智能配電系統的關鍵技術與系統結構分析

劉順桂，黃 超，朱正國，鄧 琨，魏恩偉

（1.深圳供電局有限公司 廣東 深圳518001；2.深圳市康拓普信息技術有限公司 廣東 深圳 518034）

智能配電系統的關鍵技術與系統結構分析

劉順桂1，黃 超1，朱正國1，鄧 琨2，魏恩偉2

（1.深圳供電局有限公司 廣東 深圳518001；2.深圳市康拓普信息技術有限公司 廣東 深圳 518034）

隨著經濟的發展，配電要求也在不斷提高，智能配電系統中的關鍵技術直接影響著用戶的生產生活，兩者之間的關系非常密切。本文就智能配電系統的關鍵技術與系統結構進行了簡要的分析，其中包括硬件電路、三相不平衡試驗、啟動試驗等，從而提高智能配電系統的實際應用性能。

智能配電系統；關鍵技術；系統結構；分析

受各方面因素的影響，我國的配電網事業起步比較晚，明顯滯后于發電以及輸電行業，難以滿足社會發展的客觀需求。調查數據顯示，目前我國90%以上的停電事故均是因為配電系統的落后而造成的，通常情況下，電力資源在長距離輸送的過程當中，必定會出現一定程度的電力自損，這與能量守恒原則相符，然而由于配電系統的落后，導致電力資源在在輸送的過程當中，損耗量增加了三分之一，造成極大的資源浪費。自2000年以來，智能電網便受到了社會各界人士的廣泛關注，而智能電網當中最為重要的組成部分就是智能配電系統（SDG），與傳統的配電系統相比較，智能配電系統具有高度智能化、人性化等優點，是我國建設全面智能電網的核心因素之一。

1 智能配電網的基本概念

智能配電網是實現智能配電，規避停電事故，提高電力資源利用效率的重要組成部分之一，當前我國的智能配電網整體而言尚處于較低的水平線上。智能配電網是基于自動化配電技術的尖端配電技術設備，集測量、控制、傳感、現代網絡等新型技術于一體，無論是開關設備，還是終端設備都具備著高度的智能化，搭配雙向通信網絡與堅強電網合并運行，整體的安全性能更加優良，運行效率更加理想。除此之外，傳統的配電網質支持單一式電源接入，智能配電網則支持分布式電源（DER）接入，根據用戶的用電高峰時段分布情況，為用戶提供擇時用電服務，加強用戶與配電網之間的互動，具有高度的實際應用價值。

2 智能配電系統的系統結構分析

智能配電系統的系統結構可劃分為兩大部分，第一部分是內部系統，也是核心系統，重要由3大分系統組成，分別是：配電主站系統、配電子站系統、通信系統，其中配電主站系統對配電子站系統、通信系統擁有絕對的指揮功能；第二部分是外部系統，主要由七大分系統組成，分別是：營銷管理系統、上級調度自動化系統、負荷管理系統、配變采集與監測系統、地理信息系統、企業資源管理系統、故障報修系統。一般而言，智能配電系統的主要應用價值是分析電網、實現智能配電以及饋線自動化，其中主要依賴通信系統的智能化通信手段，當配電網發生嚴重故障時，可以及時在故障區與非故障區建立反感染區域，切斷故障區與非故障區直接的聯系導線，保證非故障區的供電不受影響。同時將區域內的配電信息加以整合，聯系外部系統，共同搭建更加完整的配網系統。同時，智能配電系統支持分布式電源接入，具有較強的自愈功能。配電智能化系統總體架構如圖1所示。

圖1 配電智能化系統總體架構Fig.1 Distribution of intelligent overall system architecture

智能配電網是集各種新型配電技術于一身的配電網，與傳統的配電網相比，配電性能有了非常大的提升。配電自動化（DA）與智能配電網（SDG）存在著很大的相似之處，然而就整體而言，智能配電網的實際應用價值更高，技術內容也更加豐富，智能配電網是在配電自動化的基礎上對凡是涉及配電系統一次與二次的全部配電技術加以整合，整體的配電效果更為理想。配電自動化（DA）與智能配電網（SDG）的結構關系見如圖2所示。

圖2 結構關系圖Fig.2 Structure diagram

2.1 配電主站系統

智能化配電主站系統具有高安全性、高效率等特點，受國家強制標準的管理。其軟件與硬件的選擇需要遵循地區的實際情況，如配電網架的結構、供電企業的需求等內容，在地區內的配電自動化應用、基礎比較差的情況下，軟硬件系統的配置要求也需要相對降低。通常情況下，配電主站系統的主要功能包括兩個方面，第一個方面是調度配電，及時根據地區內電力用戶的實際用電需求，包括用電高峰期等情況，合理調度配電，在保證電力資源得到最大限度的利用的同時，滿足用戶的用電需求，調度配電是配電主站系統的核心功能。第二個方面是電網分析應用，即是在配電網正常運行的情況下，就整個系統內部的數據完備情況進行分析，從而實現配電主站系統與其他系統的互聯，以綜合數據平臺為載體，實現信息交換，電網分析應用屬于配電主站系統的次要功能，只有當調度配電（SCADA）正常的情況下，電網分析應用功能才具備存在的意義。

2.2 配電子站系統

配電子站系統是由配電主站系統衍生而來的，其整體結構采取模塊化設計，穩定性高，可靠性強，并且由于其具有相對的獨立性，因此在出現故障的時候，維修的難度相對于母站而言要小得多。根據《城市配電網技術導則》的具體要求，配電子站系統需要同時滿足不同接線方式的所有要求，在隔離故障方面需要保持相對的獨立性，維持固定地區的供電正常，而在恢復供電的方面，則需要充分展示互聯性，在同一方案的指導下，恢復故障地區的供電。一般而言，配電子站系統可分為兩個部分，分別是：監控功能型子站與通信匯集型子站，監控功能型子站負責監控配電網的運行情況，對故障及時作出預警，通信匯集型子站可以看成通信網絡的中轉站，收集配電網運行的詳細參數，加以整合傳輸至控制終端。

2.3 通信系統

首先，建設配電通信網絡，在建設的過程當中，需要將用戶用電信息、配電自動化、配電計量等情況納入考慮的范圍，提高配電通信網絡的利用效率，合理設計配電通信網絡的整體架構。在智能配電系統當中，各級通信網絡層級非常明顯，各自的功能也存在著較大的區別，如配電主站系統與配電子站系統的通信網絡是骨干通信系統層，而配電子站系統之間的則為接入層，其重要性與具體作用均不如骨干通信系統層。傳統的通信系統采用的都是采用公網通信，公網通信方式的安全性能比較低，容易遭受入侵。筆者建議無論是骨干通信系統層，還是接入通信系統層，都必須采用專網通信，在對饋線自動化要求特別高的地區，可以采取光纖專網通信，保證通信安全。具體的通信系統結構如圖3所示。

圖3 通信系統結構Fig.3 Communication system structure

3 智能配電系統的關鍵技術分析

3.1 分布式發電技術和DG技術

分布式發電技術是在分布式電源的基礎上產生的，傳統的配電系統只支持單一式接入，而智能配電系統則可以支持分布式接入方式。連接到配電網的小容量發電機或儲能裝置，具有多種接入方式的即是分布式發電。分布式發電技術對智能配電系統的影響非常大，換言之，智能配電網的容量很大程度上取決于分布式發電技術的水平，然而分布式發電技術容易受到外界因素的制約，比如非輻射性潮流、短路容量等問題，且在孤島情況下的運行能力明顯難以為繼。基于此，我國智能配電系統的分布式發電技術，關鍵在于提升其抗非輻射性潮流的性能。DG技術即是微網技術，微網技術是相對獨立的技術，及產能與儲能于一體，允許接入可再生能源，通常情況下，微網技術與分布式發電技術時相伴存在，共同運行的，微網技術通過自身的儲能優勢，一定程度上可以提升分布式發電技術的抗非輻射性潮流性能。

3.2 電子測量技術

電子測量技術（AMI技術），是實現配電系統信息化和數字化的重要基礎條件之一，其主要的實現載體是進量測和通信技術的配電系統高級量測體系（AMI）。電子測量技術的組成部分包括：數據收集單元、計量數據管理系統、回程傳輸單元、智能表計等構件，簡而言之，AMI技術是從人工抄表的基礎上進化而來的，更好地實現了用戶與供電企業之間的雙向溝通，一則用戶可以實時了解到自身的電力消費情況，二則供電企業可以直接向用戶發送電價信號，獲悉用戶的用電信息，隨后通過MDMS系統進行數據分析，測量效率與精確度都比較理想。

3.3 自愈控制技術

智能配電系統的運行環境相對封閉，在有利于接入分布式電源的同時，如果智能配電系統出現故障，人工維修的難度比較大。而智能化配電系統則是在靈活、可靠、高效的配電網網架結構當中，利用先進的數學和控制理論，在系統的內部劃定檢修維護區，當故障發生的時候，利用數學控制理論計算出故障發生的具體區域以及可造成供電停止的區域范圍，自行加以判別，隨后在此基礎上完成自愈，省卻了人工維護的步驟，節約人力資源。自愈控制技術的運行指標包括穩定性評價、經濟評價、電能量評價、用戶服評價等方面，需要注意的是，智能配電系統的自愈控制技術并非完全智能化，需要在隱預測的基礎上，根據地區的實際情況執行相應的自愈控制技術方案，從而達到預期的自愈控制目標。

4 結束語

綜上所述，智能化配電網有利于根據地區的電力資源的不同而合理調配電力，保證電力資源的利用效率達到最大化，然而目前我國的智能化配電網發展水平尚處于提升的階段，自動化程度不足，用戶與電網之間的互動性有限。智能化配電系統是整個智能化配電網中的重要組成部分，只有在明確其內部系統結構的情況下，充分發揮其技術特點，才能促進我國智能電網技術的發展。

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The key technology of intelligent power distribution system and the system structure analysis

LIU Shun-gui1,HUANG Chao1,ZHU Zheng-guo1,DENG Kun2,WEI En-wei2
（1.Shenzhen Power Supply Co,Ltd,Shenzhen 518001,China; 2.Shenzhen Comtop Information Technology Co,Ltd,Shenzhen 518034,China）

With the development of economy,the distribution requirements are constantly improve,the key technology of intelligent power distribution system directly affects the user's production and living,the relationship between the two is very close.In this paper,the key technology of intelligent power distribution system and the system structure is briefly analyzed, including the hardware circuit,three-phase unbalance test,start the test,so as to improve the practical application of intelligent power distribution system performance.

intelligent power distribution system;the key technology;the system structure；analysis

TN91

A

1674－6236（2015）10-0093-03

2014-09-27 稿件編號：201409254

劉順桂(1963—)，男，湖南邵陽人，碩士，高級工程師。研究方向：新能源及系統運行。