智能配電網關鍵技術在城市配電網規劃中的應用

刁艷賓

（國網臨汾供電公司，山西 臨汾 041000）

0 引 言

當前社會用電需求不斷增長，使得供電企業運營壓力越來越大。智能配電網促進了電力產業發展，有效提升供電可靠性和供電效率，因此具有良好的應用前景。在城市配電網規劃中，使用智能配電網關鍵技術有助于提高配電網的自動化水平，減少人為操作帶來的誤差與延后性，做到精準計量電量，并智能化進行電網調度，為人們提供更優質的用電服務。

1 智能配電網概述

從基本概念上講，智能配電網是指實現電力系統的智能化運行，將感知與計量兩種方法相結合，構建基于信息感知與計量相結合的智能電網決策支撐體系，并將相應的技術流程進行量化，從而實現智能電網的整體安全。智能配電網的功能模塊如圖1 所示，具有高度一體化水平，通過信息綜合，最大限度地保證整個配電網絡全面覆蓋，有助于電網企業進行統一管理。整個電力系統網絡架構完備，在遭遇外界損壞或者自然災害時，可以迅速恢復電力供應，各個層級的防御體系緊密協作，以保證電力供應的高效、可靠，防止大面積停電或連鎖故障，保持電網的安全、穩定和供電可靠性[1]。智能配電網可以實現靈活的交直流傳輸，保證智能調度的正常運行，做好電力資源的存儲管理，優化配網自動化技術，保證電網安全、靈活且穩定地運行，提升電力經濟效益。同時，在智能配電網的建設中，以可持續發展為重點，促進對潔凈能源的開發、利用和儲存，增加對節能與環境保護的科技投資，使電力系統朝著綠色、低碳、可持續發展的方向發展。此外，通過多種技術手段，能夠更好地應對供需失衡帶來的電力供給不足，對保證我國能源的可持續發展有著重大意義。

圖1 智能配電網的功能模塊

2 智能配電網關鍵技術

2.1 自動修復技術

智能配電網自動修復技術將控制技術、信息技術、繼電保護設備及自動切換設備等集成在一起，是實現配電網自動化最關鍵的技術之一[2]。自動修復技術指在不依靠配電站或主站的情況下，通過有關的算法和邏輯命令，自動運行開關裝置、保護裝置及配電自動化終端裝置等。在發生相應故障之后，智能配電網可以自動將故障點從故障位置中分離出來，并將故障時間、地點等信息傳送到配網故障管理和監控中心，從而實現故障地區自動恢復供電。目前，國內已研制出一種可以充分采集配電系統的運行狀況數據，并且可以成功完成繼電保護定值范圍切換的關鍵技術，對配電網絡中的實時數據進行實時采集、處理、分析及存儲，從而提升配電系統的穩定性。

2.2 分布式發電技術

分布式發電技術的實質是一種非模塊發電技術，核心功能是面向大電網、高壓的集中式單相供應技術。在實際運行過程中產生的電力功率從千瓦到百兆瓦不等，會按照不同地區的電力需要來靈活調整供電量[3]。目前，我國大多數電力系統中均應用了分布式發電技術，在城市配電網規劃中利用分布式發電技術具有如下優點。首先，在電網運行過程中，采用分布式電源的方式降低了電網的網損，有利于實現電網的可持續發展。其次，相對于常規的集中式電源，分布式發電技術具有更高的適應性和更易實現的調峰能力。最后，分布式電源可以有效解決傳統集中式電源的不足，保證了電網的穩定運行。分布式發電系統的規劃流程如圖2 所示，系統中各部分之間的協調配合能夠有效提高配電網運行效率。

圖2 分布式發電系統的規劃流程

2.3 交流輸電技術

交流輸電技術是通過遠程控制技術、通信技術、電子技術等有關技術來調節實際操作過程中的相位、阻抗、電流及電壓等基礎參量，從而達到對電網中無功或者有功進行柔性控制的目的，提高其在運營過程中的穩定性和可靠性。例如，對于用電穩定性要求比較高的生產企業，要求電力企業能夠持續、穩定地供電，如果在用電過程中發生電壓驟降、諧波等現象，則會導致生產企業受到較大經濟損失。在這樣的要求下，如果繼續采用常規的電源模式，將無法滿足電網的要求。為此，有必要采用交流傳輸的方式來解決這類客戶特殊的用電需求。交流輸電技術可以有效克服現有供電模式在大功率和遠距離傳輸等領域中的難題，同時可以有效改善在常規交流電網中所面臨的精度低、連續性差、傳輸效率低等問題。運用交流輸電技術，使整個配電網在滿足生產企業供電需求的基礎上，從根源上增強供電可靠性，降低在運行中發生事故的概率。

2.4 參數測量技術

智能配電網為了準確進行電能質量的調控與管理，需要在線監測電能質量。一個完備的電力系統數據采集系統是電網調度、儲能及線路自動化管理的有力支撐。利用參數測量技術進行實時監控，能夠實現對電力系統整體狀態的動態監測，以及對其運行狀態的連續評估與風險預警，對提高智能配電網的靈活性具有重大意義。通過對各類測試裝置的合理選用，采用精確的測試方法與信息傳遞方法，以達到對電網進行高精密檢測與可靠性監控的目的，為電網智能化運營提供重要支撐。在城市配電網絡規劃中，要求有關部門根據自身的具體狀況，深入開展參數測量技術的運用，以達到準確、實時、全面地獲取配電系統在運營過程中所生成的各種參量。

在遠程控制和監測智能配電網絡的基礎上，充分采集配電網絡在運營過程中所生成的各種數據資料，同時構建一個專用數據庫。如果配電網中出現故障，就能及時發出報警信號，保證有關工作人員可以在最短時間內進行及時檢測和維修，減少配電網絡故障給供電企業帶來的經濟損失。通過測試這些參數，可以有效解決由常規電能計量方法引起的電量計量誤差過大等問題，從而真正提升用電計量準確性，保證消費者和供電企業的經濟效益。同時，在實施過程中通過對各節點的數據進行采集和表達，形成閉環系統數據采集和表達流程，分析各節點數據，并根據各節點消耗情況，在一定的時間內對供電進行適當調節，從而提升配電系統的安全性和穩定性。

3 智能配電網關鍵技術在城市配電網規劃中的應用

3.1 城市中心區域的配電網規劃

在對各地區電力企業發展情況進行定期檢查的基礎上，結合本地區的用電需要和電網建設等現實目的，對現行供電環境進行持續改進，剔除與特殊要求不符的內部電壓供電網絡。在此基礎上，根據特定的安全性規范，采取合理的方法進行電氣設備的故障探測，減小系統的破壞程度，提升配電系統的供電效率與可靠性，滿足N-1 安全標準的要求[4]。監控終端可以采集所有相關設備運行的實時數據，通過一定的處理方法將采集的有關數據發送給調度中心的主站，同時可以進行信號逆向傳送，從而達到變電站自動化的目的。

當某一區域發生電路故障時，應由專家采用特殊隔離手段，對問題進行具體分析，再決定修復方案。在配電網的智能設計中，采用自動修復技術重構出有缺陷的電網，并將相應拓撲信息實時傳送給配電網，從而實現對電網的快速定位。調度員依據網絡結構和故障信息，向操作人員提供了相應的技術指引，使得操作人員可以第一時間到達現場，對故障的設備進行維修。在維護工作結束后，由監控中心的調度員根據命令對配電的智能化裝置實施遙控和管理，確保電力供應能夠按照原來的工況運轉。為了保證整個配電自動化的工作效率，配網使用的設備也要做好養護與更新工作，避免設備故障而導致電壓下降和消耗供電資增多等情況，定期完成設備的智能化更新，使城市配電網更加標準化。

3.2 智能用戶端管理

智能用戶端管理就是通過智能化的裝置和系統來監控、控制以及管理城市居民的能耗，從而達到節省能耗的目的。在智能化用戶端上，通過在終端上加裝諸如“智慧水表”“智慧插座”等裝置，實時監控客戶用電量，有利于制定配電決策。另外，通過智能用戶端管理，使客戶與配電網絡之間能夠進行雙向數據交換和能源流通，實現對客戶用電行為的實時監測與管理，促進其養成節能環保的行為，提升節能降耗效果[5]。在接入配電系統后，使其有效地參與到電網調度與優化中，滿足資源的柔性配置與供求的有效協調?；谥悄芙K端的遠程監控系統，將智能家電、智能照明等智能設備接入到智能終端中，可以對住宅能耗進行精準調控與管理。

智能用戶端管理具有諸多優勢，深入了解與分析客戶的用能行為，是電力系統規劃與調度的關鍵。將智能配電網絡技術運用到城市配電網絡規劃中，可以檢測配電系統的運行信息，比如可以根據探測到的數據信息檢測某一特定地區的用電需求，并分析異常用電情況，判斷配電網運行是否存在問題。在用電負荷不斷增加的情況下，目前采用的電能計量手段主要是電磁流量計，很難在高峰時段完成電能計量，使用參數測量技術幫助供電企業更準確地進行電量和電費計算，可以有效提升電費計量效率，對于提高配電網的管理水平具有很大的幫助。

4 結 論

推動城市配電網絡的智能化，是一個長期化、規范化的系統工程。采用智能配網技術，可以更加便捷地進行城市配電網絡規劃與實施，保證其安全可靠地運行，提升綜合性能。為了提高配電網的運行效果，相關人員應當按照需求更新配電裝置，按照規劃方案有序調整配電線路，針對地區情況規劃城市中心與外環配電網，以此滿足用戶的用電需求。