智能配電系統的關鍵技術與系統結構

鄭彬 孫穎

摘要：智能配電系統是智能電網的重要組成部分，具有人性化、智能化等優點，尤其降低了電網運行的管理難度，減少電網管理工作量，是全面建立智能電網的基礎。我國在智能配電網方面的研究及應用起步較晚，與發達國家存在一定的差距。尤其近年來，我國經濟突飛猛進，推廣智能配電網系統，擴大智能配電網在電網中的比率勢在必行。

關鍵詞：智能配電系統結構;關鍵技術;研究

一、智能配電網系統結構

智能配電網系統結構由內部系統、外部系統兩大部分組成，其中內部系統是智能配電網的核心部分，主要由通信系統、配電子站系統、配電主站系統構成。配電主站系統具有決定配電子站系統與通信系統的作用。而外部系統組成部分相對較多，包括七大分系統：故障報修系統、企業資源管理系統、地理信息系統、負荷管理系統等。另外，因智能配電系統允許接入分布式電源，具有一定的自愈功能。智能配電系統整體架構如圖1：

1.1配電主站系統

配電主站系統是智能配電系統的核心，具有較高的管理要求，尤其在進行硬件與軟件的選擇時應建立在用電區域綜合分析的基礎上。如對配電自動化水平要求不高的情況下可適當降低軟件系統配置。

1.2配電子站系統

配電子站系統的整體結構為模塊化設計，獨立性強、安全性高，當發生異常時排除難度較母站難度小。根據相關規范標準配電子站系統應支持所有接線方式，而且隔離故障時應能相互獨立，確保固定地區用電質量。恢復供電應具有互聯性特點，并依據供電方案完成故障區域內的正常供電。通常情況下，配電子站系統包括通信匯集型子站與監控功能型子站，前者實現配電網相關參數的收集，整合后傳送給控制終端，后者負責監控配電網運行情況，及時預警電網故障。

1.3通信系統

智能配電網中的通信系統具有明顯層級關系，不同層級通信系統功能區別較大。如配電子站系統與配電主站系統之間的通信要求較高，屬于通信系統的骨干層。而配電子站系統之間的通信要求相對低。構建通信系統時應充分考慮通信的安全性與穩定性，建議不同系統之間的通信使用專網進行，尤其在要求較高的饋線自動化區域，為保證通信質量可使用光纖專網通行。

二、智能配電系統中的關鍵技術

2.1高級配電自動化技術

先進配電系統自動化在進行故障處理和自我恢復、分布式電源和可以平移負荷調度、通信網絡技術以及計算機輔助決策等時，通常需要制定在具備可自我恢復的配電網絡結構前提下，能夠有效提升供電可靠性與穩定性，降低非故障停電區域，縮減停電恢復時間。而配電自動化系統中要求全面考慮分布式電源、儲備能量系統、客戶定制電力技術以及智能需求側管理等諸多方面的影響。與此同時，它的作用需要延伸至客戶的室內網，在確保用戶用電可靠性要求的基礎上，不斷提高電力設備的利用效率。

2.2配電網快速仿真和模擬技術

配電網便捷高速的仿真和模擬技術是促使配電網自愈的非常重要工具，它可以實現的主要作用包含配電網自適應保護、故障自動定位與處理、網絡重新構建以及自動電壓與無功控制等方面，仿真工具由配電網狀態評價、電網潮流評估與優化、電網動態安全性能評價、負荷預測等方面構成，而建模工具是由網絡拓撲分析模型、配電設備模型、負荷模型和發電模型等方面構成。與此同時，運用數學分析工具與高端的預測技術，基于配電網物理結構與電網運行情況，最終實現配電網的精確狀態估計于實時優化工作，然后預測配電網潛在發生事件，并且為系統運行工作人員帶來更好的輔助決策建議與便捷決策服務，從而達到配電網自愈的目的。

2.3分布式發電和智能微網技術

所謂分布式電源是指連接到配電網的小容量發電機或者儲能設備。通常一個智能電網會具備一個更大容量與接入便捷的分布式電源。在該種狀況下，配電網將與一個小型的輸電網相同，它也要求考慮諸比如非輻射性潮流與較高的短路容量等輸送電力網中經常出現的狀況。除此之外，配電網設計還要求考慮問題包含在孤島條件下的運行能力問題、降低配電網優化潮流的限制情況以及分布式電源與具體電廠運行配合是否融洽的狀況等。而集成多個分布式發電單元與負荷通常是一個單獨的系統，能夠為用戶帶來電能與熱能。

2.4量測和通信技術

這項技術是配電系統信息化與數字化的前提，同時也是提高配電網總體工作與管理自動化水平的基礎。基于高端量測與通信技術的配電系統先進量測體系是不斷發展智能配電網的前提。而AMI技術通常是由智能表計、信息收集組織、回程傳輸系統、雙向通信網絡以及計量數據管理系統與用戶室內網絡等技術構成。智能電表能夠定期獲取到用戶帶有時標的不同時間的用電量、使用電功率、電壓以及電流等數據，它是配電網的主要數據測量傳感單元。

三、智能配電系統的技術分析

3.1運行方面技術分析

運行技術智能配電系統的運行周期及輸電系統均有著重大影響。加強運行技術的分析及合理應用可以實現智能配電系統的優化處理。在配電工作中熟練掌握運行技術，對智能配電系統中自動調壓器設備進行優化處理;在供電過程中為了防止電力故障發生，采用分散式與集中式相結合的方法有效控制運行。

3.2系統方面技術分析

從系統方面考慮，其技術問題主要有以下幾方面：第一，應用傳統潮流計算方法計算，不同時間的斷面存在解耦現象。針對這一現象，為了確保智能配電系統整個運行系統中計算、評估的準確性，要對發展時間序列潮流進行正確的分析和判斷。第二，智能配電系統引入很多新型設備，這些設備的引入使系統問題分析規模變大，這導致智能配電系統應用過程中，拓撲結構和相關參數變化頻率增加，因此提供具有高速分析特點的動態分析技術是確保智能配電系統分析工作順利進行及分析數據準確性的重要條件。第三，智能配電系統是區別于其他系統采用的交直流混合網絡，其中包含可控負荷、分布式電源等。針對這種情況，采用智能配電系統時還應該熟練掌握相關技術和制定處理問題的方法。

3.3設備方面技術分析

智能配電系統主要存在兩種新型配電設備。第一種，可輔助智能配電系統的裝置。例如：電力電子裝置，它可以轉換交直電流和調整直流變壓。第二種，保障智能配電系統良好使用性能的設備。例如：可控負荷、分布式儲能、分布式電源

四、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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（上海航天804所 上海 201108）