智能電網(wǎng)模式下的配網(wǎng)調(diào)控一體化研究

摘要：在配電網(wǎng)調(diào)控領(lǐng)域，智能電網(wǎng)通過(guò)優(yōu)化能源分配和管理來(lái)提高能源利用效率，有助于實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展，減少環(huán)境影響和資源浪費(fèi)。智能電網(wǎng)的彈性和自適應(yīng)能力使其能夠更好地應(yīng)對(duì)能源供應(yīng)中斷和突發(fā)事件，提升電力系統(tǒng)的安全性和供應(yīng)穩(wěn)定性，從而保障社會(huì)各界的基礎(chǔ)能源需求。對(duì)配電網(wǎng)調(diào)控一體化進(jìn)行研究，闡述智能電網(wǎng)模式下的配網(wǎng)調(diào)控一體化特征，并提出配網(wǎng)調(diào)控一體化優(yōu)化措施，旨在實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)調(diào)控一體化，更好地管理與監(jiān)督電網(wǎng)系統(tǒng)，提高其穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)模式"配網(wǎng)調(diào)控"一體化"調(diào)度系統(tǒng)"GIS系統(tǒng)

Research"on"Integrated"Distribution"Network"Regulation"in"Smart"Grid"Mode

LYU"Ji

Baotou"Power"Supply"Branch"of"Inner"Mongolia"Electric"Power"（Group）"Co.，"Ltd.，

Baotou，"Inner"Mongolia"Autonomous"Region，"014000"China

Abstract："In"the"field"of"distribution"network"regulation，"smart"grids"improve"energy"utilization"efficiency"by"optimizing"energy"allocation"and"management，"which"helps"to"achieve"sustainable"energy"development，"reduce"environmental"impact"and"resource"waste."The"elasticity"and"adaptability"of"the"smart"grid"enable"it"to"better"respond"to"energy"supply"interruptions"and"emergencies，"enhance"the"security"and"supply"stability"of"the"power"system，"and"thus"ensure"the"basic"energy"demand"of"all"sectors"of"society."By"studying"the"integration"of"distribution"network"regulation，"this"paper"elaborates"on"the"characteristics"of"distribution"network"regulation"integration"under"the"smart"grid"mode，"and"proposes"optimization"measures"for"distribution"network"regulation"integration."Aiming"to"achieve"integrated"distribution"network"regulation，"better"manage"and"supervise"the"power"grid"system，"and"improve"its"stability.

Key"Words："Smart"grid"mode;"Distribution"network"regulation;"Integrated；Dispatching"system；GIS"system

隨著城市化進(jìn)程加速，智能電網(wǎng)作為數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施的核心組成部分，支持智能城市的發(fā)展。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)面臨設(shè)施老化、效率低下和運(yùn)營(yíng)管理挑戰(zhàn)。智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用能夠提升電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化水平，增強(qiáng)電網(wǎng)的智能化和自動(dòng)化程度，優(yōu)化能源分布和供需平衡。智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展也促進(jìn)了相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新，大數(shù)據(jù)分析、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等在電力系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，不僅推動(dòng)了電力行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，也促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)和服務(wù)水平的提升。

1""配網(wǎng)調(diào)控一體化

配網(wǎng)調(diào)控一體化是指在電力配網(wǎng)系統(tǒng)中，通過(guò)整合智能化技術(shù)和信息通信技術(shù)，將配電網(wǎng)絡(luò)的控制、監(jiān)測(cè)和管理功能集成在一起，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)的綜合調(diào)度和控制。配網(wǎng)調(diào)控一體化的目標(biāo)是優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行，提高電網(wǎng)的可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)支持可再生能源的接入和智能用電設(shè)備的管理。配網(wǎng)調(diào)控一體化的實(shí)現(xiàn)離不開智能化設(shè)備和傳感器的部署，通過(guò)這些設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)狀態(tài)和負(fù)荷情況，并將數(shù)據(jù)傳輸至中心控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能調(diào)度。同時(shí)，配網(wǎng)調(diào)控一體化還涉及數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)的運(yùn)用，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的深度分析和預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷、故障等情況的預(yù)判和調(diào)度。

智能電網(wǎng)配網(wǎng)調(diào)控一體化包括電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控中心和運(yùn)維操作兩個(gè)部分。電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控中心主要負(fù)責(zé)電網(wǎng)調(diào)度，以及系統(tǒng)運(yùn)行信息監(jiān)視、遙控操作、參數(shù)調(diào)整等工作；運(yùn)維操作部分則負(fù)責(zé)電網(wǎng)日常維護(hù)、管理、突發(fā)情況的應(yīng)急管理等。隨著配網(wǎng)調(diào)控一體化的應(yīng)用，將電力控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)緊密結(jié)合，優(yōu)化了電網(wǎng)工作人員結(jié)構(gòu)，縮短了電網(wǎng)事故處理時(shí)間，提高了工作效率[1]。為了深入貫徹執(zhí)行國(guó)家電網(wǎng)“三集五大”的要求，各地電力都制定了智能電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃，加快了配網(wǎng)調(diào)控一體化的建設(shè)進(jìn)程，為電力系統(tǒng)現(xiàn)代化、智能化提供支撐。

2"智能電網(wǎng)模式下的配網(wǎng)調(diào)控一體化特征

2.1"系統(tǒng)性

在智能電網(wǎng)中，配網(wǎng)調(diào)控一體化的運(yùn)行需要保持整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的高度集成和協(xié)同運(yùn)作能力，具備系統(tǒng)性特征。各種配電設(shè)備、傳感器和控制器能夠通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效的通信和數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)感知和監(jiān)控；將來(lái)自各個(gè)子系統(tǒng)和設(shè)備的大量數(shù)據(jù)整合分析，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、負(fù)載情況、設(shè)備健康狀況等的深入理解和預(yù)測(cè)，從而進(jìn)行智能化的調(diào)度和管理；最終通過(guò)統(tǒng)一的運(yùn)行管理平臺(tái)或系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的集中監(jiān)控、調(diào)度和管理，包括對(duì)供電質(zhì)量、故障處理、節(jié)能優(yōu)化等方面的管理。

2.2"時(shí)效性

時(shí)效性特征強(qiáng)調(diào)在智能電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)和動(dòng)態(tài)調(diào)整能力，以適應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行中的實(shí)時(shí)變化和需求。調(diào)控系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)電網(wǎng)中發(fā)生的變化，如負(fù)荷變化、設(shè)備故障、新能源接入等，以確保電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。配電網(wǎng)長(zhǎng)時(shí)間處于動(dòng)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)，動(dòng)作數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)生變化，系統(tǒng)需要根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和需求變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行模式和資源配置，如調(diào)整電力分配、優(yōu)化電網(wǎng)負(fù)載平衡等，并利用數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)模型提前識(shí)別潛在問(wèn)題并發(fā)出預(yù)警，以便及時(shí)采取措施來(lái)避免或減少系統(tǒng)故障和停電風(fēng)險(xiǎn)。

2.3"開放性

開放性特征指的是智能電網(wǎng)系統(tǒng)的開放性架構(gòu)和接口，使不同廠家和服務(wù)提供商能夠輕松集成和擴(kuò)展系統(tǒng)功能。同時(shí)，要采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，確保不同廠家的設(shè)備和系統(tǒng)可以互相通信和協(xié)作，實(shí)現(xiàn)真正意義上的互操作性[2]。系統(tǒng)內(nèi)部可提供開放的應(yīng)用程序編程接口（Application"Programming"Interface，API）和軟件開發(fā)工具包，支持第三方開發(fā)者和服務(wù)提供商開發(fā)定制化的應(yīng)用程序和服務(wù)，豐富了系統(tǒng)功能和應(yīng)用場(chǎng)景。

3"智能電網(wǎng)模式下的配網(wǎng)調(diào)控一體化的優(yōu)化措施

3.1"持續(xù)強(qiáng)化調(diào)度系統(tǒng)性能

調(diào)度系統(tǒng)是電網(wǎng)運(yùn)行和管理的核心，在智能電網(wǎng)模式下，配網(wǎng)調(diào)控一體化運(yùn)行必須要持續(xù)強(qiáng)化調(diào)度系統(tǒng)的性能。

在算法和模型方面，可以采用深度學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等前沿技術(shù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)能力，實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的負(fù)荷預(yù)測(cè)和電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度；積極引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)（如圖1），建立分布式能源交易平臺(tái)，促進(jìn)電力供需的平衡和優(yōu)化；搭建高性能的分布式計(jì)算系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算和分布式?jīng)Q策，讓系統(tǒng)能夠更快速地響應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行變化；結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，建立設(shè)備健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)警；同時(shí)還可以引入虛擬仿真技術(shù)，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，預(yù)測(cè)潛在故障風(fēng)險(xiǎn)，提前進(jìn)行應(yīng)對(duì)和處理。

另外，在用戶方面，要重視用戶需求的管理，可以通過(guò)智能化的用戶界面和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶用電行為的分析和管理，為用戶提供個(gè)性化的能源服務(wù)方案，提高用戶用電的效率和滿意度。

3.2"配電線路接線模式的優(yōu)化和升級(jí)

我國(guó)電網(wǎng)一般都建設(shè)10"kV配電線路，接線模式主要有3種，即單聯(lián)絡(luò)、環(huán)網(wǎng)接線開環(huán)、單輻射接線模式，接線形狀為輻射狀。此配網(wǎng)線路的負(fù)荷一般都比較重，聯(lián)絡(luò)線路本身具備較差的專供能力。為此，在改造智能電網(wǎng)時(shí)，需要對(duì)接線模式進(jìn)行重點(diǎn)改變[3]。

在單聯(lián)絡(luò)接線模式的基礎(chǔ)上，可以引入多聯(lián)絡(luò)接線模式，以提高配電線路的可靠性和供電能力。通過(guò)增加聯(lián)絡(luò)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)多條線路之間的互相支援和互為備用，以應(yīng)對(duì)突發(fā)負(fù)荷變化和線路故障，從而提高供電可靠性。引入智能配電設(shè)備如智能開關(guān)、智能變壓器等，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電線路的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、控制和優(yōu)化調(diào)節(jié)。這些智能設(shè)備可以根據(jù)實(shí)時(shí)負(fù)荷需求和電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行智能調(diào)整，提高供電效率，減少能源浪費(fèi)，同時(shí)降低人工干預(yù)和運(yùn)行成本。再配合利用先進(jìn)的智能調(diào)度和優(yōu)化算法，對(duì)配網(wǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)度和優(yōu)化。通過(guò)綜合考慮線路負(fù)載、節(jié)點(diǎn)電壓、功率平衡等因素，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的配電方案，以保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率。

3.3"注重GIS優(yōu)勢(shì)能效的發(fā)揮

在智能電網(wǎng)模式下，地理信息系統(tǒng)（Geographic"Information"System，GIS）能夠有效管理和分析空間數(shù)據(jù)，幫助配網(wǎng)調(diào)控掌握電網(wǎng)設(shè)備、用戶分布、能源供需情況等，通過(guò)空間分析，可以準(zhǔn)確把握不同區(qū)域的能源消耗情況和電網(wǎng)負(fù)荷分布，為優(yōu)化配電方案提供數(shù)據(jù)支持。新時(shí)期，智能電網(wǎng)運(yùn)行要求必須實(shí)時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，以及快速診斷和響應(yīng)故障。結(jié)合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，GIS可以建立設(shè)備運(yùn)行的空間模型，監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀況并及時(shí)預(yù)警可能的故障，提高電網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性。同時(shí)，通過(guò)GIS實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)資產(chǎn)的全面管理和優(yōu)化，整合電網(wǎng)設(shè)備的分布情況、使用壽命、維護(hù)記錄等信息，以此制訂更精準(zhǔn)的資產(chǎn)管理策略，延長(zhǎng)設(shè)備壽命，降低運(yùn)營(yíng)成本[4]。

3.4"提升系統(tǒng)供電穩(wěn)定性與時(shí)效性

早期電網(wǎng)穩(wěn)定程度偏低，問(wèn)題根源在于調(diào)控時(shí)效性差與環(huán)境適應(yīng)能力薄弱。無(wú)論是供電方案與負(fù)荷需求不一致，還是頻繁改變電網(wǎng)運(yùn)行方式，都會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成一定程度的沖擊，致使供電質(zhì)量有所下滑，可能出現(xiàn)運(yùn)行故障。面對(duì)這一復(fù)雜形勢(shì)，應(yīng)以提高供電穩(wěn)定性、強(qiáng)化條電網(wǎng)調(diào)控時(shí)效性作為配網(wǎng)調(diào)控一體化系統(tǒng)的核心目標(biāo)，具體應(yīng)從在線檢測(cè)、智能決策兩方面入手。

在線檢測(cè)是把智能電網(wǎng)全體納入監(jiān)控范圍，分散部署大量傳感器和攝像頭，24"h全天候監(jiān)測(cè)電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程，以電力流動(dòng)情況、重要設(shè)備工作狀態(tài)、負(fù)荷規(guī)模變化作為重點(diǎn)檢測(cè)內(nèi)容，對(duì)檢測(cè)精度與時(shí)效性有著嚴(yán)格要求，必須做到全面、準(zhǔn)確、即時(shí)反映智能電網(wǎng)總體運(yùn)行情況[5]。

智能決策則是把在線檢測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入智能算法，客觀評(píng)價(jià)電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量、感知負(fù)荷變化趨勢(shì)，在此基礎(chǔ)上，自行制訂與動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)電計(jì)劃、配電計(jì)劃，取代低效落后的人工調(diào)控方式。

3.5"構(gòu)建統(tǒng)一的電力信息系統(tǒng)

智能電網(wǎng)建設(shè)期間，電網(wǎng)自動(dòng)化、智能化程度逐年穩(wěn)步提升，理論上可以大幅度提高供電質(zhì)量與服務(wù)品質(zhì)。但根據(jù)實(shí)際建設(shè)情況來(lái)看，無(wú)論是供電質(zhì)量還是管理水平，其實(shí)際提升幅度并未達(dá)到預(yù)期水準(zhǔn)。這一問(wèn)題的根本原因在于，智能電網(wǎng)存在“信息孤島”問(wèn)題，同時(shí)存在多套信息化系統(tǒng)，缺乏統(tǒng)一調(diào)控平臺(tái)，電力測(cè)量數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)等重要信息沒(méi)有得到集成利用。

從調(diào)度管理角度來(lái)看，管理人員難以全面了解智能電網(wǎng)的運(yùn)行情況，并不具備精準(zhǔn)下達(dá)調(diào)度命令、跟蹤監(jiān)督全部方案計(jì)劃執(zhí)行過(guò)程的前提條件。對(duì)此，必須把統(tǒng)一信息資源作為建設(shè)配網(wǎng)調(diào)控一體化系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，集成處理有關(guān)智能電網(wǎng)的全部數(shù)據(jù)信息。一方面，為降低實(shí)現(xiàn)難度，無(wú)需開發(fā)包含現(xiàn)有信息系統(tǒng)全部使用功能的全新調(diào)控平臺(tái)，而是打造類似中央數(shù)據(jù)處理中心的一體化調(diào)控平臺(tái)，保留原有各套業(yè)務(wù)系統(tǒng)，僅需在平臺(tái)上預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)接口，把所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)接入一體化調(diào)控平臺(tái)，全部數(shù)據(jù)信息提交到一體化調(diào)控平臺(tái)進(jìn)行集成處理，再把運(yùn)算結(jié)果反饋至業(yè)務(wù)系統(tǒng)。另一方面，構(gòu)建一套完善的安全防御體系，用于適應(yīng)愈發(fā)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，盡量預(yù)防重要數(shù)據(jù)丟失、被篡改、惡意下達(dá)電網(wǎng)調(diào)度命令等安全問(wèn)題發(fā)生，具體應(yīng)用到智能防火墻、入侵檢測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸加密等技術(shù)手段。同時(shí)，一體化調(diào)控平臺(tái)時(shí)常輔助管理人員進(jìn)行決策分析，可以酌情增設(shè)負(fù)荷預(yù)測(cè)、智能調(diào)度等使用功能，支持高級(jí)數(shù)據(jù)分析與人工智能技術(shù)，起到提高決策精度與管理水平的作用。

4"結(jié)語(yǔ)

總之，智能電網(wǎng)的配網(wǎng)調(diào)控一體化應(yīng)用通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析和智能決策，優(yōu)化電力系統(tǒng)的運(yùn)行模式和負(fù)載管理，提高供電效率和供電可靠性，降低能源浪費(fèi)，減少運(yùn)營(yíng)成本。智能電網(wǎng)使用戶也能夠更加智能地管理能源消費(fèi)，提升用電體驗(yàn)和服務(wù)質(zhì)量，通過(guò)降低電力成本和提高供電穩(wěn)定性，促進(jìn)社會(huì)福祉的全面提升。因此，智能電網(wǎng)配網(wǎng)調(diào)控一體化應(yīng)用不僅是電力系統(tǒng)現(xiàn)代化和能源轉(zhuǎn)型的重要技術(shù)支持，也是推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提升能源安全性和環(huán)境可持續(xù)性的關(guān)鍵手段。

參考文獻(xiàn)

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