智能配電網規劃關鍵技術研究

岳超 張文松 李美玲 王正輝 祁秋民

摘要：在分析智能配電網相關理論的基礎上，闡述了智能配電網規劃關鍵技術，有針對性地提出了規劃思路，總結了智能配電網規劃發展的重要性。

關鍵詞：智能配電網;規劃;分布式發電;負荷預測

中圖分類號：TM711

配電網在電力系統中發揮著越來越重要的作用，與國民經濟密切相關。隨著智能配電網技術的發展，對配電網的規劃建設要求也越來越高，對供電可靠性的要求也逐漸增加。[1]因此，需要全方位的發展智能配電網技術，運用科學的方法進行規劃，才能保證智能配電網為用戶提供高效、可靠的電力供應。

1智能配電網關鍵技術概述

1.1分布式發電技術

分布式發電技術應用較為廣泛，主要采用太陽能發電、風力發電等分布式發電。太陽能發電以其清潔、可再生、分布廣泛的特點，在全國得以大力推廣，太陽能發電的應用主要有光伏發電、光熱發電兩種。近幾年，風力發電的應用也較為廣泛，中央企業投資大規模的風力發電場，風力發電已進入穩定發展階段。分布式發電技術和傳統發電技術相比，以其環保的特點脫穎而出，符合我國綠色發展理念，不僅更好地推動了相關產業的發展和進步，更重要的是進一步推進了可持續發展理念。

1.2配網自動化技術

通過分析經由智能檢測系統所傳輸的電網數據，在SCADA系統的基礎上，對配電網進行自動監控、智能調度等管理，實現對配電網的信息智能管理功能。配網自動化技術主要分為運行自動化技術和管理自動化技術。[2]

運行自動化技術主要通過信息采集監控自動化實現調度人員對配電網的相關數據、正常運行故障方式等進行監控，通過數據采集終端傳輸到信息終端，由調度人員進行監控。當系統發生故障時，通過故障隔離與修復自動化系統，根據收集的信息，判斷故障類型及故障點，從而做出跳閘操作，隔離故障區域，再通過重合閘操作實現對供電區的正常供電。另一方面，通過讀表自動化技術，分析用戶的用電數據，通過智能系統繪制用電曲線，從而對電力決策提供數據支撐，以便更好地為用戶提供服務。

管理自動化技術主要通過智能系統分析、制定設備及電網檢修計劃，提高電網的運行管理水平，并通過停電管理自動化、用電管理自動化系統，收集電網信息，通過后臺數據分析，制定電網停電檢修計劃等，在一定程度上減少了運行人員的工作量，并為科學的決策提供數據支撐，實現電網的自動化管理。

1.3智能配電網大數據處理技術

智能配電網因其系統內存在大量的數據，不同的用電行業、不同的用戶所能提供的數據也存在差異化，大數據處理技術通過先進的數據挖掘及可視化技術，[3]將智能配電網提供的數據進行分析、處理，建立完整的數據價值鏈，解讀數據中隱藏的相互關系，將不同的數據關系網進行交流和融合，最后，將數據價值鏈的分析結果還原為配電網自身，為決策者提供相應的決策思路，通過挖掘配電網中具有價值的數據，用以提高電網自身管理水平，修正智能配電網規劃建設中存在的問題。

1.4微電網技術

微電網是由某一種或幾種微電源與電力負荷以某種拓撲結構連接在一起所組成的電力系統，該系統受到電網內部電力電子器件所控制。這種微電網可以為負荷提供必要的電力供應，并且可以通過內部的電力電子器件靈活控制，實現了隨時隨地對負荷進行供電。相比于傳統配電網，這種方式可以被視為一個單一可控供電單元，能夠滿足電力負荷對電能質量的基本要求。微電網通過分布式電源和儲能系統聯合供電，一方面，當分布式電源輸出功率不能滿足負荷需求時，可以由儲能系統放電為負荷正常供電，另一方面，當分布式電源出力大于負荷需求時，儲能系統可以存儲多余的電能，有需求的時候再放電。而且，儲能系統還可以平滑分布式電源的出力，從而提高系統的可靠性，因此，微電網相比于傳統配電網更能靈活的進行供電。微電網的主要特征如下：

（1）微電網和傳統配電網類似，主要采用輻射狀的接線形式，系統中主要含有微電源、電力電子控制設備、儲能系統和負荷等，這些電力元件共同組成統一的微電網正常運行。

（2）大多數微電網規模、容量較小，呈現系統的微型化。在我國低壓配電網中，微電網的容量一般為兆瓦級以下，通常將微電網直接與電力負荷相連接，實現靈活就地供電。[4]

（3）微電網與主網通過公共連接點相連，可以實現功率的雙向流動。微電網可以平衡電能，通過微電源、儲能系統協調控制，使系統內的負荷優先由微電源供電，當電能不足時通過公共連接點由主網進行正常供電，實現了微電網由孤島到并網的穩定運行。[5]

（4）微電網供電可靠性高，在主網發生故障后能夠迅速斷開公共連接點，轉換為孤島運行方式為負荷供電，當故障解除主網恢復供電后又可以重新并網運行，保證了對電網中重要負荷的可靠供電，提高了供電可靠性。

1.5主動配電網

主動配電網被定義為：可以對分布式電源、柔性負載和儲能裝置等系統中可控能源進行自發控制的配電網，也可通過靈活的改變網絡拓撲可對配電網潮流進行管理，在適當的調控和接入標準基礎上接入配電網的分布式電源，起到一些系統支撐作用。[6]在主動配電網中，自動化、通信等技術以及優化的控制策略被用于進行分布式電源、儲能和負荷的有效調控，保證配電網穩定經濟運行。進一步地，主動配電網的“主動”之處可以理解為下述4個方面：（1）具有可控制的分布式能源（例如分布式電源、儲能、柔性負荷等）;（2）將分布式電源引入最優調度，控制其發出的功率;（3）配電網故障時，非故障區域的重要負荷可由分布式電源供電;（4）部分分布式電源發電過剩時，不必降低出力運行，而是通過柔性負荷和網絡分層消耗多余的出力。

2智能配電網規劃要點

2.1智能配電網負荷預測

電力負荷按照其不同的用電情況可以分為以下八類：城鎮居民用電負荷，商業用電負荷，一般工業用電負荷，農、林、漁、牧、水利用電。智能配電網負荷預測通過整理擬規劃地區配電網歷史數據，結合國民經濟發展規劃，分析該地區電力負荷發展特點及未來發展趨勢。主要步驟如下：

（1）確定負荷預測原則：收集相關電網資料，整理分析歷史負荷變化趨勢，確定擬規劃智能配電網負荷預測水平年及遠景年，分析不同的負荷預測方法的適用范圍，并確定最優方案作為指導方法。

（2）整理資料：對收集的國民經濟報告、電網歷史負荷數據等資料進行整理，剔除異常數據，審核整理出負荷預測所需的最優數據，并進行修正和調整。

（3）建立模型：以選擇的負荷預測方法為指導，在概括整理資料的基礎上，對預測方法進行數學建模，同時根據規劃地區的實際情況修正數學模型。

（4）進行負荷預測：在相關計算軟件中搭建數學模型，以確定的原則為基礎，輸入歷史數據進行計算，得出初步預測值，并根據地區實際情況與擬規劃的智能配電網的影響因素，重復修正預測值，得出最終預測結果。

2.2智能配電網可靠性評估

智能配電網可靠性評估主要有解析法、模擬法及Monte-Carlo模擬法。解析法主要用于評估簡單的智能配電系統，是將系統中的所有元件設為理想元件，并且將其故障停運狀態理想化，根據系統和元件之間不同的邏輯關系，對不同元件建立不同的數學模型，通過迭代計算求解此模型，計算系統的可靠性指標。解析法主要有故障模式后果分析法、網絡等值法、故障遍歷搜索法等。解析法精度較高，數學模型邏輯表達清晰，但是如果網絡較為復雜，元件數目較多時，由于輸入數學模型中的數據也相應增多，計算量也會不斷增加，因此只能考慮有限數量的負荷。

當電力系統由復雜的網絡組成，并且系統中含有多個分支時，無法建立合適的數學模型進行分析。因此需要采用模擬法來分析可靠性。這種方法利用計算機生成隨機數，根據準確的概率模型反復迭代，進行隨機模擬試驗，計算系統的可靠性。當系統中的各個元件的故障率、修復時間等已知，但系統較為復雜，含有較多分支并難以建立準確的評估模型時，可以采用Monte-Carlo抽樣法，Monte-Carlo模擬法又被稱為隨機抽樣法。這個方法需要根據準確的概率模型進行反復的模擬，然后通過統計抽樣試驗計算所求數據，最后根據樣本結果收斂條件判斷是否收斂，得出所求數據的近似解。Monte-Carlo模擬法應用于大規模電力系統中，可以相對容易的模擬出系統在發生故障前運行條件，發生故障后的停運狀態，Monte-Carlo模擬法和解析法的不同之處在于，它不受電力系統的規模制約，在電力系統規模較大時也能夠相對容易的分析其可靠性，因此該方法適合于評估大型且較為復雜的電力系統。

2.3智能配電網經濟性評價

經濟型評價作為衡量項目規劃是否合理的重要方面，在智能配電網規劃建設過程中起到重要作用。通過對智能配電網的綜合效益進行定量分析，比較各類規劃方案的評價數據，確定最優方案，為配電網規劃發展提供科學的決策。在經濟型評價體系中，主要通過初始投資費用、系統年運行維護費用、總費用現值、年停電損失費用、單位負荷年費用、收益成本等指標來衡量智能配電網的經濟型。在具體的評價階段，以傳統最小費用評價法、收益成本評價方法、收益增量成本增量評價方法、利潤驅動評價方法等對智能配電網進行綜合評價，為智能配電網規劃建設提供指導。

3結語

配電網作為電網企業與用戶之間溝通的橋梁，直接影響著用戶的用電體驗和電網的供電可靠性。隨著人民生活水平的提高和經濟的發展，用戶對電網的要求也越來越高。通過科學的方法規劃智能配電網，才能保證配電網的電能質量和供電可靠性，提高未來智能配電網的智能化程度，保證電網安全有序的發展。

參考文獻：

[1]]趙柏濤.基于智能配電網關鍵技術的城市配電網規劃[J].現代工業經濟和信息化，2016，（14）：53-54.

[2]陸華晴.配網自動化系統在城市電網中的應用[J].黑龍江科技信息，2016（6）：56.

[3]趙騰，張焰，張東霞.智能配電網大數據應用技術與前景分析[J].電網技術，2014，38（12）：3305-3312.

[4]王鶴.含多種分布式電源的微網運行控制研究[D].華北電力大學（北京）華北電力大學，2014.

[5]楊恩澤.基于風力與光伏混合發電的微網建模和仿真技術研究[D].山東大學，2012.

[6]皮雅敏.主動配電網的電壓控制研究[D].武漢理工大學，2015.