電力系統(tǒng)中的智能配電網(wǎng)設(shè)計(jì)研究

于 靜

青島電氣工程安裝有限公司送變電分公司，山東 青島 266000

0 引言

在綠色節(jié)能意識(shí)的驅(qū)動(dòng)下，智能電網(wǎng)建設(shè)已成為世界各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域。智能配網(wǎng)是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。通常10 kV及以下的電力網(wǎng)絡(luò)屬于配電網(wǎng)絡(luò)（部分區(qū)域?yàn)?0 kV），配電網(wǎng)是整個(gè)電力系統(tǒng)與分散的用戶直接相連的部分。同時(shí)，電力系統(tǒng)中的配電網(wǎng)的穩(wěn)定性對(duì)用戶供電需求的影響最大。因此，加強(qiáng)配電網(wǎng)的智能化建設(shè)，提升配電網(wǎng)的穩(wěn)定性，不僅有助于提高民生服務(wù)水平，還能促進(jìn)我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)。

1 智能配電網(wǎng)的含義

構(gòu)建電力系統(tǒng)的智能配電網(wǎng)就是采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，配合其他先進(jìn)技術(shù)來(lái)建造一種高級(jí)的配電系統(tǒng)，通過(guò)有效測(cè)控，使配電工作更合理，降低能耗，提高供電效能，同時(shí)通過(guò)智能化控制手段，使電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定而高效，還能夠依據(jù)地理信息系統(tǒng)為終端用戶提供精準(zhǔn)服務(wù)。

配電網(wǎng)由多個(gè)部分構(gòu)成，包括變電站、配電站、微網(wǎng)、配電設(shè)備智能終端、通信網(wǎng)絡(luò)、用于連接用戶和配電系統(tǒng)的全球定位系統(tǒng)。老式配電系統(tǒng)無(wú)法使配電網(wǎng)對(duì)用戶的供電維持一個(gè)穩(wěn)定的水平，電壓忽上忽下，特別不穩(wěn)定，供電不連續(xù)的情況也經(jīng)常存在，有時(shí)一些關(guān)鍵設(shè)備會(huì)因?yàn)殡妷翰环€(wěn)而徹底損壞，這就要求在設(shè)計(jì)配電網(wǎng)時(shí)要能夠節(jié)省空間、在保持美觀度的同時(shí)，不降低環(huán)保要求，能夠保持電壓穩(wěn)定，達(dá)到連續(xù)供電的要求。這就要求智能配電網(wǎng)不僅要提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)成本，減少配電網(wǎng)的故障，使用戶的用電保持穩(wěn)定狀態(tài)，且還需要不斷提升附加服務(wù)的質(zhì)量。

建設(shè)智能配電網(wǎng)是一個(gè)系統(tǒng)性的工程，工藝復(fù)雜，也是面向用戶的重要環(huán)節(jié)，必須根據(jù)不同區(qū)域的用戶的用電情況計(jì)算好負(fù)荷，然后對(duì)電能進(jìn)行合理的分配。由于工業(yè)用電和居民用電差異較大，因此要按照一定的原則控制好配電負(fù)荷，并做好配電網(wǎng)的運(yùn)行的跟蹤，使實(shí)際運(yùn)行情況能夠被控制中心完全掌握，這樣才能發(fā)揮智能配電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，使電網(wǎng)運(yùn)行更高效、穩(wěn)定。

2 電力系統(tǒng)中智能配電網(wǎng)的特點(diǎn)

智能配電網(wǎng)的顯著特征之一是穩(wěn)定性好，主要體現(xiàn)在以下方面：一是智能配電網(wǎng)能夠主動(dòng)檢測(cè)到配電網(wǎng)的運(yùn)行故障，并進(jìn)行分析，使供電得到保障；二是使用了微電網(wǎng)發(fā)電技術(shù)，智能配電網(wǎng)能夠依靠智能技術(shù)自行進(jìn)行調(diào)節(jié)電網(wǎng)的運(yùn)行，優(yōu)化供電；三是由于采用了現(xiàn)代化電能質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)，能夠使無(wú)償補(bǔ)償功能得到保證，還能促進(jìn)電能質(zhì)量穩(wěn)定，電網(wǎng)的運(yùn)行和耗能達(dá)到理想狀態(tài)。

智能配電網(wǎng)還具有較好的互動(dòng)能力。由于使用了分布式發(fā)電技術(shù)，智能電表可以增加電網(wǎng)和用戶之間的互動(dòng)，用戶得到的電能服務(wù)能夠更好更合理，設(shè)備的利用率也非常高。另外，通過(guò)仿真計(jì)算控制電網(wǎng)運(yùn)行，配電中心可以充分利用檢測(cè)設(shè)備或者實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，從而使電網(wǎng)投資規(guī)劃合理，設(shè)備的折舊率不會(huì)快速上升。

3 電力系統(tǒng)智能配電網(wǎng)體系組成

3.1 分布式電源并網(wǎng)系統(tǒng)

分布式電源不同于區(qū)域總電源，首先是電力傳送范圍不一樣，分布式電源只能夠在較短的時(shí)間內(nèi)向用戶提供用電需求，例如分布式電源技術(shù)中的微電網(wǎng)就可以在主網(wǎng)無(wú)法工作時(shí)，單獨(dú)供電一段時(shí)間。同時(shí)，智能電網(wǎng)可以廣泛分布，因?yàn)樗哂袃?nèi)部強(qiáng)大的配電功能，相比其他用電方法，優(yōu)勢(shì)特別明顯，而且特別穩(wěn)定。

3.2 用戶入口體系

用戶入戶體系用于連接用戶和電網(wǎng)，用電客戶通過(guò)該體系能夠掌握實(shí)際的用電價(jià)格，然后根據(jù)價(jià)格情況調(diào)整自身的用電量，避免用電費(fèi)用超支，電力公司能夠?qū)蛻舻挠秒娦枨笞龊谜瓶兀@樣就能夠確定好每天用電的數(shù)量，根據(jù)用電高峰和低峰進(jìn)行調(diào)節(jié)，使供電調(diào)控工作達(dá)到理想的狀態(tài)。

3.3 新技術(shù)體系

智能配電網(wǎng)不斷引進(jìn)新技術(shù)，例如高級(jí)配電自動(dòng)化技術(shù)、柔性配電技術(shù)等。高級(jí)配電自動(dòng)化技術(shù)使用了IP技術(shù)，能夠隨插隨用，采用了很好的數(shù)據(jù)模型和通信服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。柔性配電技術(shù)能夠不斷對(duì)其改進(jìn)和更新，智能配電網(wǎng)可以對(duì)用戶進(jìn)行精準(zhǔn)定制服務(wù)，使用戶的實(shí)際用電需求得到很好的滿足，這個(gè)時(shí)候柔性配電技術(shù)就凸顯了其價(jià)值。

4 電力系統(tǒng)智能配電網(wǎng)設(shè)計(jì)

智能配電網(wǎng)的建立目標(biāo)就是利用科學(xué)技術(shù)提高電網(wǎng)運(yùn)行的合理性，使智能配電網(wǎng)能夠更好地滿足用戶的需求，加強(qiáng)電力企業(yè)和用電客戶溝通渠道的通暢。在設(shè)計(jì)智能配電網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，要合理劃分信息點(diǎn)的片區(qū)，根據(jù)就近原則布置交界線，合理設(shè)計(jì)環(huán)網(wǎng)線路，安全防護(hù)功能也要分層設(shè)計(jì)。另外，片區(qū)使用的主線性分光結(jié)構(gòu)不能高于8級(jí)，并應(yīng)使用終端認(rèn)證，要做好業(yè)務(wù)隔離工作，避免各終端的業(yè)務(wù)互相干擾，必要時(shí)還可以使用加密通信。

4.1 可視化

智能配電網(wǎng)設(shè)計(jì)必須重視可視化這一功能，因?yàn)榭梢暬梢允褂?jì)算機(jī)操作者坐在辦公室內(nèi)，就能夠掌握配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。工作人員利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)獲得傳輸過(guò)來(lái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，而且工作人員看到的結(jié)果是圖像形式的數(shù)據(jù)，不是雜亂無(wú)章的數(shù)字，這樣工作人員就能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)的運(yùn)行情況做到全面掌控。操作工作也可以在可視化狀態(tài)下進(jìn)行，工作人員可以將信息在可視化條件下輸入計(jì)算機(jī)，或者從計(jì)算機(jī)中讀取信息，能夠有效解決配電網(wǎng)故障，因此智能配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)不能夠忽略可視化這一特點(diǎn)。

4.2 數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集

智能配電網(wǎng)必須能夠很好地完成監(jiān)控和采集數(shù)據(jù)的工作，只有做好這一工作，智能配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，才能夠得以掌控。但是作業(yè)環(huán)節(jié)與可視化設(shè)計(jì)沒(méi)有重大差別，都是為了解決配電網(wǎng)出現(xiàn)的故障，要實(shí)現(xiàn)迅速高效和精準(zhǔn)的定位，數(shù)據(jù)監(jiān)控和采集需要具有載波和光纖功能的組網(wǎng)技術(shù)的支持，能覆蓋到全部配電網(wǎng)，最終能對(duì)配電網(wǎng)的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行及時(shí)定位，通過(guò)采集數(shù)據(jù)和分析原因，向工作人員進(jìn)行反饋，然后做好維護(hù)工作，故障維修人員的工作效率也得以提升，電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率也能得到提升。

4.3 自動(dòng)化

自動(dòng)化是智能配電網(wǎng)設(shè)計(jì)最主要的要求，如果不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，所謂的智能就無(wú)法體現(xiàn)。配電網(wǎng)自動(dòng)化有三個(gè)方面的內(nèi)容：用戶自動(dòng)化，管理自動(dòng)化和運(yùn)行的自動(dòng)化。工作人員依靠計(jì)算機(jī)管理用戶信息就是用戶自動(dòng)化，這一工作能夠完成自動(dòng)抄表工作，顯著提升經(jīng)濟(jì)效益，電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益主要就是來(lái)源于電費(fèi)，人工抄表受各種因素的影響，勞動(dòng)量非常大，卻不能夠提高勞動(dòng)效率，誤差較多，會(huì)降低電力企業(yè)的盈利能力，使經(jīng)濟(jì)效益受損，智能化抄表就可以避免這一弊端，減少誤差，在用電人群數(shù)量越來(lái)越龐大的情況下，使用自動(dòng)化技術(shù)，能夠顯著提升電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。管理自動(dòng)化是使用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)配電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況以及組成狀態(tài)做好管理，自動(dòng)化管理運(yùn)行設(shè)備能夠避免人力管理的漏洞，節(jié)省人力，顯著提高管理效能。運(yùn)行自動(dòng)化則是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)合理控制配電網(wǎng)的運(yùn)行，通過(guò)自行調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行，修正數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

5 智能配電網(wǎng)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

智能配電網(wǎng)的建設(shè)是為了降低電力企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，因此必須提高設(shè)計(jì)水平。在設(shè)計(jì)智能配電網(wǎng)提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效能的過(guò)程中，有不少注意事項(xiàng)，例如配電網(wǎng)測(cè)量終端控制設(shè)計(jì)問(wèn)題就很重要，作為配電網(wǎng)的各個(gè)組成部分都要做好設(shè)計(jì)工作，智能終端是智能配電網(wǎng)設(shè)計(jì)的主要設(shè)備，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要做好工作，才能保證測(cè)量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，減少誤差，這樣才能夠設(shè)計(jì)好智能配件網(wǎng)。

采集所監(jiān)控的數(shù)據(jù)之后，要將其輸送至顯示屏，這樣智能終端的操作人員才能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行研究，如果實(shí)際情況和測(cè)量結(jié)果誤差較大，就要進(jìn)行修正，這樣才能使配電網(wǎng)的運(yùn)行正常，使接口方式可以接入原來(lái)的數(shù)據(jù)，使可視化操作有了保證。完成設(shè)計(jì)之后要進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，以評(píng)估設(shè)計(jì)效果是否科學(xué)合理，查找原因，解決問(wèn)題，再對(duì)配電網(wǎng)設(shè)計(jì)工作進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，反復(fù)實(shí)驗(yàn)，保證設(shè)計(jì)成果與實(shí)際需求相符合，從而使智能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)管理中得到有效應(yīng)用。

6 結(jié)束語(yǔ)

智能配電網(wǎng)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)建設(shè)的一種發(fā)展趨勢(shì)，充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行配電網(wǎng)設(shè)計(jì)可以使配電網(wǎng)的管理高效、運(yùn)行穩(wěn)定，用戶用電需求得到滿足，電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益得到提升，一舉多得。電力企業(yè)必須加強(qiáng)智能配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)工作，不斷采用最新的科學(xué)技術(shù)提升設(shè)計(jì)水平，提高智能配電網(wǎng)的自動(dòng)化程度，提高其可視化和智能化水平，使生產(chǎn)生活的用電需求得到滿足，同時(shí)提高電力企業(yè)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。