智能配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究

鄺煥權(quán)

摘 要：智能技術(shù)的發(fā)展開啟了新的技術(shù)浪潮，配網(wǎng)系統(tǒng)也深受現(xiàn)代智能技術(shù)的影響，正在逐漸得以優(yōu)化、完善、發(fā)展，智能配網(wǎng)發(fā)展中涉及多重技術(shù)。本文首先簡單分析了智能配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與特征，然后探究了智能配電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：智能配電網(wǎng)；結(jié)構(gòu)；特征；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：TM73 文獻標(biāo)識碼：A

智能配網(wǎng)作為重要的現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實際運行中發(fā)揮著非常重要的作用，同傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能配網(wǎng)體現(xiàn)出多方面的優(yōu)勢功能，得益于多重技術(shù)的支持，配網(wǎng)能夠高效、安全、持續(xù)地運轉(zhuǎn)，提高供電服務(wù)水平，確保用戶安全用電。

一、智能配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與特征分析

智能配網(wǎng)是在智能化技術(shù)的支持下逐漸形成的配網(wǎng)系統(tǒng)，內(nèi)部包括以下系統(tǒng)：主站與子站系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、配網(wǎng)遠程終端等。憑借對配網(wǎng)不同環(huán)節(jié)、模塊以及設(shè)備等的智能化優(yōu)化，再配合GIS技術(shù)，達到配網(wǎng)同電力系統(tǒng)不同環(huán)節(jié)之間的協(xié)作配合，不斷地優(yōu)化配網(wǎng)的運行，當(dāng)配網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題時，能夠高效、及時地鎖定故障位置，并及時隔離、解除故障，以此為基礎(chǔ)來為用戶供應(yīng)高質(zhì)量的供電服務(wù)。能夠最大程度地實現(xiàn)用戶，供電企業(yè)與智能配網(wǎng)系統(tǒng)間的協(xié)作。

不同于普通配網(wǎng)，智能配網(wǎng)實際運行中具有以下特點：

1.安全供電。智能化研判與處理故障，控制災(zāi)害侵擾，控制用戶遭受的干擾，減少停電次數(shù)，縮短停電時間，通過微網(wǎng)系統(tǒng)達到配網(wǎng)的自愈。

2.高質(zhì)量的電能。依托于電子科技、補償技術(shù)以及在線監(jiān)測技術(shù)等，達到對電壓、無功等的控制，提高電壓質(zhì)量，確保為電氣設(shè)備提供安全、穩(wěn)定的電能支持。

3.較強的互動性。利用智能電表和用電客戶取得通信聯(lián)系，根據(jù)用戶需求提供服務(wù)，創(chuàng)設(shè)有利條件確保分布式發(fā)電模式下的用戶能及時向電網(wǎng)輸送電能，使更多用戶享受額外的服務(wù)，一切服務(wù)都圍繞客戶展開。

4.充分使用電網(wǎng)資產(chǎn)。各項電氣設(shè)備的運行狀態(tài)都能得到及時、有效地監(jiān)測，并能自動進行狀態(tài)檢修，確保電氣設(shè)備長期使用，科學(xué)控制潮流，線損以及經(jīng)濟投資等。

5.良好的兼容性。大規(guī)模的分布式發(fā)電單元、儲能設(shè)備等都被鏈接到配網(wǎng)系統(tǒng)，能夠達到同配網(wǎng)的無痕對接，達到隨時接入隨時使用，確保配網(wǎng)的安全、高效、靈活運行。

二、智能配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究

1.分布式發(fā)電與智能微網(wǎng)技術(shù)

微網(wǎng)技術(shù)是一項綜合型技術(shù)，其中主要涵蓋現(xiàn)代化電子技術(shù)、分布式發(fā)電技術(shù)、儲能技術(shù)等。組合了眾多分布式發(fā)電單元與負荷構(gòu)建一個獨立的系統(tǒng)，從而為用電客戶提供各種能源服務(wù)。通過科學(xué)地控制與管理，微網(wǎng)能夠并行運轉(zhuǎn)，或者獨立于主電網(wǎng)獨立運行，同時能達到兩類運行模式的緊密過渡與對接。其中DG為微網(wǎng)的構(gòu)建提供物理基礎(chǔ)，DG的并入能為智能電網(wǎng)帶來多方優(yōu)勢，體現(xiàn)在：確保電網(wǎng)安全供電、確保電網(wǎng)靈活地發(fā)電、增強其抗災(zāi)能力、便于啟動，良好的調(diào)峰功能，為負荷平衡創(chuàng)造有利條件，成本低，有效負荷多種場合的用電，控制輸電過程中電量的浪費與損耗。與優(yōu)勢對應(yīng)的劣勢問題必然存在，體現(xiàn)在：需要深入調(diào)整電壓、繼電保護問題，同時，短路電流以及配網(wǎng)電能質(zhì)量等都可能受到不良干擾。

隨著多種現(xiàn)代化智能技術(shù)，例如：計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、自動化技術(shù)等的發(fā)展，為微網(wǎng)的發(fā)展帶來全新的機遇，智能化微網(wǎng)逐漸形成，它具備普通網(wǎng)絡(luò)的一切功能，同時，可以集中克服一切技術(shù)難題，能夠支持未來的經(jīng)濟、社會以及環(huán)境等的良性發(fā)展。所謂的智能化微網(wǎng)事實上屬于一個智能化的信息系統(tǒng)，內(nèi)部的關(guān)聯(lián)性如圖1所示。

智能化微網(wǎng)實際運轉(zhuǎn)中具有顯著的獨立性，供應(yīng)高度安全、穩(wěn)定的電能，根據(jù)用戶需求來提供多重服務(wù)，分布式能源得以深入運用，創(chuàng)造最大的經(jīng)濟效益，帶來良好的環(huán)境效益。從某種程度上來說，智能微網(wǎng)同智能電網(wǎng)之間有著嚴(yán)密的關(guān)系，智能微網(wǎng)可以有效運用自身優(yōu)勢來支持配網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展。

2.AMI技術(shù)

自動抄表系統(tǒng)發(fā)展到一定程度后就形成了高級量測系統(tǒng)AMI，該系統(tǒng)不僅具有AMR的一切功能，同時，也被深入運用，此技術(shù)體現(xiàn)出下面的特點：測量數(shù)據(jù)雙向通信，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)信息的在線獲取，在AMI網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，測量點能夠?qū)崿F(xiàn)自動化注冊，當(dāng)系統(tǒng)有通信故障時，AMI可以再次建構(gòu)，回歸常規(guī)功能。AMI系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)包括：智能表計、回程傳輸單元、通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等。將其同配電管理系統(tǒng)有效配合，能夠全面提升配網(wǎng)的運行效率，達到資源的優(yōu)化配置。依托于AMI系統(tǒng)，能夠同現(xiàn)場設(shè)備通信，科學(xué)地估量配網(wǎng)運行狀態(tài)，積極優(yōu)化無功電壓，實現(xiàn)用戶同電網(wǎng)間的互動交流。該系統(tǒng)運用中則要迎接以下挑戰(zhàn)：AMI不同組件將的信息通信，所選通信方法，元件是否具有兼容性，能否達到各個廠商間信息采集、監(jiān)控等的妥善聯(lián)系。同時，網(wǎng)絡(luò)安全可能面臨挑戰(zhàn)，特別是數(shù)據(jù)信息的秘密性、實用性等。

3.配網(wǎng)快速仿真與模擬技術(shù)

該技術(shù)的運用能夠最大程度上輔助配網(wǎng)自愈，具體體現(xiàn)為：自我適應(yīng)性保護，自動化鎖定配網(wǎng)故障位置，同時，也具備網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)與無功控制類似的功能。其中仿真技術(shù)則主要負責(zé)科學(xué)評估配網(wǎng)狀態(tài)，優(yōu)化配網(wǎng)潮流、預(yù)測負荷，所涉及的建模工具有：發(fā)電模型、負荷模型、網(wǎng)絡(luò)拓撲分析等。該技術(shù)的主體結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

依托于實時軟件平臺，以及數(shù)據(jù)分析模型、多種高端預(yù)測技術(shù)扥，通過參照配網(wǎng)的框架結(jié)構(gòu)、運行狀態(tài)等達到對配網(wǎng)狀態(tài)的客觀化、精準(zhǔn)化評估，同時，能適時地優(yōu)化配網(wǎng)的運行，并科學(xué)預(yù)測出配網(wǎng)中可能出現(xiàn)的風(fēng)險，從而為運維人員的運維工作提供合理依據(jù)，達到配網(wǎng)故障的自我恢復(fù)和愈合的目標(biāo)。

4.配網(wǎng)自愈控制

在高端的數(shù)據(jù)原理、控制原理基礎(chǔ)上所創(chuàng)建形成的自動判別算法，該算法適合用于配網(wǎng)薄弱區(qū)段、故障區(qū)段、檢修區(qū)等區(qū)位。能夠從多個維度、多個角度對配網(wǎng)的運行水平進行評價，例如：電能質(zhì)量、經(jīng)濟性、穩(wěn)定性、兼容性等。同時，也能有效執(zhí)行不同區(qū)域的控制方案，提高配網(wǎng)運行質(zhì)量，達到自愈控制的目標(biāo)，創(chuàng)造一個安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟、環(huán)保的供電服務(wù)環(huán)境。要想達到配網(wǎng)自愈就要達到具體標(biāo)準(zhǔn)：

第一，配置了多項智能化開關(guān)以及配電終端。智能開關(guān)安全穩(wěn)定，性能較高，同時，能夠進行在線監(jiān)測，能靈活適應(yīng)環(huán)境，自行診斷故障。有效適應(yīng)多種通信模式，能夠進行遠距離診斷與維護，各類配電終端能夠進行遠距離遙測、控制、通信等。

第二，多電源支持，拓撲結(jié)構(gòu)安全、靈動。智能化配網(wǎng)要盡量達到手拉手供電，同時具有兼容分布式發(fā)電功能，良好的調(diào)度功能，要確保網(wǎng)架穩(wěn)定、安全、靈活，要不斷優(yōu)化拓撲結(jié)構(gòu)。

第三，安全穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)。必須確保配網(wǎng)安全、穩(wěn)定，這樣才能確保通信網(wǎng)絡(luò)受破壞時，啟動新的通信網(wǎng)絡(luò)，達到安全運行的目標(biāo)。

智能配網(wǎng)自愈與優(yōu)化控制系統(tǒng)主要體現(xiàn)出下面的運行優(yōu)勢：全面提升配網(wǎng)的自動化水平，安全持續(xù)地測試出配網(wǎng)運行狀態(tài)，不斷優(yōu)化運行達到自愈，實際運行中體現(xiàn)出巨大的經(jīng)濟社會效益。

結(jié)語

智能配電網(wǎng)是現(xiàn)代智能技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，智能配網(wǎng)實際運行中需要各種現(xiàn)代化智能技術(shù)的支持。配網(wǎng)的安全運轉(zhuǎn)關(guān)系到整個電力系統(tǒng)的安全，關(guān)系到經(jīng)濟與社會的發(fā)展，必須加大配網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)力度，提高配網(wǎng)的運行水平。

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