智能配電網(wǎng)關鍵技術在電網(wǎng)規(guī)劃中的應用

尚龍龍?劉洋宇?羅井利?汪建波?史紀

摘要：智能配網(wǎng)技術的應用可為城市配網(wǎng)建設工作提供便利，以保障城市配網(wǎng)安全，提高城市配網(wǎng)整體性能。研究表明，為了增加供電等級并縮短城市配網(wǎng)停電時間，避免城市配網(wǎng)在正常運行過程中發(fā)生意外事故，城市配網(wǎng)建設人員必須根據(jù)本地區(qū)情況合理運用智能配網(wǎng)技術，并科學合理地進行城市配網(wǎng)建設。

關鍵字：智能配網(wǎng)；自愈技術；分布式發(fā)電

一、引言

將智能配網(wǎng)技術引入城市配網(wǎng)建設，能夠克服城市配網(wǎng)綜合性能不高的問題。《城市配網(wǎng)規(guī)劃》針對城市配網(wǎng)規(guī)劃特點，對該技術的關鍵意義進行了深入分析，并給出了一些規(guī)劃意見，期待對城市配網(wǎng)規(guī)劃設計工作給予必要的幫助。

一、傳統(tǒng)配電網(wǎng)存在的問題

各等級壓力配網(wǎng)的變電站位置和容量，決定變電站的供電范圍、配網(wǎng)的網(wǎng)絡布線方式、配網(wǎng)電纜的線徑、配網(wǎng)無功電源的選擇方式等一系列重要事項，因此必須根據(jù)最經(jīng)濟合理的方式確定配網(wǎng)的變電站位置和容量[1]。

近年來，配網(wǎng)建設由淺入深，首先引入了負荷預報技術來進行空間負荷預測；其次，利用供電可靠性成本分析方法，引入了以可靠性為基礎的城市電源設計技術，用于進行電網(wǎng)框架設計。然而，常規(guī)的布網(wǎng)設計存在以下幾種情況：

人為不確定因素影響較大，數(shù)據(jù)連貫性較差。這一過程的實際工作多由人為設計和預判完成，規(guī)劃思路和預判方式在不同設計單元間存在差異。因此，電網(wǎng)網(wǎng)架和運行狀態(tài)數(shù)據(jù)在規(guī)范計算中也會有所不同。

通常不考慮分布式電源在設計電力均衡網(wǎng)絡時的影響。分布式電源是國家電網(wǎng)引進的，而配網(wǎng)建設主要參考熱電聯(lián)產(chǎn)計劃，只考慮大型電廠和電源點，沒有考慮到分布式電源的接入方式。

在網(wǎng)架規(guī)劃中，由于容量的短路，往往會受到一定的制約。

配電網(wǎng)架的設計比較簡單，容易導致原規(guī)劃設施的低利用率。針對不同的定線方式，考慮“N-1”時的負荷比例也會有所不同，如單環(huán)網(wǎng)通常不會有超過50%的負荷比例。然而，由于配電網(wǎng)的智能化程度較低，無法考慮不同的布線方式，從而在規(guī)劃中造成供電價格線路利用率較低的情況。

二、智能配電網(wǎng)的特點

控制過程中的技術和標準不夠，使得智能配電網(wǎng)在某些設計上存在相當大的風險，并且對于電網(wǎng)消費者自身的正常使用也造成相當大的危害。因此，必須充分重視上述內(nèi)容，并通過實施適當?shù)氖侄渭右愿倪M，以保證電網(wǎng)的整體運行安全與穩(wěn)定得以全面提高。只有這樣，才能帶動配電網(wǎng)整體運行質(zhì)量的提高，進而推動我國能源經(jīng)濟的平穩(wěn)發(fā)展[2]。與傳統(tǒng)配電網(wǎng)相比，智能配電網(wǎng)的特點更為明顯，主要表現(xiàn)在以下四點。

①智能配電網(wǎng)系統(tǒng)具有自我修復能力。在智能配電網(wǎng)的監(jiān)控下，電網(wǎng)絡系統(tǒng)可以全天候監(jiān)控自身運行狀況，通過感應器或其他監(jiān)控裝置預防故障并及時恢復。一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，相關數(shù)據(jù)將會被發(fā)送至中心和系統(tǒng)主站，以避免因故障導致的斷電事件和停電風險，保證系統(tǒng)正常運行。

②智能配網(wǎng)具有高安全性。智能配電網(wǎng)能夠改變傳統(tǒng)配電網(wǎng)結構，有效防止傳統(tǒng)電源存在的安全隱患問題，如故障重合、電流驟降等，從根本上保障配電網(wǎng)的安全運行和穩(wěn)定性。

③智能配電網(wǎng)具有良好的互動性。通過物聯(lián)網(wǎng)技術，智能配電網(wǎng)可以與國家電網(wǎng)內(nèi)部人員實現(xiàn)雙向互動，并具備網(wǎng)絡通信功能。通過智能電表和智慧計價，消費者可以自主選擇用電時間并實時計算電費。同時，系統(tǒng)還能向消費者推送TIPS消息，提醒電量支付，提供更加便捷和個性化的服務。

④智能配電網(wǎng)為城市配電資源和調(diào)度提供了便利。智能配電網(wǎng)采用分布式計算智能技術，通過自動管理系統(tǒng)與寬帶網(wǎng)絡相融合，可以通過大數(shù)據(jù)分析技術獲取和整合相關信息資料，發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)運行信息，為用電調(diào)節(jié)機構提供幫助和決策支持。通過大數(shù)據(jù)分析技術，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)運行信息的有效利用，從而提升供電運行效益[3]。

三、城市配電網(wǎng)的智能化規(guī)劃

城市配網(wǎng)建設時引入智能配網(wǎng)新技術，可以保證國家電網(wǎng)始終保持合理的工作方式。對配網(wǎng)情況進行實時監(jiān)控，擴大城市配網(wǎng)運行容量，科學合理配置供電網(wǎng)絡資源，增強供電整體運行效能，確保城區(qū)經(jīng)濟效益，同時監(jiān)控各類設施造成的損失情況[4]。

秉承“用戶為本”的理念，智能配電網(wǎng)的關鍵技術通過探索有效的方式緩解電網(wǎng)客戶的用電困難，并創(chuàng)造出更高效的用電方式，以滿足社會各大公司對電能資源的使用需求。智能配網(wǎng)關鍵技術的作用是調(diào)整網(wǎng)絡規(guī)劃供電方案，以防止電力頻繁中斷，確保業(yè)務經(jīng)營工作始終有效運轉。

智能配電網(wǎng)技術主要集中在電力再生能源上，可將化學能源及其污染廢水在上網(wǎng)運行中的比例一定程度上降低。這表明智慧配網(wǎng)技術將有力推動當前城市配網(wǎng)工程的實施，使這項工程朝著節(jié)能減排的目標發(fā)展，為城市綜合環(huán)保事業(yè)作出貢獻。

四、智能電網(wǎng)關鍵技術及應用

（一）關鍵技術

當今，電壓較高的大電網(wǎng)或集中式供電網(wǎng)絡已普遍被應用于世界許多地方的配電網(wǎng)中。一旦配網(wǎng)某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，勢必對整個設備運行造成影響。因此，在此前提下，重點關注分布式發(fā)電技術是必要的。另外，還有一種非模組開發(fā)方式，采用小機組在設備供電地點及其周邊場地供電。這種方式既能保證配網(wǎng)的安全穩(wěn)定，又能為設備提供足夠的電能。通過這種開發(fā)技術，可以根據(jù)客戶需求調(diào)整供電量，從而優(yōu)化調(diào)度供電資源，避免大規(guī)模斷電問題，并大幅提升供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性[5]。

由分支網(wǎng)終端、配電站、主站三部分組成的供電網(wǎng)自動化，在實現(xiàn)智能化配電網(wǎng)系統(tǒng)的運行過程中，提高解決實際供電問題的能力。在這一具體的技術標準中，還要求相關技術人員確定配網(wǎng)自動化建設的具體應用方法，依據(jù)配網(wǎng)所在區(qū)域的發(fā)展狀況、配網(wǎng)業(yè)務情況及其對配網(wǎng)的運行現(xiàn)狀等，有效提升城市配網(wǎng)建設效率。

自我修復控制是城市智能化的重要指標，借助自我修復控制技術實現(xiàn)配電網(wǎng)的自我修復功能也是常見的應用方式。自愈技術主要指的是在城市配電網(wǎng)范圍內(nèi)發(fā)生的各類事故，由城市配電網(wǎng)系統(tǒng)主動隔離，通過保護裝置、開關設備和監(jiān)控終端設備等的聯(lián)合應用，同時向城市自動控制中心傳輸事故數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對事故范圍內(nèi)的自動化控制以及自動供電系統(tǒng)的恢復。目前，在國內(nèi)多個省市已經(jīng)應用了能夠自動進行電網(wǎng)信息采集和大數(shù)據(jù)分析等工作的技術，這進一步促進了城市配網(wǎng)系統(tǒng)的完善。

（二）關鍵技術在城市配電網(wǎng)規(guī)劃中的應用

1.城市中心區(qū)域配電網(wǎng)規(guī)劃。

根據(jù)各地電力公司的發(fā)展狀況，定期檢測中心城區(qū)供電安全等級的同時，根據(jù)區(qū)域內(nèi)的用電需求和電網(wǎng)組建的實際目標，不斷完善現(xiàn)有的供電條件，并淘汰不適應特定需求的內(nèi)壓供電網(wǎng)絡。針對具體的安全標準開展檢測工作，采用合理改進方式檢測電力設備故障，以縮小電網(wǎng)故障危害范圍，從而提高10kV內(nèi)壓配電網(wǎng)的供電有效性和可靠性。這種10kV內(nèi)壓配電網(wǎng)必須符合N-1安全標準。

在一定范圍內(nèi)，出現(xiàn)電路上的單調(diào)問題，就必須有專門的技術人員結合特定的隔離方法，運用專業(yè)的方法對特定問題進行分析，然后才能確定恢復方案。配電智能化設計可以通過應用自愈控制技術，對故障設備進行網(wǎng)絡結構重建，并及時向配電控制中心傳輸相關拓撲數(shù)據(jù)，快速確定事故發(fā)生地點。控制中心的調(diào)度人員根據(jù)相關拓撲數(shù)據(jù)及事故數(shù)據(jù)，對運維人員進行技術指導，使運維人員能夠在最短的時間內(nèi)到現(xiàn)場對事故設備進行維護。運維人員完成運維工作后，控制中心的調(diào)度人員可以利用指令對配電的智能設備進行遠程遙控管理，以保證供電系統(tǒng)按原有條件正常運行。

在中心區(qū)域，對配網(wǎng)采用的供電設備要適時進行更換，對陳舊的電器設備要適時進行更新。設施陳舊，與智能電網(wǎng)的建設特點、使用狀況不能相適應，可能會導致電壓降低和供電資源消耗大等問題。因此，智能化更新升級需要定期實施，具體建設人員可以通過新建設施來替換這些舊設施，從而保證城市配電網(wǎng)向標準化、現(xiàn)代化方向發(fā)展。同時，對舊設施也要給予重視。

設計人員還應結合特定密度條件，及時對開關站進行合理配置，以有效提高供電聯(lián)絡能力和負荷傳遞水平，避免因單線專供系統(tǒng)而造成的電力供應隱患。

2.城市外環(huán)區(qū)域配電網(wǎng)規(guī)劃。

設計人員還將利用大數(shù)據(jù)分析技術，通過利用GIS技術和大數(shù)據(jù)平臺，全面了解外環(huán)地區(qū)配網(wǎng)所需統(tǒng)計的信息和相關負載情況。他們將系統(tǒng)研究城市配網(wǎng)的可靠性，并重新設計外環(huán)地區(qū)的分布式計算發(fā)電系統(tǒng)，分析每個結點的安全性。通過這些技術，能夠使城市配網(wǎng)得到有效改善，降低供電負荷率，實現(xiàn)降低資源消耗的目標。

根據(jù)當前負荷預測結果，將在城市和外環(huán)地區(qū)設立具體設計單位的電動汽車補充電站，并制定相應的電價政策。通過采用合理的施工手段，將這些電動汽車補充電站轉化為電力供應設施，以減輕電力供應高峰時段的壓力。此外，為滿足特定范圍的農(nóng)網(wǎng)電力需求，還應在外環(huán)地區(qū)的農(nóng)網(wǎng)中增設分布式發(fā)電項目，并納入規(guī)劃考慮。

五、結束語

智能配網(wǎng)技術的應用可為城市配網(wǎng)建設工作提供便利，以確保城市配網(wǎng)的安全運行，提高城市配網(wǎng)的整體性能。研究顯示，為提高供電水平并縮短城市配網(wǎng)停電時間，城市配網(wǎng)建設人員不斷更新電力設備，并根據(jù)當?shù)厍闆r調(diào)整供電線路。要有針對性地運用智能配網(wǎng)技術，科學合理地規(guī)劃和建設城市配網(wǎng)，避免城市配網(wǎng)在正常運行過程中出現(xiàn)意外事故。

作者單位：尚龍龍 劉洋宇 羅井利 汪建波 史紀

深圳供電局有限公司

參? 考? 文? 獻

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[4]申菲. 某縣級市配電網(wǎng)建設規(guī)劃研究[D].西安理工大學，2018.

[5]杜梓堅.智能配電網(wǎng)技術在配電網(wǎng)規(guī)劃中的運用之研究[J].科技與創(chuàng)新，2018（02）：156-157.