智能配電網關鍵技術研究

引言：智能配電網主要由主站系統、子站系統、通信系統、配電遠方終端組成，通過對配電網各個環節、模塊和設備的智能化，同時結合地理信息系統應用，實現正常情況下配電網與電力系統各個環節的協調和優化運行以及故障情況下的快速定位、隔離、恢復、負荷轉移等功能，從而為用戶提供優質可靠的電能，為電力企業提供便捷、高效的管理平臺和途徑，進而實現電力企業管理者、電力用戶、系統運行操作的協調和統一。

與傳統的配電網相比，智能配電網具有以下功能特征：堅強：在電網發生大擾動和故障時，仍能保持對用戶的供電能力，而不發生大面積停電事故；在自然災害、極端氣候條件下或外力破壞下仍能保證電網的安全運行；具有確保電力信息安全的能力。自愈：具有實時、在線和連續的安全評估和分析能力，強大的預警和預防控制能力，以及自動故障診斷、故障隔離和系統自我恢復的能力。兼容：支持可再生能源的有序、合理接入，適應分布式電源和微電網的接入，能夠實現與用戶的交互和高效互動，滿足用戶多樣化的電力需求并提供對用戶的增值服務。經濟：支持電力市場運營和電力交易的有效開展，實現資源的優化配置，降低電網損耗，提高能源利用效率。集成：實現電網信息的高度集成和共享，采用統一的平臺和模型，實現標準化、規范化和精益化管理。優化：優化資產的利用，降低投資成本和運行維護成本。

一、智能配網的關鍵技術

（一）分布式電源與儲能技術

分布式電源技術是新型電源技術，能夠兼容多種發電方式接入電網，同時能起到系統儲能器的作用，補充主網電力，減緩峰時電網壓力，谷時進行儲能，提高了供電可靠性，擴展了供電容量。配網中的分布式電源一般以小電源系統居多，其發電容量在10MW以下，通常采用小型風力發電、光伏電源、秸稈等廢作物燃燒發電。儲能技術作為分布式電網的重要環節起著無可替代的作用。卻具有不穩定性，受環境影響較大，屬于間歇性波動能源。因此為保證能夠提供穩定、持續的電能就需要儲能技術。

（二）可重構的網絡拓撲結構

現代智能網采用環形網絡結構取代傳統輻射網絡結構，它的優點在于提供了更加友好的線路途徑，當系統發生故障的時候，能夠將故障點切除或者能將故障限制在一個局部的小范圍之內，不會對整個電網系統產生沖擊，并且可以智能判斷迅速反應，通過其他連接避開故障部分，恢復對用戶供電。

（三）高級電力電子技術

智能電力電子設備應用最廣的首推高頻開關電源技術。電網的智能化管理有賴于對整個電網信息監控，電力電子技術便成為這些信號源最有利的中繼站，服務于通信設備。在高壓上可用于分布式電源供電系統，利用小功率的控制模塊集成大規模電子線路技術，使得設備體積大大縮小，解決了如：風力設備、光伏設備按傳統設計受制于體積的局限性，在體積縮小的同時也大大降低了能耗。其次智能萬用變壓器也是現代電力電子工業產物，傳統線圈變壓器是固定的，而這種新型變壓器運用電力電子技術不光可以對電壓進行轉變，還可以調節頻率并進行諧波過濾，有效抑制諧波電流噪音。

（四）超導電力技術

利用超導技術制成的材料具有零電阻和完全抗磁特性，利用這些特性可以提高電力設備使用率，降低能耗，更加的安全、環保。超導電纜就是該技術運用的代表，它以近乎“零電阻、零損耗”著稱，與同等截面常規電纜相比，其傳輸能力提高3到5倍，節約了材料，電磁輻射也更低。而且由于其傳輸容量與溫度呈反比，當線路發生潮流變化時，可以通過適量降低導體溫度來進行調節，保證系統穩定。還有一個重要的應用就是超導儲能，它具有極高轉換率，可快速、長期無損儲能，無多余機械轉動部分，使用壽命長，工作穩定，維護簡單，污染小，可以在電力峰谷時進行自由調節，消除電網低頻功率震蕩，調節無功，改善電能質量，維護了系統的穩定。

（五）高級配電自動化系統

與傳統配電自動化技術不同的是，它將提供更可靠的實時分析、演算，能對整個電網實施監控與數據采集，實現饋線自動化，在對故障進行隔離與自愈的同時，可對系統自動無功補償與調壓管理，還可以優化電網結構，合理配置設備，輔助安排停電作業、檢修作業，減小工人勞動強度，節約了人力維護成本，并且減少了停電時間，提高了供電可靠率與系統維護運行水平。與傳統故障恢復技術相比，由原來需要數分鐘的處理時間縮短至1秒以內，實現了“無縫”自愈。此外它還突破小容量配變難以實現無功就地補償的局面，直接通過控制線對線路進行無功補償和電壓調節來穩定系統。另一個關鍵技術是分布式智能控制技術，系統之所以能快速對各種情況做出反應都是借助于該技術的強大功能。

二、建設智能配電網的作用與意義

我國智能電網建成后，將形成結構堅強的受端電網和送端電網，電力承載能力顯著加強，形成“強交、強直”的特高壓輸電網絡，實現大水電、大煤電、大核電、大規模可再生能源的跨區域、遠距離、大容量、低損耗、高效率輸送，區域間電力交換能力明顯提升。電網的安全穩定性和供電可靠性將大幅提升，電網各級防線之間緊密協調，具備抵御突發性事件和嚴重故障的能力，能夠有效避免大范圍連鎖故障的發生，顯著提高供電可靠性，減少停電損失。全面建成橫向集成、縱向貫通的智能電網調度技術支持系統，實現電網在線智能分析、預警和決策，以及各類新型發輸電技術設備的高效調控和交直流混合電網的精益化控制。實現電網設施全壽命周期內的統籌管理。通過智能電網調度和需求側管理，電網資產利用小時數大幅提升，電網資產利用效率顯著提高。實現電力用戶與電網之間的便捷互動：將形成智能用電互動平臺，完善需求側管理，為用戶提供優質的電力服務。同時，電網可綜合利用分布式電源、智能電能表、分時電價政策以及電動汽車充放電機制，有效平衡電網負荷，降低負荷峰谷差，減少電網及電源建設成本。建設智能電網，有利于促進裝備制造和通信信息等行業的技術升級，為我國占領世界電力裝備制造領域的制高點奠定基礎。

三、結束語

本文分析總結了當前建設智能配網的幾個關鍵技術，包括分布式電源與儲能技術、可重構拓撲結構、電力電子技術、超導技術以及高級配電自動化技術，借助于這些強大的科技力量，一定可以打造一個堅強配網。

參考文獻

[1]配電自動化現狀分析及技術發展研究[R].北京：國家電網公司，2009.

[2]劉振亞.智能電網知識讀本[M].北京：中國電力出版社.