電力系統中的智能配網設計分析

謝炳偉

摘 要：配網是電力系統的一個重要環節，功能是提供并分配電力資源，隨著經濟社會的發展，建設智能配網成為電力企業的研究重點。本文首先介紹了智能配網的結構和特征，然后指出主要內容，最后闡述了具體設計方法，以供參考。

關鍵詞：電力系統；智能配網；結構特征；設計方法

智能配網的出現，將傳統單向供電、供方主導、人工管理模式，轉變為雙向流動、用戶參與、自動化管理模式。隨著我國智能配網工程的實施，其一提高了配電網的運行效率，實現高效經濟運行；其二能為用戶提供優質電能，促進經濟社會發展；其三推動新能源革命，具有良好的環保效益。以下結合工作實踐，探討了電力系統中智能配網的設計方法。

1.智能配網的結構和特征

1.1 結構

電力配網由變電站、配電線路、開關、用戶端等組成，其中智能配網采用高級自動化配電技術，分為兩個方面[1]：一是高級操作，即配電管控、數據采集，具有自動化、無功控制的特點；二是高級管理，即配電數據的輸入、編輯、統計一體化，利用地理圖像，獲得配電空間資料、設備網絡資料。智能配網的應用，一方面能及時獲得網絡屬性、運行信息、電路資料等，另一方面可以定位終端故障，實現隔離和修復的目標。

1.2 特征

和傳統的配電網相比，智能配網的特征如下：①具有自愈能力，因此系統安全性更高；②電能質量提高，能滿足不同用戶的使用需求；③開放性高，支持DER接入，可以和用戶進行互動；④對設備、配電網進行可視化管理，提高了管理的及時性和全面性；⑤資產利用率高，在配電、用電管理工作上的信息化程度高，提高了信息處理的準確性。

2.電力系統中智能配網的主要內容

智能配網用來收集電網數據，對突發故障進行控制和處理，因此該系統的運行，既需要電力網絡、通信網絡的支持，又需要多種應用軟件的支持，才能實現配網安全可靠運行。智能配網的內容包括如下：

2.1 數據采集監控

以載波技術、光纖技術為基礎，通過組建節點，可以實現配網全覆蓋，例如配電變電站、配網調度基地、用戶連接端口。這些節點的應用，不僅是配電終端和廣域IP之間通訊的橋梁，也能實現通訊方式的多樣化。以處理通訊功能為例，能及時有效地處理通訊疑問，將電子信息流、用戶業務流、輸電流等融為一體。

2.2 控制保護

控制保護在理論、技術上均具有先進性，常見如廣域網保護技術、快速模擬仿真技術、重構網絡技術等[2]。控制保護技術的應用，不僅能同步處理重要信息，還能保護廣域網絡，實現緊急控制目標。

2.3 自動化配電

自動化配電系統的工作內容有兩點：一是配電管理自動化，包括設備維修、機械檢測、停電管理、自動抄表、設計規劃、客戶信息采集等；二是配電運行自動化，包括數據采集、信息監控等。以自動抄表為例，將通信、計算機、用電計量等技術融為一體，可以對表計數據進行讀取、采集、處理，具有速度快、精度高、同步性好的特點，解決了人工抄表誤差、勞動強度大等問題。

2.4 高級量測系統

高級量測系統即AMA，屬于一種通訊介質，輔助利用智能電表，按照設定好的方法和流程開展測量工作；同時能收集數據信息，分析用戶的用電情況。在實際應用中，AMA系統是用戶自動化的重要標志，可以實現系統和用戶之間的互動。

2.5 DER并網

DER并網技術主要用于配電網絡的保護控制、調度管理上，確保配電系統能和設備接口精確連接[3]。其中，該技術主要包括兩種形式：一是微網，屬于配電子系統，可在主網外獨立運轉；二是優化調度，由工作人員對不密集安裝的DER進行調度管理，以保證電力系統正常有序運行。

2.6 傳感測量

利用在線監測技術，可以測量電纜溫度、電能質量、設備性能等。一方面，搜集節點數據信息，分析配網的數據資料，評估配網的健康性、完好度；另一方面，基于傳感測量技術下，能提高配網的防御能力。

2.7 故障電流限制

故障電流限制技術和電子高溫超導技術相結合，主要用來約束短路電流，充分發揮出智能配網的功能作用。具體來說，通過制定配網計劃，利用極速斷路器、約束器等設備，能提高智能配電體系的靈敏度；和故障隔斷技術、在線監測廣域保護技術相結合，能及時發現問題、解決問題，實現自動化修復[4]。

2.8 客戶信息系統

客戶信息系統即CIS，主要功能是管理用戶和用電信息，包括用戶名稱、地址、帳號、電話、用電量、用電負荷、供電優先級、停電記錄等。不僅能及時判斷出故障影響范圍，而且用電量、用電負荷等統計信息，是網絡分析的重要依據。

3.電力系統中智能配網的設計方法

3.1 確定目標

電力配網系統在運行期間，通過監測終端，設計出智能監測體系，在變壓器運轉期間，可以完成高精度的模擬量和狀況量。如此一來，可在短時間內將測量數據成果提交給主站，方便主站自行檢查，一旦發現問題及時向基站報告。通過監測設備的修復情況、電磁的兼容性，可以保證終端工作的安全性。

3.2 功能設計

智能配電系統的功能模塊如下[5]：①數據監測，記錄交流電的參數信息，例如電流、電壓、有功功率、無功功率等，以及25次以內的諧波電流、15次以內的諧波電壓。通過計算功率因數和頻率，能得到最大值、最小值、平均值，并將數據發送到主站。②數據存儲報表，以日核算、月核算數據信息為對象，核算后及時儲存起來，其中日核算數據的儲存時間約30天，月核算數據的儲存時間約12個月。③控制開關。監測終端用來采集線路開關情況，一旦開關情況改變，就會記錄改動發生的時間和情況，并讀取電能表在改動條件下的數據。④數據傳輸。基于GPRS無線技術下，獲取電表信息數據、核算信息數據，實現數據通訊的目標。⑤檢查疑問，可以對變壓器輸出的電流、電壓進行檢查，如果遇到異常情況，能匯總疑問信息，并上報給主站。⑥自動確診整改。針對系統運行出現的疑問，可自動診斷并修復。

3.3 技術支持

第一，提高配電系統的自動化。采用配電系統的模擬和優化技術，對配電網絡進行狀態估計、安全監控、評估優化、預測仿真等，可以降低系統運行風險，優化系統性能。第二，配電終端關鍵技術。以電子互感器、同步補償器、統一潮流控制器等為例，均屬于先進的傳感量測技術，具有瞬時、高頻、高安全性、低損耗等特點，應該加大研發力度。第三，分布式電源和微網接入。智能配網運行期間，要求支持可再生能源接入，拓展可選資源的范圍，實現電網和環境的和諧發展。例如：提高黑啟動能力，可增強電網的抗災性能，更好地滿足不同用戶的電能質量需求。

結語：

綜上所述，智能配網是電力系統的重要一環，主要包括數據采集監控、控制保護、自動化配電、高級量測系統、DER并網、傳感測量、故障電流限制、客戶信息系統等。文中介紹了電力系統中智能配網的設計方法，通過提高配電系統的自動化、采用配電終端關鍵技術、實現分布式電源和微網接入，能實現電力系統安全可靠運行。

參考文獻：

[1] 張鵬.智能配網自動化數據通信網絡組網設計研究[J].通信世界，2016，（12）：159-160.

[2] 鄧慶華.電力系統中的智能配網設計探討[J].城市建設理論研究（電子版），2016，（15）：3146-3146.

[3] 翁利國，練德強，譚卓強， 等.基于多智能體的交流微網電流保護研究[J].電力系統保護與控制，2017，（15）：146-151.

[4] 鄒舒曼.電力系統中的智能配網設計研究[J].建材與裝飾，2017，（24）：224-225.

[5] 安志國，陳洪雨，陳賀， 等.新型農網智能配變終端的設計[J].電力系統保護與控制，2016，（9）：140-144.