智能電網配電的應用研究

王龍飛

【摘 要】隨著科技的發展，居民和企業對用電質量要求與日俱增，保持對用戶的持續供電，以及對如停電等突發狀況的迅速處理，使配網自動化成為當今需求。論文從配電網自動化技術、高級配電自動化技術及配電自動化系統的建設實現了智能電網配電的應用研究工作。配電設備及系統耦合現代通信技術、先進電子技術、計算機網絡技術的應用研究已成為配網自動化的重要發展方向。

【Abstract】With the development of science and technology， the demand for power quality of residents and enterprises is increasing day by day. Maintaining the continuous power supply to users， and dealing with unexpected situations such as power outages， making distribution automation have become the current demands. Based on the automation technology of power distribution network， the automation technology of advanced power distribution and the construction of power distribution automation system ， the application research of intelligent power grid distribution is realized. The application research of distribution equipment， system coupling modern communication technology， advanced electronic technology and computer network technology has become an important development direction.

【關鍵詞】智能電網；電網調度；配電自動化

【Keywords】intelligent grid； power grid dispatching； distribution automation

【中圖分類號】TM76 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）08-0156-02

1 配電網自動化技術概述

1.1 智能電網

SDG（全稱為Smart Distribution Grid）系統是一種新型的配電系統，其技術優勢在于引入了傳感技術、測控技術、計算機和通信技術等前沿的新興技術，將最新電力工程技術與傳統技術進行融合。SDG系統能夠接受分布式電源DER（全稱為Distribute Electric Resource）的全方位嵌入，從而可以表現出更加安全、可靠的性能，從而提供更為優良的電力服務。同時，該系統能夠提供與用戶之間的雙向交互，可根據用戶制定個性化服務，更具靈活性與智能型[1]。SDG配電網絡作為電力系統未來發展的一個主要趨勢，主要體現以下幾個方面優勢：①具有更高的穩定性，具有更強的抵御自然災害和人為破壞的能力。②具有一定的自愈能力，在向用戶持續供電時能及時檢測到內部故障并進行修復，保證配電系統正常工作，將用戶斷電事件發生的概率降至最低。③可以良好地迎合用戶的準確需求，如可以提供特定的供電電壓及特定的波形保證，實現了系統與用戶之間信息溝通的雙向傳遞。④弱化對接入電源的位置和數量的硬性要求，支持分布式電源的大量接入，提高了配電網絡的運行效率。 ⑤實現對電力消耗特性的全時段監測，并在此基礎上根據實際的電力使用情況合理規劃電路走向，從而實現了供電線路利用率的有效提升。此外，全時段的電網設備監測，亦可以及時排除故障，從而提高了設備及其附件的使用年限。⑥設備數據的可視化，網絡運行人員可對網絡狀態進行監測，提高工作的便利性。⑦采用信息化管理，借助計算機技術與通信技術，可獲得配電網中的各項數據和信息。

1.2 配電自動化技術

DA（全稱為Distribution Automation）為將計算機與信息技術耦合聯用至配電網領域，基于過全方位診斷配電網的運行特性（包括設備、網絡等軟硬件、狀態信息等），最終實現對配電網的自動化調控，這是一種新型的、極具潛力的電網系統。DA系統不僅可以有效提升配電的效率，而且能夠更加針對性地服務用戶。DA系統的自動化能同時實現供電端（即電網公司）及用戶端的自動化水平，其具體體現為實現了用戶終端的自動化抄表統計及對用戶的信息化管理。目前，我國配電網中的中壓配電網主要由DOA（配電網運行自動化，distribution operation automation）負責，SA自動化系統主要進行變電站的監控與保護，同時實時上傳運行數據給DOA。GIS系統幫助實現自動化管理配電網絡，AMR、CIS、客戶呼叫管理系統則是用戶終端自動化的重要組成。DMS由這些大量集成的DA形成。

2 高級配電自動化技術

現有DA技術已經無法滿足SDG的新的發展要求，需對DA技術進行改進成高級DA，在現有技術基礎上擴充更多功能，從而為SDG的發展提供堅實的基礎。高級DA優化配電網的關鍵點之一為可以無限地接入DER，同時顯著提高了DER的滲透深度。高級DA的關鍵核心技術點主要包括高級DOA、高級配電/配電網管理自動化。

2.1 IP通信網絡

常規DA采用的P2P即點對點通信或點對多通信，數據無法在配電終端之間傳遞，難以實現控制功能。同時終端數據因配電子站的轉化導致的不可見，加大了對設備運營維護的難度。通信技術的發展，降低了DA通信設備成本，從而可實現主網為光線組網，局域網采用無線或載波的廣域IP通信網對配電網中各個節點間的通信。

2.2 配電網廣域測控體系

配電網廣域測控體系的關鍵組成部分有主/從站、通信網及現場智能電子設備（簡稱為IED）。從組織架構上看，主要包含監測控制體系（上層架構）與DA應用軟件（下層架構）體系，其中上層架構包括了通信網以及對數據收集、處理和分析單元等。基于上層架構對反饋數據的分析解析，從而為下層架構的DA應用軟件等下傳相對應的服務策略。而上層架構體系中的測控單元與終端客戶端的AMI直接相連，從而實現了智能電網中預期的信息交換。除了具有傳統SCADA的全部功能之外，高級DA還能完全支持局域分析控制子站的應用，支持各種現場智能電子設備之間進行數據的實時交換。其具有數據可視化、自動管理化以及標準化的通信協議，使高級DA具有更高的安全性能。

2.3 DER控制與調度技術

高級DA的標準化的通信協議實現了DER的即插即用。高級DA的MG技術和VPP（全稱為Virtual Power Plant，虛擬發電廠技術）技術實現了DER的控制和調度。MG技術的主要功能在于實現供電頻率及供電電壓的穩定支持。MC面向子站而獨立存在，MG面向主網亦獨立存在，從而保證在較高的負荷工況下，即使子網與主網發生了不可預期的分離，也能為用戶端提供較為穩定的供電品質（即穩定的供電頻率和電供電壓）。VPP技術的主要功能在于對DER進行優化、以減小電網的負荷，最終顯著提高電網傳輸的可靠性。

3 配電自動化系統實現

3.1 配電自動化主站的建設

信息交互總線平臺的作用為搭建起配電自動化主站和各系統之間的連接通道，從而顯著地完善配電自動化系統功能。系統功能的配置有全時段數據庫的管理、人機交互界面的管理、系統安全穩定運行的管理、用戶二次開發環境搭建、歷史備份數據庫及報表的管理、計算機網絡建設及管理、圖模庫一體化、典型CASE管理、緊急告警管理等。除具有一些基本功能外，同時具備饋線故障應急處理等擴展功能。

3.2 配電終端的建設

無論是在施工階段還是維護階段，都應該嚴格將標準化、模塊化為管理實施的重要原則，并嚴格恪守，只有堅持如此，才可以有效保證配電設施總體的統一性。相關研究及工程應用實踐表明，模塊化的工作管理要求有助于推動配電終端的低成本、高效率維護，即可以在較低的成本及較短的時間內，達成更加優異的運維效果。DTU的匹配性極強，可以與多種設備或者站點包括主站進行配合。對于上級通訊的校時命令，DTU能夠同步接收并執行，同時可以完成對其他配電終端信息的轉發、完成本設備終端及遠位設備終端的參數設置。在應急故障處理方面，DTU可以做到高品質記錄故障發生參數（原則上要求記錄故障信號的時長不低于60s）；其次，其還可以完成對通訊規約的控制（保證用戶終端能夠實現修改規約）、全時段監測和管理通道、電源等。為保證更佳的使用性能，遠程控制功能，自我診斷功能亦為配電終端必須具備的重要功能。

3.3 GIS系統的建設

配電自動化系統（DMS）的功能的實現由配電SCADA、地理信息（GIS）及生產管理（PMS）三個系統共同完成，三者缺一不可。三個關鍵系統之間必須遵循同一系列標準（一般為IEC61970/IEC61968系列標準），并基于公共信息模型實現各系統之間的相互關聯，三個關鍵系統還必須統一配網數據模型。在建設時，需要首先建立一個具有完全獨立性的數據庫，其與其他系統之間的通訊僅依賴總線完成；進一步配電自動化系統提供一系列關鍵配置特性（如網絡拓撲、中壓配電網的饋線電氣單線圖等）。地理信息系統能夠從配電自動化系統獲取配電網實時數據、歷史數據。

4 結論

本文通過闡述配電自動化系統，提高配電網系統的管理效率，建立完善的智能配電網絡，從而實現配電調控、全時段故障監測及智能化自愈等功能的一體化，顯著提升供電的安全、穩定與可靠性，確保人民生活、工業生產的安全有序進行，同時智能配電網絡亦為實現低碳生活的重要保證，有助于現代化社會的節能減排。

【參考文獻】

【1】藺麗華，劉健.配電自動化系統的混合通信方案[J].電力系統自動化，2001，23（6）：12-78.