電力系統中的智能配網優化與設計

廣東順德電力設計院有限公司 王鎮爍

電力是人們生活中不可或缺的重要能源，而配網是電力系統的關鍵部分，提升配網質量不僅能夠保證有效保證人民群眾的用電安全，且能夠節約各類能源消耗，為行業后續發展提供推動力。隨著我國科學技術的不斷發展，各類現代化手段被應用在了電力系統配網設計中，如智能技術便是其中之一，其能實現電力系統的可控可算可分析，自愈恢復，使電網更加智能、安全、可靠、綠色、高效。

1 電力系統中的智能配網概述

1.1 智能配網內涵

智能技術現如今已被廣泛應用在了電力系統中，衍生出了智能配網系統，其較比傳統配網其自身的功能性更強，各項操作均可以依靠應用軟件實現，自動進行數據收集、整理、分析，按照既定要求完成地區配電操作，提升行業整體發展水平。當前，電力系統中的智能配網正不斷普及，實際執行中需要按國際電工委員會（IEC）的規定，通過智能配網實現全過程精準控制，對于突發故障可以自動處理與恢復，提升系統的穩定性和安全性。但由于組成較為復雜，且在相關工作開展中有著較強的綜合性，為此需要智能配網設置結合實際進行優化，對設備進行全面實時監控和維護，以此強化電力系統的功能，整體結構如圖1所示[1]。

1.2 智能配網結構

智能配網是智能配電網架和智能配電站房、低壓線路智能化、數字化建設與運維統一架構，其自身融合了自動化技術、計算機技術、信息技術、無功控制技術等，能夠通過先進的科學技術和設施實現高級操作，最終完成管理和控制配電。智能配網可以將其理解為一種模式，目前我國電力企業中CC-2000、OPEN-200、SD-6000等系統皆采用了開放式應用設計，不僅靈活性及適用性強，且穩定性和可靠性高，其中SD-6000系統具有強大的云圖功能和自動回撥功能，集成了調動投影、單線圖技術等，且自身的安全屬性較強，在設備發生故障時能夠快速的定位，通過細化系統結構保證各項工作能夠順利完成，滿足當前時代的需求。

圖1 智能配網結構

2 電力系統中的智能配網特點

與傳統配電網相比，智能配電網融合了更多的現代化技術，在此條件下能夠完成各類自動化操作，包括數據采集、運行監控、控制保護、傳感測量等，且能進一步拓展系統自身的功能性，提升配電網的安全性，其特點如以下幾個方面。

2.1 數據采集監控

配電網的數據采集與監控十分重要，若想切實提高應用效果，應讓其覆蓋整個網絡，運行中自動收集用戶的用電信息和用電規律，突出節點的功能性，從而有效提升系統運行的效果。同時，數據采集監控的前提條件便是交互和通信，為此在應用中需要將其與用戶服務對接，靈活運用仿真技術TCP/IP協議，及時發現并改進不準確不達標的指標，進一步分析用戶的用電量，統計出用當前區域內用電數據的宏觀特點，配合智能通信向用戶推薦計劃，切實提高電網服務質量。

2.2 智能控制保護

智能配網能夠監控各設備，緊急情況下可以快速響應既定處理措施，做到及時發現盡早處理。在智能控制保護過程中，還能夠實現故障分離，根據當前運行的實際情況來進行調整，并結合多項先進技術來制定出合適的方案，以此使電力系統的作用得到進一步發揮，提高智能配網的可靠性[2]。同時，要想完善智能配網功能，還需要對應急控制一體化加大關注力度，如出現配電意外突發情況，系統此時便會智能分析處理故障，避免更大區域的配網故障。

2.3 自動配電系統

自動配電管理系統能夠對所涉及的各類設備進行控制，能夠較好地幫助智能配網搭建，更好地發揮出自身功能性，避免出現應用不當的情況。在高級配電自動化操作模式下，用戶可以對用電進行合理規劃，而系統則會將數據合并到 ECS 平臺上，實時對電力用戶的信息和用電情況進行分析，通過運行自動化實現數據采集、信息監控了解當前運行狀態，掌握區域內的用電量，最終使電力系統智能配網的設計與電力客戶有效統一，通過綜合自動化配電過程提升穩定性。

2.4 配電并網處理

智能配網會使用DER并網技術，以此使節點能夠連接廣域網和配電終端，解決通信系統的問題彌補電網在安全穩定上的不足，保證用戶的使用安全。智能配網支持分布式電源的大量接入，相關技術人員需要特別關注各組成部分的實際應用情況，根據系統中各設備的運行來優化調度，且自身的電源啟停較為方便，能夠使并網系統能保持在安全平穩的狀態，且災害發生時可以維持部分重要負荷供電，滿足一些緊急場合的用電需求，減少突發情況下所造成的損失。

3 智能配網的建設重點

3.1 智能配電網架的建設

一是簡化配網網架結構，根據不同地區的供電可靠性要求，按統一的幾種典型接線逐步構筑目標網架以配合約定的自動化控制模型。實現配網智能自愈，有效防御可能發生的故障，減少用戶停電時間，實現自動故障隔離，提高供電可靠性。

二是需根據用戶數量等指標設置配網線路自動化節點及聯絡點，通過無線公網或者光纖專網進行通信，按智能分布式或就地主站協同式等自動化控制模式對自動化節點進行控制，實現線路有效自愈。

三是對于低壓（380V/220V）配電網絡也要逐步推進對低壓關鍵節點的監測與控制，參照中壓智能網架最終實現低壓線路智能化。

3.2 智能配電站房的建設

智慧配電房以物聯網、邊緣計算、大數據應用技術為基礎，以“智能全景感知和智能邊緣控制”為核心，突破傳統配電站房以人工為主的作業方式，或安裝單一監控系統，數據得不到融合應用的困局?；谥悄軅鞲衅鳌⑦吘売嬎憔W關、云平臺管理系統，實現配電設施的安全警衛、火災報警、環境監測、運行狀態視頻監控以及電氣測控、用電計量等各類信息的全景感知、實時監控、聯動管控、一體化數據融合應用、分析與運維決。智能配電站房的建設關鍵在于建設一套智能配電監控系統，智能配電監控系統基于云平臺和全域物聯網平臺建設的智能配電監控系統，遵照電網數字化轉型技術路線，系統架構主要分四層，包括應用層、平臺層、網絡層、感知層。智能配電監控系統架構圖如圖2所示。

圖2 智能配電監控系統構架圖

配電智能網關應具備配電自動化監控、智能化監測、配電監測計量終端和計量集中器的功能融合于一體，可以實現對用戶數據高頻采集、臺區線損分析、停復電主動上報、電壓質量管理、低壓拓撲圖、沿步圖繪制，以滿足營配多業務應用需求，可針對智能臺架變、智能配電房典型場景進行差異化配置。

4 電力系統中的智能配網設計要點

當前，電力系統中智能配網的發展速度不斷加快，這就要求設計必須做到與時俱進，合理應用綜合自動化控制技術，為穩定運行提供保障。

4.1 提高協調性

電力系統在一定程度上決定了我國的發展速度，也決定了人民群眾的日常生活質量，但由于智能配網自身的綜合性較強，如設計不當可能難以發揮出各類技術的實際作用。為此需要在設計中從協調性方面入手，從整體規劃入手，通過實際情況進行驗證，協調智能配網由過渡網架逐步向規劃目標網架過渡避免重復建設，以此為后續電力系統強化提供安全保障，切實滿足用戶的需求。

4.2 強化應用性

電力系統中的智能配網必須在設計中強調其應用性，結合實際需求進行分析和優化，預先獲取當前那系統的各項相關信息參數，根據當前區域電力需求選擇相應的方式，保證技術應用的有效性化融合。通過云網絡和統一物聯網平臺運用自動控制和AI邏輯算法，可快速發現系統運行時的安全隱患，從而在更短的時間內完成自愈恢復，避免因故障未能及時解決而造成更大的損失。

4.3 優化安全性

智能配網在實際應用中需要不斷強化安全性，保證各類配置的完善，為此可以將各類設施集中進行監控，借助服務器、顯示器、工作站等，對所有設備信息和數據進行統一管理，使自我監控系統及自我修復發揮出實際作用，防止出現任何故障和問題。在此過程中，系統需要實時檢測遠端設備，可以通過調度中心完成協調工作，在發現問題后可進行遠程操作，以此保證電力系統運行的質量。

5 電力系統中的智能配網設計策略

5.1 目標設計

智能配網能夠將電力系統運行數據進行有效的收集，在這個過程中必須依靠電力網絡以及通信網絡的支持，保證智能配網的安全性和可靠性。設計目標是第一項探究內容，在配電變壓器運行時，通過無線公網、光纖專網以及中壓寬帶載波等通信技術建立相應的節點進行地區全面覆蓋，將配電終端和廣域IP之間進行連接，以此使信息之間能夠同步，如某地區電力系統中的智能配網目標年狀態110kV，容量2×50MVA，初始年狀態35kV，容量1×20MVA，系統在此過程中可以對容量進行計算，在得出具體的參數后進行調整，以此保證配網供電的穩定性。智能配網中的自動化配電系統、客戶信息系統也需要預先明確設計目標，配合高級自動化技術進行調整，有效保證終端系統的安全性及穩定性，減少故障對供電的影響，為群眾提供更好的用電條件。

5.2 功能設計

在目標設定后應該設計為數據監測功能，如智能配網中三相電流、無功功率等，掌握數據的各項參數信息，包括最大值、最小值以及平均值等，將這些數據進行儲存，幫助電力工作人員相關工作。對于控制開關狀態功能，可以對線路的開關狀態數量進行采集，讀取外部電能表變化情況，各項數據信息能夠及時進行相應的反饋，將這變化進行記錄，在此過程中要注重各類自然功率因數，通過安排和調整生產工藝流程，將負荷率控制在75%～80%范圍內，對于平均負荷＜40%的電動機，負載率如＜30%則需要斷開，配合自動檢測能夠了解到當前電力系統運行中輸出電流、電壓等各個模塊的情況，在區域出現異常會立即匯報給主站后并報警，而對出現的一些小故障則可以自動進行自我診斷修復。

5.3 主站設計

智能配網調控主站設計要做好設備應用，設計過程中要選擇功能性強、兼容性好、性能高的設備。采集設備要使用一臺主機和一臺備機，備機負責為主機提供安全保障，主機出現故障后也可以有備機完成工作，防止信息丟失。智能配網的調控中心能夠全面掌握設備運行狀態，對通過設置防火墻（FireWall）、加密鎖（Sentinel）等方式來保護主站，按照電力系統中各模塊的功能進行設計，強化配電設備的功能，調控主站通過導入數據進行潮流計算，確定當前智能電網運行中的電流和電壓等是否在正常范圍之內，根據計算結果進行對電力系統的調控。

圖3 主站設計

5.4 應用設計

智能配網電力系統容易受到外在因素與內在因素的雙重影響，最終導致在實際運行中出現問題，為此在管理中必須要做好分配試驗用電，將電壓、電流控制在安全范圍內，從而降低各類風險事故的發生概率，保證系統的正常傳輸。在用電安全的基礎上，預先通過探討得出了最佳方案，試驗人員詳細了解低壓電氣試驗設備的性能，高壓試驗前對線路進行檢測，如發現電壓偏差及時調整。在此基礎上，要注重各類自然功率因數，負荷率控制在75%～80%范圍內，配電變壓器柜并接于低壓母線，切實發揮出應用設計的實際作用，規避各類常見問題。

5.5 管理設計

在電力系統智能配網管理中，需要基于現代化理念全面分析，在管理方案編制過程中要基于標準規定，選擇正確、合理、高效的方案，并結合運行情況設立明確規定，通過協調模式保證施工的順利實施。同時，相關參數應進行全過程動態監控，通過模擬真實的系統特性來細化調整SOC，在此過程中由專業技術人員進行勘測檢查，避免建設中發生安全事故。為滿足負荷用電需求，需要靈活運用仿真技術手段TCP/IP協議，及時發現并改進不準確不達標的指標，從而消除影響系統運行安全的各類風險因素，保證用電質量和用電安全。

5.6 綜合設計

在電力系統中的智能配網設計中，可以應用ECS將相關電氣設備關聯，結合地區情況配置380V、10kV、20kV配電網絡，提高電網運行的合理性及科學性。為了能夠加快配電網改造和智能化升級，需要準確分析出當前虛擬同步的安全性和穩定性，將其作為配網基建工程的考慮標準，并考慮微電網內分布式電源、分布式儲能系統，最終有效提高電力系統的綜合效益。

6 結語

電力系統中智能配網是未來的發展趨勢，在設計中要充分運用現代化智能技術，從結構、形態、技術等方面入手做好整體的架構調整，以此實現配網的安全平穩運行。智能化研究在后續仍需關注，設計中深度落實現階段的各項制度，使管理能夠囊括全流程，以此為電力行業的可持續發展提供助力和保障。