配電網智能網架分析研究

葛云帆 傅俊翔 國網江蘇省電力有限公司蘇州供電分公司

智能配變終端下的低壓配電網智能運檢體系，是保證電力正常輸送，電網正常運行的基礎。但是在整個電網運行體系中，低壓配電網處于整個結構的末端，這樣一來，若低壓配電網運行狀態出現問題，就不能及時將有效數據信息進行傳輸。為有效解決這方面的問題，積極將智能配變終端與智能運檢相結合，將低壓配電網進行智能化數據處理，科學解決低壓配電網運檢效率低的問題，同時提高數據采集與分析的能力，進一步完善低壓配電網智能運檢體系。

一、智能配電網概念

智能配電網主要是將之前的人工系統全部采用自動化技術代替，并且在應用的過程中，加入了先進的通人技術、計算機技術等，利用各種電子設備，在通信網絡技術的支持下，連接電網和電力用戶。為了讓整個運行過程都可以得到監督，在進行運行的過程中，利用了可視化軟件，整個技術都是為了可以給用戶一個更加安全、優質的用電環境。智能配電網的主要結構包括主站系統、子站系統、配電終端以及通信終端等。利用上述所說的技術將其全部進行連接，對配電網的所有環節都進行管理，當出現故障之后，可以在第一時間對故障進行定位和修復，這樣可以將問題降到很低。

二、電力配電網的重要性

隨著我國用電量的逐步上升，導致了用電結構組成和電力配電網運行的難度逐步增大，但是在復雜的環境并不能減少電量的使用度，因此我國的電網部門應該積極探索，找到提升速度和質量的途徑，優化我國的電力行業。電力對于我們生活學習的重要性不言而喻，它是支撐城市的主要動力，保障國民經濟的重要途徑，筆者主要從電力配電網的重要性作以簡單闡述。電網是一個有機的整體，由于電網內交流電能隨著用戶的使用不斷進行生產、輸送等步驟導致電網里的電量瞬息萬變，但是又必須保持平衡，所以配電網就充當著這樣的一個角色，簡而言之配電網作為平衡調節，對生產、輸送和使用這些環節進行嚴格的科學管理，保持電網的正常運行。就目前的現代電網建設情況和國內各類機組類型來看，如果缺少統一的組織、指揮和協調管理，電網就難以維持正常的運行。

三、配電網運檢管理體系現狀分析

低壓配電網作為電力系統中不可或缺的組成，相對其他系統組成投資比較少，對低壓配電網的重視不足，管理隊伍專業性參差不齊，加上主動感知手段缺乏等造成低壓配電網運檢管理體系始終處于計劃檢修狀態，也直接影響到低壓配電網中的設備應用壽命。由于不能對低壓配電網運行故障進行智能化檢測，造成人工檢查壓力增大，故障排除效率低，不能科學的預測問題，幾乎都是事后響應處理。低壓配電網運行中，因為會接入大量分布式能源以及充電樁，對電能質量會產生影響，這方面監控也存在缺失。由于數據分析不到位，低壓配電網現場就不能對當前運行狀態或異常狀態精準定位。低壓配電網運檢管理體系不完善，會對上層管理系統造成干擾，從而影響電力系統數據信息的有效融會貫通。運檢管理方式直接關系到低壓配電網的服務質量與供電質量，結合當前運檢管理現狀，增加更多技術內容，融合物聯網、大數據以及多模通信等，更好地為用戶提供電力服務，提高低壓配電網運檢智能化。

四、配電網智能網架分析

（一）三維圖形顯示設備運行信息

智能網架能夠調度三維圖形方式進行顯示，比如節點電容無功投入的情況。無功出力通過柱狀圖顯示，利用柱子高低表示出力大小。柱子長度為無功容量，柱子包括兩端，下部分長度為目前無功出力，上部分指的是裕量。將鼠標移動到某個柱子的時候，系統通過數字方式顯示所有指標。變壓器負載用柱狀圖表示，柱子長度指的是變壓器容量，柱子下部分指的是目前負載，上部分指的是負載裕量。

（二）智能環境下的無功優化

與傳統的無功優化相比，基于智能化的運用有著十分突出的兩個優點：首先，目前承擔開發智能配電網這項工作的主要是配網公司、發電商和用戶。其中，配網公司是主要的參與者，因此，系統是影響配電網無功功率的主要因素，但是這種情況的發生導致了發電商和用戶的不滿，所以在這種環境之下通常不依靠智能配電網的無功優化進行調節。其次，因為在一些分布式的電源當中，有功出力的隨機性比較強，無法進行準確的把握，如依靠風力進行發電時，取決于風速的快慢，太陽能發電則因為天氣變化而效果不同，這樣一來對于智能配電網的無功優化將無法進行準確的掌握。但是微電網的特點是可以向智能配電網輸送以及吸收無功，從而保證電壓穩定，因此，智能配電網的無功優化具有更加廣闊的應用空間。

（三）故障隔離的設計

智能化配電網系統利用硬件與軟件的結合，從而實現故障隔離。在某個負載出現過流或者短路故障的時候，系統利用硬件電路自動切斷故障負載，避免對配電系統造成影響。故障隔離硬件電路為系統主要構成，也就是I2t反時限與短路保護電路。比如+B1支路，系統利用電流監測器INA196得到此支路電流值，傳送到保護電路中。保護電路由比較電路與積分電路構成，短路保護電路由比較電路構成，為此電路設置不同的閾值，在支路電流超過設置閾值的時候，比較電路能夠實現故障信號的輸出。I2t保護電流故障信號與短路保護故障信號利用二極管隔離之后，實現故障信號的輸出，對支路MOS管關斷進行控制，從而切斷故障負載，并且加以隔離。在負載因為故障切斷隔離之后，FPGA會間隔性地隔離發送故障負載加電指令，從而對系統進行重構。

五、智能配電網運行方式的優化策略

（一）提高數字化變電站的智能化水平

智能配電網由很多環節構成，系統中包含很多重要的組成部分。為了可以讓智能配電網更好的運行，當然除了需要配電網本身的各種結構之外，還需要其他很多結構的輔助，畢竟整個電力系統是一個環環相扣的結構，配電網在運行的過程中需要使用智能變電站，這樣可以保證配電網的后方一直處于一種比較穩定的狀態。為了可以進一步提高我國智能配電網的使用效率，需要充分展現智能變電站的魅力，對其實現無功自動補償，并保障電壓質量合格，智能變電站所產生的斷面，并不是需要向一個地方進行供應，需要對其進行分配，保障通過配電網運送出現的有功功率，可以滿足每一個地方的使用。幾乎所有的設備和儀器都已經開始使用自動化，對于智能變電站來說也是如此，自動化控制程度的提高，可以更好地和配電網之間進行連接。智能配電網無線通信技術的承載設備有很多，比如無線光通信發射機、傳輸天線、接收機等，對于智能配電網通信系統的建設，需要提高具體的無線信號的發送設備的質量。

（二）加強配電運檢工作制度建設

想要進一步提升配電運檢工作開展的成效性，就需要建立健全配電運檢的工作制度，保證配電運檢的各個工作環節都能得到有效的制約以及監督，從而進一步提升運檢工作的規范化化水平以及工作效率。配電運檢工作具有一定的復雜性以及體系性，我國用電需求量巨大，每個地區城鎮都需要配備相應的配電運檢部門，但是各地的情況不同，因此，在進行配電運檢工作時也會遇到不同的問題，需要采取不同的解決方法辦法，才能保證相關問題得到有效的解決。基于以上認識，在建立健全配電運檢工作制度的過程中，首先需要建立統一的工作標準，保證運監工作的各個環節都有據可依，防止因為不規范的操作所導致的工作失誤，另外針對實際工作中。可能出現的一些特殊的情況需要及時的上報，再經上級單位研究分析后，制定特殊問題的解決方法，從而保證，從而保證相關的問題能夠得到有效的解決。其次，需要對配電運檢的權責進行進一步的明確，建立相應的獎懲機制，對一些表現優秀的員工需要給予獎勵，對一些經常出現錯誤的員工需要批評教育。最后需要建立有效的監督機制，對配電運檢過程中相關的制度執行情況進行嚴格的監督，保證在配電運檢工作實施過程中，各個環節都能按照相應的制度來進行，從同時也讓也能讓相關的管理制度得到有效的落實。

（三）積極推進城市配電網自動化發展

為能提升智能電網管理水平需在智能電網自動化建設中因地制宜的規劃城市電網管理，增強城市電網規劃的安全性、合理性、可靠性。在城市智能電網建設過程中還需考慮智能電網的社會適應性，按照經濟可靠的原則來選擇智能電網運行管理設備；積極推進數字化智能電網建設。和一般意義上的電網運行相比，智能電網能實現多個設備間的溝通交流，并通過專業的通信端口來轉化和管理應用各類信息，進而實現對電網信息的統一化、規范化管理；第四，打造節能環保的綠色網絡。在城市智能電網建設過程中要綜合考慮工程噪聲、電磁場、通信信號對電網信號的干擾，嚴格按照國家規范的標準進行建設。

（四）加強相應工作人員的業務能力

配電網自動化建設和配網運行的管控都離不開工作人員，工作人員的業務能力是配電網自動化建設與配網運行穩定的保障，對此，電力企業要加強相應工作人員的業務能力，首先要建設專業人員的建設隊伍，確保工作隊伍人員的專業技術能力與綜合素養水平，進而保障配電網自動化建設的質量，也利于對配網運行進行高效的管控。電力企業要根據自身實際情況建立技術維護隊伍，進而制定有效的管理制度，電力企業也要定期對技術維護隊伍人員開展系統性培訓，并引導其注重安全與質量，進而提高隊伍人員的綜合素養水平，為企業配電網自動化建設和配網運行奠定良好的基礎。加強相應工作人員的技術能力更能夠滿足現今社會對電力企業的發展需要，也能夠滿足人們對電力系統供電的要求，進而能夠推動我國電力企業的持續性發展建設。

（五）選擇適合的電網結構

在城市化進程的加快下要求智能電網的發展要和城市發展相適應。在城市電網的規劃管理中需實施分層次、分區域的電力資源使用管理策略，根據地區的用電需求來科學合理的設置電壓等級，確保電源和負荷的平衡。一般情況下，電網網絡架構和電壓等級、負荷數量、位置、電源點存在關聯，根據這些關聯要素的關系形成幾種電網網架結構：放射式網架結構。放射式電網是一種比較簡單的電網結構，在使用時具備控制方便、操作簡單的特點，但由于其屬于單回線供電模式，運行可靠性不高；鏈式電網架構。能容納多個電氣設備，是一種放射性電網結構，但由于其電源單一運行可靠性不高；多電源環式電網結構和串聯電網結構。這種電網結構復雜且內部元件薄弱，整體性能不高。

六、結束語

雖然我國的電力配電網系統已經做出了非常大的成就，但是依舊會面臨障礙，例如原有配電網可觀測性不足、可控性較差；分布式電源接入能力的總量不能確定、分布式電流的過程隨機性太強；原有的配電網可靠性能的優良與否依賴于設備質量的提升；配電網的電能品質較差且提升難度較大；分布式電源、多樣性負荷等可操控再生資源的挖掘不深、利用率太低等等問題，這些都是國家和專業技術人員未來所要攻克的方向。