智能配電網(wǎng)技術(shù)在配電網(wǎng)規(guī)劃中的運用

胡 清，王 磊

（國網(wǎng)宿遷供電公司經(jīng)濟技術(shù)研究所，江蘇 宿遷 223800）

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)系統(tǒng)通常采用集中式控制，信息傳遞相對滯后，對于實時變化的用電需求難以靈活應(yīng)對，而隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，智能配電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運而生，以其分布式控制、智能感知、高效調(diào)度等特點，為配電網(wǎng)系統(tǒng)注入新的動力。智能配電網(wǎng)技術(shù)借助先進的傳感器、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)分析等手段，實現(xiàn)了對配電網(wǎng)系統(tǒng)更加細致、實時的監(jiān)測和管理，通過實現(xiàn)設(shè)備之間的信息共享、遠程控制和智能決策，智能配電網(wǎng)技術(shù)能夠更好地適應(yīng)不斷變化的用電環(huán)境，提高電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

1 智能配電網(wǎng)技術(shù)的特點分析

第一，智能配電網(wǎng)技術(shù)的核心特點之一是其強大的自動化和智能化能力，通過引入先進的傳感器、智能算法和自學(xué)習(xí)系統(tǒng)，智能配電網(wǎng)能夠?qū)崟r感知電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，自動進行故障檢測、定位和修復(fù)，自動化的特性極大地提高了電力系統(tǒng)的運行效率，降低了對人工干預(yù)的需求，從而使得電力系統(tǒng)更為可靠和可維護。第二，智能配電網(wǎng)技術(shù)支持對電力設(shè)備和電網(wǎng)狀態(tài)的實時監(jiān)測，通過大數(shù)據(jù)分析和處理，系統(tǒng)能夠生成翔實的運行數(shù)據(jù)和趨勢分析報告，幫助電力運營商更好地了解電力系統(tǒng)的運行情況，實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析的特點使得電力系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)潛在問題、提前預(yù)防故障，并為未來的規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)[1]。第三，智能配電網(wǎng)技術(shù)將能源管理推向分布式和智能化的方向，通過智能電表、可再生能源發(fā)電系統(tǒng)等技術(shù)的應(yīng)用，系統(tǒng)能夠更好地實現(xiàn)對分布式能源的管理和優(yōu)化，使得電力系統(tǒng)能夠更好地適應(yīng)可再生能源大規(guī)模接入的挑戰(zhàn)，提高電能利用率，降低對傳統(tǒng)能源的依賴。第四，智能配電網(wǎng)技術(shù)注重系統(tǒng)的彈性和可擴展性，彈性體現(xiàn)在系統(tǒng)能夠在面對突發(fā)性的電力需求變化或故障時迅速做出調(diào)整，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，可擴展性體現(xiàn)在系統(tǒng)能夠方便地進行擴容，適應(yīng)新能源接入和電力需求的增長，彈性和可擴展性的特點使得智能配電網(wǎng)更具適應(yīng)性和靈活性。第五，智能配電網(wǎng)技術(shù)注重系統(tǒng)的安全性和魯棒性，通過加密技術(shù)、權(quán)限管理等手段，系統(tǒng)能夠確保電力數(shù)據(jù)的安全傳輸和存儲，同時系統(tǒng)具備強大的自我修復(fù)和恢復(fù)能力，能夠迅速應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)攻擊、設(shè)備故障等安全威脅，保障電力系統(tǒng)的正常運行。

2 智能配電網(wǎng)技術(shù)在配電網(wǎng)規(guī)劃中的具體運用

2.1 智能電力負荷管理技術(shù)的應(yīng)用

智能電力負荷管理技術(shù)依賴于高精度的電力負荷預(yù)測，通過使用先進的數(shù)據(jù)分析和機器學(xué)習(xí)算法，系統(tǒng)可以對未來不同時間段的電力負荷進行準確預(yù)測，預(yù)測模型綜合考慮歷史負荷數(shù)據(jù)、天氣變化、特殊事件等多個因素，以提高預(yù)測的準確性，在應(yīng)用過程中，系統(tǒng)會實時采集并分析歷史電力負荷數(shù)據(jù)，利用機器學(xué)習(xí)算法進行模型訓(xùn)練，隨著時間的推移，預(yù)測模型會不斷優(yōu)化，從而提高對未來電力負荷的預(yù)測精度，為后續(xù)的電力調(diào)度和優(yōu)化提供了可靠的基礎(chǔ)。基于對電力負荷的準確預(yù)測，智能電力負荷管理技術(shù)通過動態(tài)電力負荷調(diào)度實現(xiàn)了對電力系統(tǒng)的靈活管理，系統(tǒng)會根據(jù)實時的負荷預(yù)測結(jié)果，結(jié)合電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)和設(shè)備可用性，制定出最優(yōu)的電力調(diào)度方案，在系統(tǒng)運行過程中，能夠動態(tài)調(diào)整各個供電點的輸出功率，合理分配負載，以實現(xiàn)整個系統(tǒng)電力負荷的平衡，調(diào)度過程可以通過智能控制中心實時監(jiān)控和調(diào)整，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，且系統(tǒng)能夠根據(jù)能源成本、環(huán)境因素等進行優(yōu)化，提高電力利用效率。智能電力負荷管理技術(shù)強調(diào)對負荷側(cè)的靈活性管理，通過與終端用戶設(shè)備的互聯(lián)互通，系統(tǒng)可以獲取實時的負荷信息和用戶需求，在應(yīng)用時系統(tǒng)會通過智能電表、智能家居設(shè)備等實時收集用戶用電行為，基于信息系統(tǒng)可以向用戶提供實時的電力消費情況，引導(dǎo)用戶在高峰時段降低用電，從而實現(xiàn)負荷側(cè)的調(diào)整，系統(tǒng)還可以通過與電動汽車充電樁的智能對接，實現(xiàn)對電動汽車充電過程的靈活調(diào)度，避免負荷集中爆發(fā)[2]。

2.2 分布式能源管理技術(shù)的應(yīng)用

智能配電網(wǎng)中的分布式能源管理依賴于智能感知技術(shù)，通過各類傳感器、智能儀表等設(shè)備實時感知電力系統(tǒng)的狀態(tài)和能源使用情況，在用戶端和配電網(wǎng)各節(jié)點部署智能儀表，實時監(jiān)測電能使用情況，包括電壓、電流、功率等參數(shù)，通過儀表系統(tǒng)可以實現(xiàn)對用戶側(cè)和配電網(wǎng)狀態(tài)的高精度感知；采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋配電網(wǎng)區(qū)域，實時監(jiān)測電力設(shè)備的運行狀況，及時感知潛在的故障和異常情況，通過大數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)對電網(wǎng)狀態(tài)的動態(tài)調(diào)整和優(yōu)化。分布式能源管理的核心在于對能源進行實時監(jiān)控與精細控制，以保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，在智能配電網(wǎng)規(guī)劃中，建立基于物聯(lián)網(wǎng)的智能監(jiān)控系統(tǒng)，通過云平臺集中監(jiān)控各個配電站、電能用戶和分布式能源設(shè)備的運行狀態(tài)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對電力系統(tǒng)的全面監(jiān)測，為決策者提供實時數(shù)據(jù)支持；采用遠程控制技術(shù)，實現(xiàn)對電力設(shè)備的精確調(diào)節(jié)和遠程操作，通過遠程控制中心，對分布式能源系統(tǒng)進行調(diào)度，協(xié)調(diào)各節(jié)點的運行，提高電力系統(tǒng)的整體效率。分布式能源管理需要解決能源波動和不確定性的問題，因此能源存儲與管理技術(shù)成為智能配電網(wǎng)中的關(guān)鍵，在電力規(guī)劃中需要引入先進的儲能技術(shù)，如電池儲能、超級電容等，對分布式能源進行存儲和釋放，通過智能控制系統(tǒng)，根據(jù)電力系統(tǒng)的負荷情況合理調(diào)度儲能設(shè)備，平滑能源波動，并采用先進的分布式能源管理算法，實現(xiàn)對分布式能源的智能調(diào)度和管理，通過預(yù)測負荷、分析電價和考慮能源存儲狀況，優(yōu)化能源的分配和利用，提高能源的利用效率[3]。例如，在某地區(qū)的配電網(wǎng)規(guī)劃中，引入了分布式能源管理系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用效果如表1 所示。

表1 某地區(qū)配電網(wǎng)分布式能源管理系統(tǒng)

2.3 實時監(jiān)測與故障定位技術(shù)的應(yīng)用

在配電網(wǎng)規(guī)劃中，故障定位技術(shù)的核心在于故障診斷算法的運用，通過結(jié)合實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以采用先進的算法對電力系統(tǒng)中的故障進行準確診斷，算法可以基于人工智能、模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等原理，實現(xiàn)對不同類型故障的自動識別，故障診斷算法的運用能夠提高故障定位的準確性，降低對人工干預(yù)的需求，可以在短時間內(nèi)對故障進行快速定位，從而提高電力系統(tǒng)的可靠性。現(xiàn)代電力設(shè)備普遍具備智能化的特征，其中包括故障自檢功能，該功能可以通過設(shè)備內(nèi)置的傳感器和自診斷系統(tǒng)，實時監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)，并在發(fā)現(xiàn)異常時向監(jiān)測中心發(fā)送報警信號，通過智能設(shè)備的故障自檢功能，系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)潛在問題，幫助提前防范可能的故障，從而降低了系統(tǒng)發(fā)生重大故障的風險[4]。

例如，實時監(jiān)測與故障定位可以采用支持向量機算法（Support Vector Machine，SVM），該算法是一種強大的機器學(xué)習(xí)算法，通過對實測數(shù)據(jù)進行清洗和去噪處理，去除異常值和噪聲，提高故障診斷的準確性。支持向量機對于高維數(shù)據(jù)的處理能力較強，但去除數(shù)據(jù)中的噪聲有助于提高算法的性能，之后從原始數(shù)據(jù)中提取出對故障診斷有意義的特征，或通過特征選擇方法選取最相關(guān)的特征，支持向量機對于高維數(shù)據(jù)的處理優(yōu)勢使得其能夠更好地處理提取出的特征信息；在配電網(wǎng)故障診斷中，常用的核函數(shù)包括線性核函數(shù)、多項式核函數(shù)和徑向基核函數(shù)等，選擇合適的核函數(shù)能夠更好地捕捉故障特征；支持向量機中的懲罰參數(shù)C 的選擇直接影響模型的泛化性能，通過交叉驗證等方法，對懲罰參數(shù)進行調(diào)優(yōu)，確保模型對于不同情況下都能取得較好的診斷效果。利用訓(xùn)練集對支持向量機模型進行訓(xùn)練，通過調(diào)整模型參數(shù)，使得模型在訓(xùn)練數(shù)據(jù)上能夠?qū)W得合適的特征，提高對配電網(wǎng)故障的敏感性，并利用測試集對訓(xùn)練好的模型進行測試，并對模型的性能進行評估，通常采用混淆矩陣、準確率、召回率等指標對模型的性能進行全面評估。支持向量機模型訓(xùn)練完成后，可以將其應(yīng)用于實際的配電網(wǎng)故障診斷，利用訓(xùn)練好的支持向量機模型對新的未知故障樣本進行分類和定位，模型能夠準確地將故障歸類到不同的類別，并定位故障發(fā)生的位置，對支持向量機模型的輸出進行解釋，并通過可視化手段直觀地呈現(xiàn)故障診斷結(jié)果，能夠使得工程人員更好地理解和解釋模型的診斷過程，提高故障診斷的可信度[5]。

H 市近些年來積極開展配電網(wǎng)智能化改造，為了提升故障診斷效率，引入了支持向量機算法。表2 為H市配電網(wǎng)規(guī)劃中支持向量機算法在實時監(jiān)測與故障定位中的應(yīng)用成效。

表2 H 市配電網(wǎng)規(guī)劃中支持向量機算法的應(yīng)用成效

2.4 自動化參數(shù)測量技術(shù)的應(yīng)用

在配電網(wǎng)規(guī)劃中，智能電表是自動化參數(shù)測量技術(shù)的重要組成部分，通過智能電表可以實時測量用戶用電情況，提供詳細的用電數(shù)據(jù)，可幫助規(guī)劃者深入了解用戶用電習(xí)慣，合理分析用電負荷，為電力系統(tǒng)的規(guī)劃提供精準的數(shù)據(jù)支持；智能開關(guān)的引入使得電力設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)遠程控制和監(jiān)測，在配電網(wǎng)規(guī)劃中，通過智能開關(guān)的部署可以實現(xiàn)對電力系統(tǒng)各節(jié)點的狀態(tài)實時監(jiān)測、故障檢測和遠程控制，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。電流是電力系統(tǒng)中重要的參數(shù)之一，高精度電流傳感器的應(yīng)用可以實現(xiàn)對電流的實時監(jiān)測，準確捕捉電流的變化趨勢，對于配電網(wǎng)規(guī)劃工作而言，能夠?qū)崿F(xiàn)更加精準的電流負荷分析，合理規(guī)劃電力系統(tǒng)；電壓的穩(wěn)定性對電力系統(tǒng)的正常運行至關(guān)重要，通過部署高精度電壓傳感器，可以實現(xiàn)對各個節(jié)點電壓的實時測量，及時發(fā)現(xiàn)電壓異常情況，使得規(guī)劃者更好地了解電壓分布狀況，為電力系統(tǒng)的合理規(guī)劃提供支持。自動化參數(shù)測量技術(shù)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)需要通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)進行深入分析，規(guī)劃者可以通過對電力系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)的挖掘，發(fā)現(xiàn)潛在的規(guī)律和趨勢，為智能配電網(wǎng)的優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持，結(jié)合自動化參數(shù)測量技術(shù)，可以采用智能優(yōu)化算法對電力系統(tǒng)進行優(yōu)化，能夠通過對數(shù)據(jù)的深入分析，提出更加智能化的電力系統(tǒng)規(guī)劃方案，實現(xiàn)能源的高效利用。

3 結(jié)語

智能配電網(wǎng)技術(shù)以其獨特的特點，為電力系統(tǒng)注入了新的活力，其自動化、實時監(jiān)測、分布式能源管理等特點使得電力系統(tǒng)更加靈活、高效、可靠，未來智能配電網(wǎng)技術(shù)將繼續(xù)推動電力系統(tǒng)的升級和轉(zhuǎn)型，為社會提供更為智能化和可持續(xù)的電力服務(wù)。