智能配電網設計在電力系統中的實踐應用淺析

嘉興恒創電力設計研究院有限公司明繪分公司 金亮亮 浙江京禾電力工程技術有限公司 胡寶祥

國網浙江省電力有限公司嘉興供電公司 張蕾瓊

1 引言

在國家科技水平日益提升的時代背景下，配電網設計中融合新理念和新技術的應用，也成了供電企業在經營發展中的一項重要目標，其更是推動我國電力工程現代化技術發展的重要契機和路徑。智能配電網可以說是新時代下供電企業的核心追求，其在電力系統中發揮重要的作用與優勢，其能夠較大提高供配電速率，實現對供電設備運行情況的實時監測，為后續故障診斷和用戶供用電稽查等工作的開展提供決策依據。基于此，有必要深入研究和探索智能配電網設計的實現路徑，規劃好設計思路，故而下文針對這方面內容展開了探討，希望能夠提出一些有價值的建議，繼而加快電力工程的進步與發展。

2 智能配電網的特點與優勢

2.1 交互性強，保證電能供應質量

從電能調度的角度來分析，如今智能配電網較好地實現了與互聯網技術的深度融合，因而能夠讓用戶全面參與到配電網的運行使用當中，大大提高了配電網運行中的互動性。以此為前提，基于用戶的實際用電需求，智能配電網可結合設備的實際運行情況，對電能進行統一化的調度和管理。并且在此期間，智能配電網通過監測用電設備的實際運行情況，能夠得出回收用戶賦予電能的重要參考依據，為后續電力營銷服務的改進打下一個良好的基礎。所以總的來講，如今智能配電網在我國電力系統中的應用，體現出了智能化水平高、互動性強的特點與優勢，對于進一步確保電能供應質量有非常顯著的作用[1]。

2.2 安全可靠，可抵御災害侵襲

在電力工程長期發展過程中，可靠性設計一直都是我國在推進電力系統建設方面所追求的一個重要目標，而智能配電網的實用性和使用優勢往往也是由其安全性所決定的。根據現階段智能配電網的使用情況來看，其功能的實現在一定程度上取決于是智能表計、智能運行和智能決策這三個部分，同時也正是因為這三部分操作的支持，電力系統運維管理的安全性和可靠性才有了極大地提升。隨著5G技術的快速發展，智能配電網也迎來了又一次的優化和升級，如電力無線專網便是目前我國在提高配電網可靠性方面所采取的一項重要措施，其優勢在于能較大提高配電網的自然災害防御能力，確保配電網和電力設備在運行過程中不出現任何異常情況，以免發生電力供應中斷的問題。并且，從配電速度的角度來看，這種建設方式同樣具有突出的優勢，能夠有效規避其他線路對自身運行產生的干擾，可見智能配電網必然會成為我國電力工程未來發展的重要方向之一。

2.3 經濟性高，配電速度較快

配電網建設無疑是一項規模大的工程，建設期間所消耗的人力、物力和財力都是較大的，尤其是在傳統配電網運行維護方面。由于配電網的使用頻率較高，工作強度較大，再加上配電網及電力設備本身就容易受到外界因素的不良影響，這種情況下其產生故障的概率將會大大提升，從而加速配電網的老化和破損，致使配電網使用壽命將大幅縮減。而就智能配電網來說，其能夠充分利用電網內的一切資源，并且在投入使用后能夠催生出一系列的優質產品和服務，如此便發揮出了其在節約配電網運行成本方面的優勢，相應的配電質量也能獲得一定的提升?；谥悄芘潆娋W運行模式，其間工作人員可借助計算機和相應的智能操作平臺，對配電網進行統一化的管理和實時監測，判斷設備運行過程中有無異常情況出現，進一步優化配電網調度方案，提高配電速度和配電科學性[2]。

3 智能配電網設計中采用的幾項關鍵技術

智能配電網無疑是現今我國電力系統發展的主流趨勢，根據實際調查了解到，在智能配電網設計中通常會應用到以下幾項關鍵技術：一是數據采集與監測技術。數據采集監測技術主要是以無線載波、光纖等為基礎，實現智能電網中所有節點的全面覆蓋。該模式下配電網通信處理能力大大提高，能夠更好應對實際運行期間出現的一系列異常問題，讓電力流、信息流和業務流等各模塊保持協調統一，如此便進一步維護了供電企業的經濟效益。

二是保護控制技術。保護控制技術主要由廣域保護、模擬仿真和網絡重構等幾個部分組成，其能夠大大提高供配電設備和整個電力系統的緊急防護能力，將由突發情況所造成的不便與損失控制在最小范圍內，確保配電網和電力系統的運行穩定性。

三是客戶信息系統?？蛻粜畔⑾到y不難理解，其指的是客戶信息管理系統。系統涵蓋了大量的用戶用電信息，根據這些信息，供電企業便可針對后續供電計劃和電力調度方案做出及時的改進和優化，爭取為區域內的電用戶提供更優質的供電服務，同時也減少能源浪費的問題。

四是高級配電自動化技術。高級配電自動化的核心在于自動化技術的應用，也就是目前所說的用戶自動化、運行自動化和管理自動化。其功能的實現主要依賴于饋線自動化和數據采集與監測等技術模塊，通過這些模塊的共同作用為供配電設備提供一個安全穩定的運行環境。

五是故障電流限制技術。配電網運行使用期間不可避免地會出現或大或小的問題，繼而引發故障，而其中很多嚴重故障都是由電流問題所導致的。這種情況下，便可采用故障電流限制技術來限制配電網運行過程中的短路電流。該技術是以高溫超導技術和電力電子技術為基礎，實施對短路電流的限制，如此便能夠在一定程度上降低配電網故障發生率，滿足用戶對供電質量和供電可靠性的要求[3]。

4 電力系統中智能配電網設計要求

對智能配電網的規劃設計通常需要遵循以下兩點要求。一是智能配電網的運行使用要確保數據的精確可靠，在實際設計期間要格外對配電網測量控制終端的優化與改進，其終端對于供配電設備，以及通信網絡的運行效果有著較大的影響，而智能終端是智能配電網充分實現使用優勢的重要支持，在智能配電網中是一項非常關鍵的設備。因此，從這一點上來看，智能配電網的設計要在有效提高控制測量效率的同時，進一步確保測量數據的精準性。

二是智能配電網設計還要實現用戶自動化、運行自動化和管理自動化這三項目標，以加快我國電力工程不斷朝著現代化的方向發展。其中，用戶自動化簡單來理解就是，通過計算機實時監測用戶的用電信息，為供用電稽查工作提供真實可靠的數據支持，完成自動化抄表工作。對于供電企業而言，電用戶每月所繳納的電費是企業獲取經濟效益的主要來源之一，而人們所說的抄表工作便是獲取電費繳納依據的一個必不可少過程，可見其重要性。

在傳統抄表工作中，不僅對人工成本的需求量較大，并且大部分抄表環節也都是需要人為進行的，故而工作效率并不理想，甚至經常出現抄表誤差的問題。而在智能配電網模式下，應用自動化抄表的工作方式，便能有效避免以上情況的出現；運行自動化指的是在配電網整個運行期間，由于其較好地實現了與計算機技術的融合，所以一旦設備出現任何異常情況或者存在數據錯誤的問題時，系統便能自行跟進并對錯誤問題做出更正處理，確保問題能得到盡快解決，避免對電力系統的正常運行產生任何不良影響；管理自動化主要通過計算機對配電網設備的實時運行狀態進行監督和管理，有效彌補了以往的管理漏洞，電力系統配電網運維管理水平也因此而大大提升[4-5]。

5 智能配電網設計在電力系統中的應用研究

5.1 智能配電網調度優化設計

新經濟形勢下，“互聯網+”的發展模式在我國各行業領域得到了廣泛的推廣和使用，可見與互聯網技術的融合，也必將成為我國智能配電網未來重要的發展方向和發展目標?，F階段，物聯網在智能配電網調度設計優化方面得到了較好的使用，該模式下配電網建立了龐大的互聯網絡，進一步拓寬了城鄉用戶的覆蓋范圍，電能調度效率也因此而獲得了極大地提升。從根本上來講，以智能配電網融合物聯網技術來實現電能調度設計的優化，主要是以無線傳感技術和射頻技術為基礎，在短時間內獲知電用戶的實際用電需求，監測供配電設備的實際運行情況，然后再將這些監測到的真實數據提交至智能決策層面，最后采用大數據分析方法對用戶用電信息展開深度分析，判斷用戶用電習慣，繼而得出更科學且具有經濟性和針對性的調度方案。之所以要推動配電網調度的智能化，其關鍵目的在于全面優化電力營銷服務，爭取最大限度減少電能以及各項資源的浪費，由此為供電企業創造更高的經濟效益和社會效益。

5.2 配電網智能監測終端設計

在進行配電網智能監測終端設計時，首先要根據智能終端在電力系統中的功能價值來確定明確的設計目標，這樣才能得到更真實準確的模擬量和狀態量。同時，該模式下可較大提高設備故障檢測的響應時間，有助于相關監測部門在第一時間了解到電力系統運行過程中突發的故障問題，及時向監測中心進行預警，避免引發嚴重的電力安全事故。

再者，根據智能監測設備的使用來看，其自身的自動恢復能力較強，因而能夠較好的滿足當下智能配電網建設中的電磁兼容性要求，有助于提升配電網運行可靠性。對智能配電網數據監測終端的功能設計，通常要考慮到以下幾點內容：一是智能終端要支持對數據的智能化監測以及監測供配電設備的功率、電流和頻率、溫度等相關數據，當獲取這些詳細的數據之后，要及時將根據統計數據經過計算得出最值和平均值，再將最終的數據發送到監測總站。

二是智能終端要具備數據儲存和數據報表的功能。在這些數據的作用下，工作人員可在短時間內編制出詳細完整的日報表和月報表，并安全存儲至計算機系統當中，這樣便為后續數據的分析和事件溯源創造了便利條件，同時工作量也有了明顯減少。根據大量實踐證明，日報表最長存儲時間可達到40天，月報表最長存儲時間在12個月左右，能較好地滿足供電企業的工作需求。

三是智能監測終端要能夠實現對開關狀態的實時監測與控制，以便加強對三路開關安全性的管控，確保能第一時間發現系統異常問題，為故障診斷和故障處理提供真實可靠的依據。

5.3 智能配電通信網絡系統設計

智能配電通信網絡系統設計實現了配電網與現代智能和通信技術的融合，其經濟性和先進性都有了較大的提升，進一步迎合了當前我國5G技術快速發展的趨勢。根據對現階段我國智能配電通信網絡系統設計的了解，其具有以下優勢：首先，實現了對各種不同類型業務的有效接入；其次，進一步優化了電力營銷服務模式，能夠為用戶提供更簡捷便利的信息交互通信條件。

智能配電通信系統的設計要點主要包括以下幾點內容：一是要合理劃分通信網絡的物理路線，其間要注意對信息點的科學監測；二是要注意各片區內的總線型分工，結構設計期間要注意將各結構限定在八級以內；三是要嚴格按照就近原則來規劃交接箱的位置；四是要建立強大牢固的環網線路，目的在于增強整個通信網的安全性。在這方面，為了最大限度展現出安全防護效果，應該采取以下措施：第一，要實施終端認證，也就是說設計人員要采用相應的安全識別技術，用以提高接入終端的安全性；第二，要進行適當的業務隔離，以防各終端間產生一些不良的業務干擾，加強通信加密力度。第三，要做好深度檢測，要多角度全方位地檢查系統漏洞，確保所有終端業務合法合規，為我國智能配電網的蓬勃健康發展構建堅實基礎。

6 結語

綜上所述，由于配電網在電力系統供配電方面發揮著極其重要的作用，而想要確保電能供應質量，提高電能輸送效率和安全性，需要重新調整設計思路，積極推進智能配電網設計在電力系統中的應用與發展。根據上文介紹不難得知，智能配電網在增強系統運行可靠性和實現用戶自動化、運行自動化和管理自動化方面有著非常顯著的優勢，因此廣大從業者應該積極投入到相關方面問題的研究當中，深入探索智能配電網的設計方法，以滿足我國現階段電力工程現代化發展的真實需求。在未來時間里，要進一步加強物聯網、5G通信技術等先進科學技術與智能配電網設計的融合，爭取全面優化我國電力生產營銷和電力系統運維管理模式，為國家電力事業的蓬勃向上發展打下一個良好基礎。