源網(wǎng)荷協(xié)同，構(gòu)建大型主動智能配電網(wǎng)體系

李嫣然 聶樹瑞

摘 要：配電網(wǎng)是城市進(jìn)行現(xiàn)代化建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，同時也是為國家和人民提供優(yōu)質(zhì)電能的關(guān)鍵。配電網(wǎng)建設(shè)與規(guī)劃是供電企業(yè)的一項(xiàng)重要工作，電力公司為了適應(yīng)市場的發(fā)展，必須要對配電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行改造和全新的規(guī)劃，同時需要研究和推廣配電系統(tǒng)自動化技術(shù)，建立主動智能配電網(wǎng)，并且使得智能電網(wǎng)能夠得到有效的規(guī)劃經(jīng)營。將對電網(wǎng)的管理現(xiàn)狀進(jìn)行探討，尋找智能電網(wǎng)規(guī)劃運(yùn)行中需要解決的問題，并針對這些問題提出相應(yīng)的策略，為智能電網(wǎng)建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：構(gòu)建;大型;智能配電網(wǎng)體系

1引言

城市配電網(wǎng)直接面向廣大用戶，是供電企業(yè)與電力用戶聯(lián)系的紐帶，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活質(zhì)量的提高，對供電可靠性、電能質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量提出了越來越高的要求。

城市核心區(qū)、高規(guī)格園區(qū)、特色城鎮(zhèn)等電力用戶對高可靠性和高電能質(zhì)量更為敏感（如高新技術(shù)、高附加值產(chǎn)業(yè)、高精度制造企業(yè)、重要機(jī)構(gòu)和公共事業(yè)部門、高品質(zhì)居民負(fù)荷），需要建設(shè)更高可靠和更高電能質(zhì)量的配電網(wǎng)。分布式光伏分布分散、規(guī)模微小、但數(shù)量巨大，發(fā)電遠(yuǎn)大于其負(fù)荷，如何保證末端電壓不“翹尾”，同時又能更大程度消納這些電能。合理分群，群內(nèi)自治，群間協(xié)調(diào)。大量分布式發(fā)電、電動汽車和儲能等多元化負(fù)荷，對配電網(wǎng)的安全協(xié)調(diào)運(yùn)行提出挑戰(zhàn)。主動規(guī)劃各要素的數(shù)量及接入點(diǎn)，并進(jìn)行“網(wǎng)源荷儲”優(yōu)化協(xié)調(diào)控制，友好接入高滲透率分布式可再生電源和多元化負(fù)荷。

2.整體管理做法

大型城市智能配電網(wǎng)管控體系建設(shè)主要涉及的職能部門是配電、運(yùn)檢、信通和調(diào)控中心;在專業(yè)管理方面，主要依附于濟(jì)南配電自動化系統(tǒng)。

3 具體優(yōu)化做法

濟(jì)南供電公司率先開展配電自動化工程建設(shè)，已實(shí)現(xiàn)主城區(qū)全覆蓋;通過對故障的準(zhǔn)確定位、快速隔離及非故障區(qū)域快速恢復(fù)供電，故障處理時間從原來的2小時縮短到2分鐘以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)故障智能“自愈”。通過協(xié)調(diào)各類調(diào)度對象，構(gòu)建優(yōu)化調(diào)度層次結(jié)構(gòu)，根據(jù)柔性調(diào)度策略，制定多尺度遞進(jìn)式優(yōu)化調(diào)度方案，提高配網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行水平。

3.1配網(wǎng)自動化信息接入

前期管理——加強(qiáng)設(shè)備信息接入管理

1） 建立界面化的設(shè)備信息庫輔助運(yùn)維

調(diào)控中心完善配電設(shè)備輔助信息庫，實(shí)現(xiàn)設(shè)備通信方式、設(shè)備廠家、調(diào)試日期、鏈路地址、IP地址等參數(shù)的界面化（見圖3），在操作界面可以一目了然看到設(shè)備綜合信息，為現(xiàn)場運(yùn)維人員提供輔助參考依據(jù)。

2） “預(yù)調(diào)試+正式傳動試驗(yàn)”模式提升數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性

由配電工區(qū)和自動化進(jìn)行預(yù)調(diào)試，配電工區(qū)和配網(wǎng)調(diào)度班進(jìn)行正式傳動試驗(yàn);預(yù)調(diào)試旨在確保通信正常和數(shù)據(jù)上傳，正式傳動試驗(yàn)確保三遙上送的精準(zhǔn)性，二者結(jié)合可以提升調(diào)試效率，減少停電時間。

3.2加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時監(jiān)視，提高設(shè)備健康水平

1） 日常巡視管理流程

a）配網(wǎng)調(diào)度班每日進(jìn)行配網(wǎng)運(yùn)行狀況巡視，調(diào)度自動化運(yùn)維班每日兩次進(jìn)行主站設(shè)備巡視、終端遠(yuǎn)程巡視，信通公司進(jìn)行通信設(shè)備運(yùn)行巡視，配電運(yùn)檢室/電纜運(yùn)檢室進(jìn)行終端設(shè)備運(yùn)行巡視。

b）配網(wǎng)調(diào)度班填寫配電自動化運(yùn)行分析統(tǒng)計(jì)表，發(fā)起缺陷處理，如主站設(shè)備有缺陷，自動化運(yùn)維班進(jìn)行缺陷處理，如通信設(shè)備有缺陷，信通公司進(jìn)行缺陷處理，如主站設(shè)備有缺陷，配電運(yùn)檢室/電纜運(yùn)檢室進(jìn)行缺陷處理。

2） 告警信號智能分類，實(shí)現(xiàn)缺陷信號直觀顯示

開展配網(wǎng)調(diào)控人員日常使用需求調(diào)查，針對配網(wǎng)信號雜多的特點(diǎn)和調(diào)控實(shí)際需要，一是將信號分類，將調(diào)度員重點(diǎn)關(guān)心的信號單獨(dú)顯示（見圖4）。二是優(yōu)化信息，日均信號量由2萬余條減至4000條，解決因信號雜亂容易漏看關(guān)鍵信號的弊端。

3） 遠(yuǎn)程統(tǒng)計(jì)遙信遙測不準(zhǔn)確設(shè)備，以運(yùn)維促消缺

重點(diǎn)統(tǒng)計(jì)設(shè)備頻發(fā)信號情況、遙信遙測不準(zhǔn)確情況。

初期利用Excel分類統(tǒng)計(jì)功能，匯總當(dāng)日單臺設(shè)備信號報(bào)送頻次，設(shè)置報(bào)送頻次的閾值，對超過閾值的設(shè)備，定為頻繁報(bào)送信號的設(shè)備。并排查遙信遙測不準(zhǔn)確情況。

3.3配電網(wǎng)主動智能調(diào)控

（1）多尺度協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度

智能配電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)優(yōu)化綜合考慮電網(wǎng)的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、優(yōu)質(zhì)性等，利用智能配電網(wǎng)較強(qiáng)的電源-網(wǎng)絡(luò)-負(fù)荷互動性，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的高效運(yùn)行。在空間尺度上，局部就地平衡-區(qū)域間互供-整體消納協(xié)調(diào)的分布自治、分解協(xié)調(diào)調(diào)度機(jī)制，并將相關(guān)信息上傳至智能配網(wǎng)自動化系統(tǒng)。

在時間尺度上，對于停電檢修業(yè)務(wù)，通過短期優(yōu)化和超短期優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對停電檢修業(yè)務(wù)從提交停電計(jì)劃到調(diào)度執(zhí)行的全過程優(yōu)化。建立分布式電源與配電網(wǎng)、配電網(wǎng)與上級電源、配電網(wǎng)與多樣性負(fù)荷之間的優(yōu)化調(diào)度模型。通過短期全局優(yōu)化，得到各停電申請的調(diào)度操作方案及優(yōu)化策略。通過超短期優(yōu)化，檢查調(diào)度操作是否對當(dāng)天的配電網(wǎng)運(yùn)行造成隱患，保障停電檢修工作安全順利執(zhí)行，保障

配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

調(diào)控中心將精準(zhǔn)削峰、柔性調(diào)峰等網(wǎng)荷互動因素引入負(fù)荷預(yù)測，通過分片區(qū)、逐站逐線的多層次預(yù)測，引入負(fù)荷組概念，通過區(qū)分負(fù)荷組類型，制定差異化規(guī)劃原則，運(yùn)用全壽命周期的管理理念，提升負(fù)荷預(yù)測柔性;從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、裝備水平、生產(chǎn)運(yùn)行等各個環(huán)節(jié)，整體評估現(xiàn)狀電網(wǎng)發(fā)展水平。結(jié)合光伏出力預(yù)測和用戶負(fù)荷預(yù)測結(jié)果，通過多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)和快速仿真技術(shù)，采用源網(wǎng)荷協(xié)調(diào)優(yōu)化算法，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)評估和事件預(yù)判，制定源網(wǎng)荷全局運(yùn)行優(yōu)化方案。

（2）靈活拓?fù)鋬?yōu)化重構(gòu)

城市核心區(qū)和高規(guī)格新區(qū)快速發(fā)展，配電網(wǎng)逐漸發(fā)展成閉環(huán)運(yùn)行，或有高滲透率分布式電源和多元化負(fù)荷模式，傳統(tǒng)故障判據(jù)發(fā)生變化，故障快速定位、隔離和自愈恢復(fù)需求更加迫切，安全可靠性要求更高。配電自動化中建立智能分布式保護(hù)及自愈系統(tǒng)，對線路光纖縱差保護(hù)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浔Ｗo(hù)，備自投合閘及合閘前過載預(yù)判。

在配電網(wǎng)發(fā)生故障時后，根據(jù)配電自動化終端設(shè)備FTU上報(bào)的信息及時、準(zhǔn)確地判斷故障區(qū)域，將故障隔離在最小范圍，在不發(fā)生系統(tǒng)安全越限的條件下，通過網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，即網(wǎng)絡(luò)中分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)的通斷組合，來改變網(wǎng)絡(luò)中的功率流動，以尋求一種符合某特定運(yùn)行要求的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

（3）市場和用戶導(dǎo)向型柔性服務(wù)

濟(jì)南供電公司積極推動供需友好互動平臺建設(shè)，實(shí)現(xiàn)用戶負(fù)荷柔性削峰，在韓倉站側(cè)投運(yùn)供需友好互動終端，精準(zhǔn)限制用戶可中斷負(fù)荷，打破了事故應(yīng)急直接電的粗放型剛性管理方式，最大程度的保障企業(yè)產(chǎn)能和人身設(shè)備安全。

按輸配電一體化的思路設(shè)計(jì)，由切負(fù)荷主站、子站、配電/用電站三層結(jié)構(gòu)構(gòu)建濟(jì)南電網(wǎng)精準(zhǔn)切負(fù)荷系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測可切負(fù)荷量，發(fā)生故障時精準(zhǔn)分配切負(fù)荷量，實(shí)現(xiàn)切負(fù)荷的動態(tài)分配。

4 成本效益

快速研判，減少停電時間

調(diào)控人員通過設(shè)備狀態(tài)實(shí)時監(jiān)測，及時掌控配電網(wǎng)的運(yùn)行工況，科學(xué)制定運(yùn)行方式，提升配網(wǎng)故障應(yīng)急處置能力。2014年直供區(qū)配網(wǎng)共遙控進(jìn)行事故處理、合環(huán)調(diào)電等操作1100次，克服配網(wǎng)現(xiàn)場操作到場時間長，受交通、天氣影響大的難題。

減少停電時戶數(shù)：按每次0.5小時計(jì)，共減少趕赴現(xiàn)場時間1100*0.5=550小時;到現(xiàn)場后，人工操作開關(guān)平均每次約需13分鐘（包含做安措時間），而遙控操作僅需1.5分鐘，遙控操作共節(jié)省操作時間約1100*（0.5+11.5/60）=760.8小時;按停電和送電操作次數(shù)相同考慮，則以上時間的一半為減少停電時間，按每次操作影響6個用戶估算，僅遙控操作可減少停電（210.8+ 550）*3=2282.4時·戶。