關于我國智能配電技術的展望

謝雪景 趙芳魁

【摘 ?要】本文主要從智能配電網的優化規劃和自愈結構設計、智能配電的信息系統、智能配電網的高級配電自動化技術、智能配電新技術與新裝備等幾個方面，對適合中國國情的智能配用電技術的發展作一展望。

【關鍵詞】智能電網;配電網;展望

1 智能配電網的優化規劃和自愈結構設計

智能配電網的優化規劃技術關系著配電網的發展戰略，決定著智能配電網總體建設的科學性、經濟性與適應性，應當受到高度重視。未來的配電系統將成為含分布式電源的集電能收集、電能傳輸、電能存儲和電能分配為一體的新型電力交換系統。智能配電網的優化規劃涉及的內容很多，除了傳統配電網規劃所涵蓋的內容外，智能配電網規劃應更加關注靈活的網架結構優化、分布式電源優化配置、含分布式電源的小區負荷預測等新問題。為實現建設靈活、可靠、高效的配電網網架結構的目標，需針對配電網絡閉環運行技術、有利于分布式電源接入的系統設計、具備自愈功能的配電系統結構等直接與系統網架結構相關的問題開展研究和示范工作。在空間負荷預測、電源優化規劃、網絡優化規劃、信息系統規劃、能源綜合配置等方面發展相關的模型和算法，在此基礎上開發相關的配電網規劃計算機決策支持系統，提高配電網規劃工作的科學性，提高配電系統建設資金的利用效率。

2 智能配電信息系統

功能完備的配電信息系統是實現配電系統信息管理科學化、高效化的基礎，是為用戶提供滿意電力服務的保證。配電信息系統涉及規劃、運行、管理等各個方面。當前，我國的配電信息系統還有自動化程度不高、功能不完備、數據分散且共享程度低、信息存在孤島等問題。智能配電系統對配電信息系統提出了更高的要求，不僅需要滿足由用戶直接參與的智能需求側管理方面的要求，由于系統中將會有大量分布式電源的存在，還需要滿足用戶與配電系統運營者間雙向營銷的需要，需要有適于配電系統運行監測、預警、自愈控制等高級輔助決策的功能，等等。例如：

1）在信息整合方面，需要結合 IEC 標準，建立配電信息系統的數據模型、接口標準，構建配電系統統一的信息平臺。

2）在設備管理方面，需要在傳統 AM/FM/GIS系統基礎之上，構建適應系統狀態檢修、全壽命周期管理等新型智能化的設備管理系統。

3）在客戶需求管理方面，基于高級量測體系和雙向營銷策略，在一體化信息平臺基礎上實現更為完善的智能化需求管理與營銷策略制定。

4）在業務流程管理方面，需要針對智能電網運行和管理的特點，構建標準化、規范化的智能電網業務管理系統，提高系統的綜合管理效率。

5）在運行調度管理方面，需要構建具備配電潮流和短路計算、網絡拓撲分析、網絡重構、電壓無功控制等功能的完備的高級分析系統，同時實現配電系統的智能預警、協調和自愈控制，保證配電系統智能化調度措施的落實。

3 智能配電網的高級配電自動化技術

智能配電網要求高層次的配電系統自動化系統與之相適應，需要對現有的配電自動化系統進行發展和延伸，以適應分布式電源接入、供電可靠性提高的要求。高級配電系統自動化在故障隔離與自愈、分布式電源與可平移負荷調度、通信技術、計算機輔助決策等方面有新的要求。需要建立在具備可自愈的配電網絡結構基礎之上，可以有效提高供電可靠性，縮小非故障停電區域，減少停電恢復時間。配電自動化系統中需充分考慮分布式電源[9]、儲能系統、電動汽車充放電設施、用戶定制電力技術、智能需求側管理等方面的影響。同時，其功能需要延伸至用戶室內網，在保證用戶用電可靠性要求的前提下，有效增加電力設備的利用率。還可根據 AMI提供的大量實時數據，對配網的工況進行狀態估計、快速仿真與模擬，實現運行方式的優化等等，以保證配網運行在高水平狀態。在未來智能配電網中，希望通過自愈技術快速恢復對停電區域的供電（理想情況下做到 0 s 切換），同時確保電能質量滿足要求。完成上述任務需要依靠繼電保護、故障隔離與供電恢復（網絡重構）、安全穩定控制等不同系統來完成。這需要將傳統的彼此獨立工作、各司其職的保護、控制、自動化系統融合成為統一的綜合自動化系統，彼此協同工作，將故障擾動給配網帶來的影響降至最低。快速仿真與模擬包括風險評估、自愈控制與優化等高級軟件系統，以期達到改善電網的穩定性、安全性、可靠性和運行效率的目的。配電快速仿真與模擬需要支持以下四個主要的自愈功能：網絡重構;電壓與無功控制;故障定位、隔離和恢復供電;當系統拓撲結構發生變化時能夠對繼電保護實現再整定。這四個主要功能彼此相互聯系，例如，網絡的任一重構方案都要求對繼電保護重新整定，需要確定新的電壓調節方案，這些都需要高級配電自動化系統智能化的加以完成。

4.配電新技術與新裝備

配電新技術與新裝備涉及適應各種新需求的新型配電技術和裝置，包括配電電力電子技術和裝置、直流配電網絡等。所謂直流配電技術，是指將直流電直接分配給用電裝置的配電網絡。在智能配電網絡中，大量的如光伏、燃料電池等分布式發電系統可以直接提供直流電源，這些電源同時又位于所供負荷附近，而用電設施中（如家用電器）等也可以直接由直流供電，電力電子技術的發展使得直流電壓的電壓等級轉換和交流變壓器一樣方便，所有這些都使得直流配電系統不僅應用更加方便，同時也十分容易實現。因此，在智能配電系統中，交流和直流配電系統同時存在是可行的。與直流配電系統相對應，直流配電系統保護、運行和協調控制等技術和設備將獲得廣泛應用。采用直流系統配電對于照明、電機、日常電器等用電負荷的節能降耗和性能提高也有積極作用。作為柔性輸電（FACTS）技術在配電系統應用的延伸，柔性配電（DFACTS）技術已成為改善電能質量的有力工具，由于電力電子器件性能的提高，DFACTS 裝置具有更快的響應特性，是解決配電網電能質量問題的有效工具。由 DFACTS 技術發展出的各種電力電子設備將會很多，例如：

1）固態斷路器，這是一種基于 DFACTS 技術的開關設備，可實現配電系統參數和網絡結構的快速、靈活、準確控制，將大大提高開關的響應時間。固態斷路器因其快速通斷性、可靠性及重復操作性在智能配電系統中將得到廣泛應用，通過與其它裝置如靜止同步補償器（static synchronous compensator，STATCOM）及統一潮流控制（unified powerflow controller，UPFC）等的配合使用，可極大提高配電系統的運行靈活性，有助于使配電系統成為真正的柔性配電系統。

2）故障電流限制器（fault current limiter，FCL），這是一種用于限制系統短路電流的裝置，可有效提高系統供電質量，防止由于短路電流過大而造成開關誤動或拒動，可以提高線路和配電網運行的整體控制能力。作為配電系統中的新技術和新裝備，智能配電系統中將會有各種不同的儲能系統存在，例如蓄電池儲能系統、超級電容器儲能系統、鈉硫電池儲能系統、微型超導蓄能器、相變儲能和飛輪儲能等。這些儲能系統有些可用于改善配電系統的電能質量，有些將可有效地實現負荷的移峰填谷作用，后者將有助于改善系統的負荷特性，有助于提高配電系統的設備利用率。

智能配電網的建設是一個浩大的系統性工程，從技術的角度涉及能源、信息、電子、材料等多個學科領域，需要政府相關部門和電力企業的精心組織和規劃，需要廣大科技工作者的協同攻關，需要全社會的廣泛參與和不懈努力才能夠實現。

參考文獻：

[1] 余貽鑫，欒文鵬.智能電網[J].電網與清潔能源，2009，25（1）：1-5

[2] 王成山，王守相.分布式發電供能系統若干問題研究[J].電力系統自動化，2009，32（20）：1-4，31.

作者簡介：

謝雪景 趙芳魁（都是1987—）研究方向：廠用配電系統 現有職稱：工程師

（作者單位：深圳供電局有限公司）