電效率。三是建立了覆蓋全國(guó)的能源輸送通道，實(shí)現(xiàn)了“西電東送，南北互供”。

2 智能電網(wǎng)在配電線路中的應(yīng)用

2.1 智能電網(wǎng)配電線路監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)

智能電網(wǎng)配電線路在線監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)主要包括了監(jiān)測(cè)信息、通信網(wǎng)絡(luò)、線路檢測(cè)分機(jī)、國(guó)家電力總部、省級(jí)電網(wǎng)以及地方電網(wǎng)等。該系統(tǒng)綜合了多個(gè)檢測(cè)設(shè)備的功能，能及時(shí)的采集影響風(fēng)偏、絕緣子污染、舞動(dòng)、桿塔傾斜及防盜、導(dǎo)線溫度等信息。通過(guò)GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的功能向各地方電網(wǎng)中心傳輸發(fā)送所采集的信息，電網(wǎng)相關(guān)監(jiān)測(cè)技術(shù)人員對(duì)接受的信息進(jìn)行分析研究，并按照配電線路不同的智能算法對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出的不同功能。智能電網(wǎng)配電線路在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)可以對(duì)配電線路電力設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)和微氣象信息進(jìn)行全方位、全過(guò)程地監(jiān)控，系統(tǒng)中的監(jiān)測(cè)主分機(jī)能對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參量、微氣象信息和溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，主分機(jī)主要組成部分是微處理器、微氣象監(jiān)測(cè)單元、絕緣子監(jiān)測(cè)單元、電源以及GPRS通信模塊等。監(jiān)測(cè)副分機(jī)工作內(nèi)容主要是對(duì)節(jié)點(diǎn)加速度和導(dǎo)線溫度的采集和傳輸，其主要組成是溫度傳感器、加速度傳感器以及外圍電路等。智能電網(wǎng)配電線路在線監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)以智能電網(wǎng)為載體，結(jié)合GPRS無(wú)線通信技術(shù)和ZIGBEE無(wú)線網(wǎng)，突破了傳統(tǒng)配電線路在監(jiān)測(cè)過(guò)程中數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃剑鉀Q了導(dǎo)線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸和采集的問(wèn)題，確保能全面及時(shí)地解決電網(wǎng)系統(tǒng)配電線路運(yùn)行時(shí)存在的異常情況，實(shí)現(xiàn)了全過(guò)程的監(jiān)測(cè)。智能電網(wǎng)配電線路在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)提升了我國(guó)配電線路運(yùn)行的高效性、可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也推動(dòng)了我國(guó)向智能化電網(wǎng)的轉(zhuǎn)型。

2.2 智能電網(wǎng)的配電線路多功能電能表

智能電網(wǎng)的配電線路多功能電能表以智能電網(wǎng)為基礎(chǔ)，按照電能計(jì)量芯片和微處理器的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。配電線路多功能電能表結(jié)構(gòu)組成主要包括監(jiān)控與計(jì)量傳感器、電能計(jì)量芯片和RS-485轉(zhuǎn)換器以及用戶標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量設(shè)備等，電能表實(shí)現(xiàn)配電線路的計(jì)量電能、顯示參數(shù)以及計(jì)量監(jiān)控等功能，大大提高了智能電網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量。配電線路多功能電能表結(jié)構(gòu)中顯示和計(jì)量模塊主要是采用電能計(jì)量芯片采集和計(jì)量用戶消耗的電能和電氣參數(shù)，從而在微處理器中對(duì)輸入的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行計(jì)算和判斷，與此同時(shí)，微處理器的外部設(shè)備可以顯示這些電氣參數(shù)。對(duì)于該系統(tǒng)中的配電監(jiān)控模塊而言，主要是采用RS-485進(jìn)行電能參數(shù)的采集，通過(guò)分析微處理器軟件對(duì)采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行比較，判斷配電線路是否有違章用電的現(xiàn)象，這樣可以比較準(zhǔn)確、客觀的對(duì)用戶用電情況進(jìn)行監(jiān)控。配電線路多功能電能表的計(jì)量芯片一般采用AITT026A的三相電能計(jì)量芯片，因其芯片精度高、功能強(qiáng)大廣泛的應(yīng)用于智能電網(wǎng)配電線路電能計(jì)量中，可以在配電線路合相和分相狀態(tài)下對(duì)無(wú)功功率、有功功率以及視在功率等電能參數(shù)進(jìn)行精確的計(jì)量。在智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，配電線路多功能電能表不僅可以對(duì)用戶情況進(jìn)行全方位、實(shí)時(shí)的監(jiān)控，也可以對(duì)多種電氣參數(shù)進(jìn)行采集和計(jì)量，能有效的防治部分不法分子偷電的行為，使得電力系統(tǒng)用電、售電更加的合理與公平，提高了我國(guó)電力系統(tǒng)對(duì)用戶的服務(wù)質(zhì)量和水平。

2.3 智能電網(wǎng)配電線路的配電自動(dòng)化

智能電網(wǎng)配電線路的配電自動(dòng)化改造是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工程，主要包括了電網(wǎng)配電自動(dòng)化終端系統(tǒng)、主站系統(tǒng)以及子站系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)。對(duì)主站系統(tǒng)而言，主要由SCADA主站系統(tǒng)、應(yīng)用子系統(tǒng)以及配電應(yīng)用軟件子系統(tǒng)等組成。為了滿足電力系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)要求，通常情況下會(huì)對(duì)配電線路智能自動(dòng)化中關(guān)鍵系統(tǒng)的故障進(jìn)行診斷調(diào)試，使其能快速的恢復(fù)到正常功能。由于配電線路涉及面較廣，監(jiān)控設(shè)備多，難以對(duì)所有的配電線路進(jìn)行監(jiān)控，因此需要在配電線路中設(shè)置中間級(jí)，這就是配電線路的子站系統(tǒng)。子站系統(tǒng)主要功能是實(shí)現(xiàn)監(jiān)控設(shè)備、環(huán)網(wǎng)柜等的管理，更好的采集配電線路饋線監(jiān)控與數(shù)據(jù)。自動(dòng)化終端系統(tǒng)是對(duì)配電變壓器、柱上開(kāi)關(guān)等進(jìn)行監(jiān)控，結(jié)合主站、子站系統(tǒng)最大程度保證配電線路運(yùn)行的安全性、可靠性。智能電網(wǎng)配電線路的配電自動(dòng)化改造能及時(shí)的監(jiān)控配電線路的運(yùn)行狀態(tài)，提高電力調(diào)度的安全穩(wěn)定性，為配電線路走向智能化創(chuàng)造了更加優(yōu)越的條件。

3 總結(jié)

隨著我國(guó)電網(wǎng)的不斷改革與發(fā)展，智能電網(wǎng)受到了全社會(huì)的關(guān)注。我國(guó)電力部門(mén)投入了大量的人力、物力以及財(cái)力在智能電網(wǎng)建設(shè)上。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展下，我國(guó)配電線路的運(yùn)行逐漸趨于智能化，在此基礎(chǔ)上，只有不斷對(duì)智能電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，才能提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與可靠性，為國(guó)家和人們提供一個(gè)高質(zhì)量、高水平的用電環(huán)境，促進(jìn)我國(guó)電網(wǎng)智能化進(jìn)一步發(fā)展。

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