智能城市建設中智能配網技術的應用

國網江蘇省電力有限公司蘇州市相城區供電分公司 趙蘇虹 戴寧迎

1 引言

在科技發展不斷進步的今天，人們越來越多地關心和重視智能城市的發展，對信息化建設成果也提出了新的要求。發展智能配網技術是智能城市建設的重要內容。

2 智能配網技術的概述

智能配網技術是一種集信息與通信技術、先進傳感技術、監控技術、先進的電力工程技術于一體的新型輸配電系統。在電力系統中，智能配網技術應用最廣泛。與常規的配網技術相比，智能配網技術具有更高的安全性、更好的自愈性、更高的資源利用率以及更高的電能質量，可以通過大規模接入分布式能源，與客戶進行交互，可以對配網技術以及設備進行可視化的管理[1]。在智能配網建設中，要對低碳經濟著重發展，進一步提高能源利用率，提升電力供應質量，保證供電穩定性。智能配網技術是構建智能電網的關鍵環節，一般針對電力系統中負責電能分配的網絡。從目前來看，國內配網技術均為35kV 以下的電網[2]。

3 智能城市建設中智能配網技術的應用問題

3.1 智能配網建設重視程度不夠

在國內許多城市中，對于智能配網的建設并沒有給予足夠的關注，投資方面不足，規劃、設計方面較為滯后，配網的設備等級偏高，對其進行的管理也缺乏足夠的技術支撐。且多以手動為主，電動為輔助的斷路器操作方式，如柱上刀閘、接地刀閘等均屬于手動操作，很難以達到遠程控制。根據數據顯示，僅有6.7%的配網能夠達到自動化程度[3]。

在一些經濟發展相對滯后的城市和區域，設備基本為手動操作，配網設備的工作條件苛刻，電控操作結構為敞開式，很可能會出現氧化的情況，甚至會出現機構卡塞等問題。

3.2 智能配網通信平臺發展不完善

我國的配網中出現了大量的、沒有規律可循的情況，這就要求科學合理地配置配網自動化設備的控制終端，根據需求配置與采集控制終端相適應的配置參數，達到終端設備與智能配網系統進行聯網和通訊的目標。GPRS 等無線通信方式，或光纖等有線通信方式，基本構成了終端采集的主要通信方式。這種方法不能滿足配網自動化建設的需要。若將各種方法組合在一起，將提高通道建設和管理的難度，不利于智能城市的建設與發展。

3.3 智能配網電源的配置過于復雜

在出現故障時，智能配網技術能夠迅速、精確地對故障地區進行位置的確定，利用遠程控制方式，迅速排除障礙，確保供電，這就需要在現場設置一定的終端設備，并為其提供工作電源，實現對線路信息的實時收集。在當前的配網系統中，一旦發生斷電，則配網系統中計算機系統和通信系統都會掉電，只能通過安裝蓄電池或者充電器的方法，才能夠確保終端設備能夠繼續工作，這將提高后續維修難度，減弱了主站的作用。

3.4 缺乏科學的管理方法

要使智能配網的使用效果得到最大程度的體現，就要求電力企業在滿足地方用電需求的前提下，做好配網的運營和管理。然而，有些供電公司在進行供電運作時，仍然面臨著配網管理不夠科學的問題，不能在電網的運作中達到最優的分配，造成了電能損耗嚴重、電網負荷過高和用電事故頻發等問題，這些問題對廣大的客戶的用電要求造成了很大的沖擊，給電網的后續維護工作造成了很大的負擔[4]。

4 智慧城市建設中智能配網技術的應用

4.1 分布式智能技術

在目前的情況下，配網的控制方式以實現對故障的隔離和轉供為主，但是，這樣的控制方式過分依賴通訊通道和主站，不能對其進行有效的控制。而且，傳統的分段器與重合器方案，不能依靠通道進行數據的傳送。對這種情況，使用分布式智能技術可以彌補常規錯誤，可以提高故障隔離的自動化程度，保證了負荷的高度自動化的轉供，在實際應用中，分布式智能技術具備一定的安全性和穩定性，即使不借助通訊信道、主站等，也可以盡可能地完成數據的傳遞，還可以提高數據的傳遞效率。分布式智能技術可以為多電源電力系統的運作提供便利，在通信通路出現問題時，可以對某些特定缺陷，如短路故障等進行分離，依托電源進行轉供電，使故障部分盡快恢復到正常的供電狀態。并通過遠程自動化技術，使故障得到更加高效、快速、準確地分析、解決和處理，滿足了各種用戶的服務要求。

當配網系統中的某一部分發生故障時，智能開關可以利用通信系統來進行判斷和辨識故障，進而有效地切斷和分離故障，而其他的非故障區則可以繼續正常工作，并對故障的影響范圍進行控制。這種方法一般適用于對平面桁架網架結構的故障診斷。智能分布式配電終端的檢測試驗方法、裝置以及流程如圖1所示。

圖1 智能分布式配電終端的檢測試驗方法、裝置以及流程

4.2 提升信息的處理能力

采用先進的智能配網技術，將寬帶無線技術和光通訊技術有機地結合起來，充分利用先進技術的優勢，提高寬帶技術的部署靈活性，提高光通信系統的穩定性，在互相支撐的條件下，根據系統的級別和性質，優化技術的應用模式。在智能配網技術的具體應用中，可以結合聯絡開關、遙控操作等，展開對系統的全面的分析與協同，并將光纖通訊技術方式、線路故障處理方式等進行有效的控制，在能量合理收集的前提下，進行無線通信的合理處理，在實時處理的條件下，要對數據檢測技術進行嚴格的處理，采用科學的采集方式進行處理。

4.3 鞏固配網智能化水平

配網和上級調度自動化系統的邏輯結構是由兩種方法來生成的：一種是遠程終端模式，盡管其成本較低，但其網絡通信流量很大，同時其穩定性也很差；另外一種是廣域分布式收集模式，其整個配網的調度主站系統都是單獨的，具有較好的實時性，并能與上面的調度系統有機地結合。在國內，為了實現智能配網的發展和應用，需要重視網絡潮流計算、網絡重構和網絡拓撲結構的研究，并將其應用到大規模的分布式數據收集中。

4.4 拓寬管理與控制業務

在智能配網技術的實踐中，要擴大管理和控制的范圍，明確安全運行管理特征，在正確運用現場管理技術方法的前提下，推動管控業務的合理實施。目前，許多物聯網技術都已被運用到了智能配網技術中，可以利用手持PDA 技術進行操作，在對物資進行科學管理的前提下，建立一種安全的生產工作機制，對業務進行理性的創新，在移動操作的條件下，控制數據流動，提高了電網的運行和維護工作效能，對工作機制和模式進行了優化。

4.5 配網運行狀態評估與預警

在此基礎上，利用大數據技術對配網的運行狀況進行評價和預警，具體內容包括：

一是對配網進行了系統的安全評估，包括系統的頻率，節點電壓，主變及線路負荷比率等。

二是對配網的供電能力進行評價，包括負荷容量和線路之間的負荷切換等。在電網容量無法達到負荷要求的時候，要依據負荷的重要性、產生的經濟效益和歷史電壓負荷等因素來進行甩負荷。

三是對配網的可靠性及供電質量進行評估，如負荷點故障率、系統平均停電頻率、系統平均停電時間、電壓合格率、電壓波動與閃變、三相不平衡度、波形畸變率、電壓偏移、頻率偏差等。

四是以線路損耗率、設備使用效益為指標，對配電網經濟性進行評價。運用該方法，對企業所面對的各種風險進行了分類；對今后某一時期配網可能出現的風險狀況進行預報；基于不同風險類型辨識結果，提出了針對不同類別的防范和控制措施，為調度決策者提供依據，能夠準確地識別和定位突發的和累積性風險，并能判斷其類型，產生防范和預防控制方案等。基于大數據的配電網運行狀態評估與預警如圖2所示。

圖2 基于大數據的配電網運行狀態評估與預警

4.6 進一步完善電網結構

在未來的智能城市中，要加強對配網技術的開發，要加強對配網資金的投入，要加強對配網的管理。根據國網公司頒布的《配網規劃設計技術導則》，重點解決了下列問題：

一是根據城區電力系統的發展狀況和目前所面臨的主要問題，確定中長期發展規劃。二是要加強與上級電網的溝通與配合，進一步完善和健全電網的動態修訂體制。三是要在規劃、設計和安裝等方面實現技術規范的統一。四是在配網規劃與設計中，要主動吸收外國的思想與做法，進行配網的改革與發展。五是加強配網的設計與開發，提高智能配網建設的設計與開發水平。以此來提高智能城市的發展進程[5]。

4.7 提高智能配網設備水平

強化智能配網的建設，持續提高配網的自動化和智能配網的設備水平，這就是智能配網技術的關鍵。在確保資金充足，且具備一定的條件下，持續對網架結構進行優化，以提升智能配網的裝備水平，強化自動化應用程度。需將三遙化建設進一步加強，實現對配網中出現的故障進行迅速地檢測與隔離，并強化配網結構重組與負荷切換的能力。

4.8 使接納分布式電源的抗干擾能力加強

現有的配網技術系統既沒有接入SER，又對DER 容量和網點的選擇嚴格限制，嚴重影響了其在分布式電源中的推廣與應用。而智能配網技術，卻是與 DER 相連接，并推行了汽車充電和使用可再生能源等能量管理概念，從而真正促進可更新能源發電的發展。

5 結語

智能配網技術正在發展之中，國內的智能配網技術仍需進一步發展和改進，自動化程度還需要進一步提升，要主動改進配網基礎設施，為智能配網的自動化、智能化運轉創造有利的環境，提升配網的運轉效能，構建優質的配網工程體系，以達到對智能配網技術的深度應用。