配電網智能化的相關問題分析

滕 建/中國能源建設集團新疆電力設計院有限公司

配電網智能化的相關問題分析

滕 建/中國能源建設集團新疆電力設計院有限公司

隨著科技進步以及人民生產、生活對用電需求的增大，國家電網建設朝著自動化、智能化方向發展。配電網作為電網供應鏈的終端環節，直接面向廣大用戶供電，為了滿足配電生產管理和運行需要，供電企業需要進一步推廣配電自動化，加大智能化配電網的建設力度。

智能化；配電網；特點；構成

配電網作為電網的組成部分，擔負著向用戶分配電能、供應電能的重要功能，擔負著聯系用戶與電力系統的重要任務，在電力系統中的作用不可忽視。隨著城市化、工業化進程的不斷加快，用戶對于供電的不間斷性以及供電質量的要求越來越高，當前的電力輸送設施已逐漸不能滿足電力供應的需求，并且對傳統的配電網規劃也提出了更多的要求：可靠性、環保性、線路規劃以及占地的科學性等等，配電網規劃復雜化，決策主體多元化，這些因素都迫使我們必須要優化改進配電網建設，智能化配電網應運而生。隨著現代化電子技術、計算機技術、自動化技術的發展應用，為實現智能化配電網建設提供了可靠的支持和保障，對于提高城市電力系統的安全穩定性具有十分重要的意義。

1.我國配電網現狀以及存在的問題

在我國城市建設期間，配電網規劃由于一些歷史遺留、規劃不合理等因素，導致當前城市的配電網存在一些問題，配電網架結構不夠結實，中壓變電站的單線單電和負荷過載的現象十分普遍，低壓供電的供電半徑較長，供電質量差，一些老舊設備依然存在并運行，耗損高效率低，不僅破壞城市美觀，對城市用電安全也造成很大的隱患。當前傳統配電網運行還面臨著以下幾點壓力：

1.1經濟方面的壓力

配電網事業是采用“成本加”的方式來收回投資，因此供電基礎設施的改進就意味著電價的上升，上世紀末我國進行了大規模的城鄉電網改造工程，就是通過提高電價來實現還本付息的。對于一般的輸變電工程，如果提高電價，勢必會引起用戶的不滿，并且可操作性也不強。隨著電網建設的不斷深入，高壓電、大電網的發展趨勢明顯，電網運行成本將更高，但用戶對于電價的預期水平是不變甚至是逐步降低的，因此供電企業利益的空間將會更小。

1.2峰荷方面的壓力

隨著人民生活水平的提高，各種家用電器應用也在增多，人們對于電量的需求不斷攀升，并且隨著計算機、電子設備的普及，對于不間斷用電提出了新的要求。用戶對電能的需求提高了，用電高峰負荷也隨之急劇增大，給配電網的容量帶來了很大的壓力，尤其是空調一類的高負荷電器的使用，進一步加劇了峰荷的壓力。

1.3分布式發電帶來的壓力

（1）環境的制約：隨著我們對環境問題關注度的提升，人們越來越重視生活環境的優劣，國家也傾向于大力發展綠色新能源，比如太陽能、風能、水能發電等等；另外新電力走廊的建設也需要占用大量的土地，我國的土地資源日趨緊張，因此電力開發的成本也越來越高。

（2）經濟的考慮：一般大型的電廠都距離負荷中心非常遠，而又要滿足短時峰荷，這是相當不經濟的。而分布式發電其投資小，發電方式靈活，適應性強，無數的小型發電廠并入大電網給傳統的電力系統帶來巨大的沖擊。

2.智能配電網的概念和特性

智能配電網就是在配電網的高級自動化技術的基礎上，通過應用、融合先進的測量、傳感技術、控制技術、計算機和網絡技術、信息與通信技術，且利用智能化的開關設備、配電網終端設備，在加強電網架構和雙向網絡的物理支持以及各種集成高級應用功能的可視化軟件支持下，允許可再生能源和分布式發電單元的大量介入和微網運行，鼓勵各類不同電力用戶積極參與電網互動，以實現配電網絡在正常運行狀態下完善監測、保護、控制、優化和非正常運行狀態下的自愈控制，引導用戶科學、合理用電，提高電能使用的經濟性和安全性。

與傳統配電網相比智能配電網具有以下特性：①自愈能力，即指自我預防和恢復能力，能夠實時監測及時發現、診斷和消除故障隱患；在故障情況下能夠維持系統連續運行，并通過自治修復功能盡可能恢復供電。②提升電能質量，智能配電網能實時監測并控制電能質量，

使電壓有效值和波形符合用戶的要求，既能夠保證用戶設備的正常運行并且不影響其使用壽命。③提高用電安全性，智能配電網能夠抵御自然災害、外力攻擊等，避免大面積停電，降低配電網故障對用戶的影響。④信息高度集成化，為運行管理展示全面、完整、精細的電網運營狀態信息，同時提供相應的輔助決策支持、控制實施方案和應對方案。⑤互動能力強，應用智能電表實行分時電價、動態實時電價，增加用戶的用電選擇提高用電體驗，使用戶由被動的電力消費者變為電網運行管理的積極參與者。

3.智能化配電網構成分析

3.1 配電主站

配電主站應當符合國家、行業的相關規定和要求，要具備安全可靠性、實用性、可擴展性，可以根據不同地區的配電網架結構、配電自動化基礎以及供電企業需求選擇配置合適的軟硬件系統。配電主站的基本功能包括配電SCADA 和電網分析應用，其中配電SCADA 為必備功能；電網分析應用為選配功能，可根據數據完備情況和實際需求進行選配。配電主站通過與其它應用系統的相關信息交換和業務流程交互而實現的擴展功能，包括：模型/圖形信息交互、停電管理、保電管理、雙電源管理、計劃檢修作業、供電可靠性統計、事故緊急處理和一次設備狀態監測等。配電主站與其它系統之間的互連，應采用基于IEC 61968標準的信息交換總線來實現，若有綜合數據平臺，可作為基于數據庫方式的應用系統接入信息交換總線。另外配電主站還具備智能化功能，包括：分布式電源/儲能裝置/微電網的接入和監控、配電網自愈控制、輸/配電網的協同調度、多能源互補的智能能量管理以及與智能用電系統的互動等。

3.2 終端及子站

配電終端就是用于監測和控制配電設備的裝置，主要應用于配電室、開關站、環網柜、箱式變電站、配電變壓器、線路等設備。配電網終端要采用模塊化設計，要確保其安全穩定并且具有可拓展性，要嚴格遵守《城市配電網技術導則》關于配置配電終端的要求，在功能方面，要滿足不同可靠性及接線方式一次網架的要求。

配電子站位于變電站或開關站，主要作用是集中并轉發本供電區域范圍內的配電終端的相應數據。以功能需求不同劃分為兩類，一是通信匯集型子站，主要功能是終端數據的匯集與轉發，遠程通信，監測并通報配電終端通信故障，自動診斷并維護等；二是監控功能型子站，除了具備通信匯集型子站所有功能外，其還要具備信息存貯功能，人機交互功能。

3.3 通信系統

要因地制宜從實際出發，對配電通信網絡進行設計和構建，其主要包括骨干層和接入層，分別負責連接配電主站與子站的通信網絡；配電主站、子站到終端的通信網絡。配電通信網應采用多種通信方式相結合的原則組建，具有饋線自動化需求的區域應選用光纖專網通信方式，對于實時性、可靠性要求較高的且具備遙控功能的配電終端優先采用專網通信方式，若采用公網通信方式，必須符合相關安全防護規定要求。

3.4 信息交換總線

信息交換總線應遵循IEC 61968/61970標準， 以松耦合方式實現主站和其它系統之間的信息交換。支持標準的發電、輸電、配電、用電統一融合的全CIM模型和IEC 61968消息交換模型，并可采用適配器將非標準私有協議轉換成標準協議，實現符合面向服務架構（SOA）的數據集成。

4.總結

配電網線路是城市電力系統與用戶直接聯系的重要媒介，其運行狀態直接影響著經濟效益和社會效益。隨著配電網建設的不斷發展完善，自動化、智能化的配電網已經成為未來城市配電網建設的必然發展趨勢，智能化配電網以其獨有的特性能夠為用戶提供更加安全、穩定、可靠的電力供應，因此我們應對智能化配電網進一步探討研究，并致力于擴大配電網的自動化應用范圍，這不僅是供電企業提高管理的必要之舉，更是推動社會進步的巨大貢獻。

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