電力系統(tǒng)中的智能配網(wǎng)設(shè)計分析

謝炳偉

摘 要：配網(wǎng)是電力系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)，功能是提供并分配電力資源，隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，建設(shè)智能配網(wǎng)成為電力企業(yè)的研究重點。本文首先介紹了智能配網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和特征，然后指出主要內(nèi)容，最后闡述了具體設(shè)計方法，以供參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；智能配網(wǎng)；結(jié)構(gòu)特征；設(shè)計方法

智能配網(wǎng)的出現(xiàn)，將傳統(tǒng)單向供電、供方主導(dǎo)、人工管理模式，轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向流動、用戶參與、自動化管理模式。隨著我國智能配網(wǎng)工程的實施，其一提高了配電網(wǎng)的運行效率，實現(xiàn)高效經(jīng)濟(jì)運行；其二能為用戶提供優(yōu)質(zhì)電能，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展；其三推動新能源革命，具有良好的環(huán)保效益。以下結(jié)合工作實踐，探討了電力系統(tǒng)中智能配網(wǎng)的設(shè)計方法。

1.智能配網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和特征

1.1 結(jié)構(gòu)

電力配網(wǎng)由變電站、配電線路、開關(guān)、用戶端等組成，其中智能配網(wǎng)采用高級自動化配電技術(shù)，分為兩個方面[1]：一是高級操作，即配電管控、數(shù)據(jù)采集，具有自動化、無功控制的特點；二是高級管理，即配電數(shù)據(jù)的輸入、編輯、統(tǒng)計一體化，利用地理圖像，獲得配電空間資料、設(shè)備網(wǎng)絡(luò)資料。智能配網(wǎng)的應(yīng)用，一方面能及時獲得網(wǎng)絡(luò)屬性、運行信息、電路資料等，另一方面可以定位終端故障，實現(xiàn)隔離和修復(fù)的目標(biāo)。

1.2 特征

和傳統(tǒng)的配電網(wǎng)相比，智能配網(wǎng)的特征如下：①具有自愈能力，因此系統(tǒng)安全性更高；②電能質(zhì)量提高，能滿足不同用戶的使用需求；③開放性高，支持DER接入，可以和用戶進(jìn)行互動；④對設(shè)備、配電網(wǎng)進(jìn)行可視化管理，提高了管理的及時性和全面性；⑤資產(chǎn)利用率高，在配電、用電管理工作上的信息化程度高，提高了信息處理的準(zhǔn)確性。

2.電力系統(tǒng)中智能配網(wǎng)的主要內(nèi)容

智能配網(wǎng)用來收集電網(wǎng)數(shù)據(jù)，對突發(fā)故障進(jìn)行控制和處理，因此該系統(tǒng)的運行，既需要電力網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)的支持，又需要多種應(yīng)用軟件的支持，才能實現(xiàn)配網(wǎng)安全可靠運行。智能配網(wǎng)的內(nèi)容包括如下：

2.1 數(shù)據(jù)采集監(jiān)控

以載波技術(shù)、光纖技術(shù)為基礎(chǔ)，通過組建節(jié)點，可以實現(xiàn)配網(wǎng)全覆蓋，例如配電變電站、配網(wǎng)調(diào)度基地、用戶連接端口。這些節(jié)點的應(yīng)用，不僅是配電終端和廣域IP之間通訊的橋梁，也能實現(xiàn)通訊方式的多樣化。以處理通訊功能為例，能及時有效地處理通訊疑問，將電子信息流、用戶業(yè)務(wù)流、輸電流等融為一體。

2.2 控制保護(hù)

控制保護(hù)在理論、技術(shù)上均具有先進(jìn)性，常見如廣域網(wǎng)保護(hù)技術(shù)、快速模擬仿真技術(shù)、重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等[2]。控制保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，不僅能同步處理重要信息，還能保護(hù)廣域網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)緊急控制目標(biāo)。

2.3 自動化配電

自動化配電系統(tǒng)的工作內(nèi)容有兩點：一是配電管理自動化，包括設(shè)備維修、機械檢測、停電管理、自動抄表、設(shè)計規(guī)劃、客戶信息采集等；二是配電運行自動化，包括數(shù)據(jù)采集、信息監(jiān)控等。以自動抄表為例，將通信、計算機、用電計量等技術(shù)融為一體，可以對表計數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取、采集、處理，具有速度快、精度高、同步性好的特點，解決了人工抄表誤差、勞動強度大等問題。

2.4 高級量測系統(tǒng)

高級量測系統(tǒng)即AMA，屬于一種通訊介質(zhì)，輔助利用智能電表，按照設(shè)定好的方法和流程開展測量工作；同時能收集數(shù)據(jù)信息，分析用戶的用電情況。在實際應(yīng)用中，AMA系統(tǒng)是用戶自動化的重要標(biāo)志，可以實現(xiàn)系統(tǒng)和用戶之間的互動。

2.5 DER并網(wǎng)

DER并網(wǎng)技術(shù)主要用于配電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)控制、調(diào)度管理上，確保配電系統(tǒng)能和設(shè)備接口精確連接[3]。其中，該技術(shù)主要包括兩種形式：一是微網(wǎng)，屬于配電子系統(tǒng)，可在主網(wǎng)外獨立運轉(zhuǎn)；二是優(yōu)化調(diào)度，由工作人員對不密集安裝的DER進(jìn)行調(diào)度管理，以保證電力系統(tǒng)正常有序運行。

2.6 傳感測量

利用在線監(jiān)測技術(shù)，可以測量電纜溫度、電能質(zhì)量、設(shè)備性能等。一方面，搜集節(jié)點數(shù)據(jù)信息，分析配網(wǎng)的數(shù)據(jù)資料，評估配網(wǎng)的健康性、完好度；另一方面，基于傳感測量技術(shù)下，能提高配網(wǎng)的防御能力。

2.7 故障電流限制

故障電流限制技術(shù)和電子高溫超導(dǎo)技術(shù)相結(jié)合，主要用來約束短路電流，充分發(fā)揮出智能配網(wǎng)的功能作用。具體來說，通過制定配網(wǎng)計劃，利用極速斷路器、約束器等設(shè)備，能提高智能配電體系的靈敏度；和故障隔斷技術(shù)、在線監(jiān)測廣域保護(hù)技術(shù)相結(jié)合，能及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，實現(xiàn)自動化修復(fù)[4]。

2.8 客戶信息系統(tǒng)

客戶信息系統(tǒng)即CIS，主要功能是管理用戶和用電信息，包括用戶名稱、地址、帳號、電話、用電量、用電負(fù)荷、供電優(yōu)先級、停電記錄等。不僅能及時判斷出故障影響范圍，而且用電量、用電負(fù)荷等統(tǒng)計信息，是網(wǎng)絡(luò)分析的重要依據(jù)。

3.電力系統(tǒng)中智能配網(wǎng)的設(shè)計方法

3.1 確定目標(biāo)

電力配網(wǎng)系統(tǒng)在運行期間，通過監(jiān)測終端，設(shè)計出智能監(jiān)測體系，在變壓器運轉(zhuǎn)期間，可以完成高精度的模擬量和狀況量。如此一來，可在短時間內(nèi)將測量數(shù)據(jù)成果提交給主站，方便主站自行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)問題及時向基站報告。通過監(jiān)測設(shè)備的修復(fù)情況、電磁的兼容性，可以保證終端工作的安全性。

3.2 功能設(shè)計

智能配電系統(tǒng)的功能模塊如下[5]：①數(shù)據(jù)監(jiān)測，記錄交流電的參數(shù)信息，例如電流、電壓、有功功率、無功功率等，以及25次以內(nèi)的諧波電流、15次以內(nèi)的諧波電壓。通過計算功率因數(shù)和頻率，能得到最大值、最小值、平均值，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到主站。②數(shù)據(jù)存儲報表，以日核算、月核算數(shù)據(jù)信息為對象，核算后及時儲存起來，其中日核算數(shù)據(jù)的儲存時間約30天，月核算數(shù)據(jù)的儲存時間約12個月。③控制開關(guān)。監(jiān)測終端用來采集線路開關(guān)情況，一旦開關(guān)情況改變，就會記錄改動發(fā)生的時間和情況，并讀取電能表在改動條件下的數(shù)據(jù)。④數(shù)據(jù)傳輸?；贕PRS無線技術(shù)下，獲取電表信息數(shù)據(jù)、核算信息數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊的目標(biāo)。⑤檢查疑問，可以對變壓器輸出的電流、電壓進(jìn)行檢查，如果遇到異常情況，能匯總疑問信息，并上報給主站。⑥自動確診整改。針對系統(tǒng)運行出現(xiàn)的疑問，可自動診斷并修復(fù)。

3.3 技術(shù)支持

第一，提高配電系統(tǒng)的自動化。采用配電系統(tǒng)的模擬和優(yōu)化技術(shù)，對配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行狀態(tài)估計、安全監(jiān)控、評估優(yōu)化、預(yù)測仿真等，可以降低系統(tǒng)運行風(fēng)險，優(yōu)化系統(tǒng)性能。第二，配電終端關(guān)鍵技術(shù)。以電子互感器、同步補償器、統(tǒng)一潮流控制器等為例，均屬于先進(jìn)的傳感量測技術(shù)，具有瞬時、高頻、高安全性、低損耗等特點，應(yīng)該加大研發(fā)力度。第三，分布式電源和微網(wǎng)接入。智能配網(wǎng)運行期間，要求支持可再生能源接入，拓展可選資源的范圍，實現(xiàn)電網(wǎng)和環(huán)境的和諧發(fā)展。例如：提高黑啟動能力，可增強電網(wǎng)的抗災(zāi)性能，更好地滿足不同用戶的電能質(zhì)量需求。

結(jié)語：

綜上所述，智能配網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要一環(huán)，主要包括數(shù)據(jù)采集監(jiān)控、控制保護(hù)、自動化配電、高級量測系統(tǒng)、DER并網(wǎng)、傳感測量、故障電流限制、客戶信息系統(tǒng)等。文中介紹了電力系統(tǒng)中智能配網(wǎng)的設(shè)計方法，通過提高配電系統(tǒng)的自動化、采用配電終端關(guān)鍵技術(shù)、實現(xiàn)分布式電源和微網(wǎng)接入，能實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全可靠運行。

參考文獻(xiàn)：

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