智能配電網(wǎng)架構(gòu)分析以及技術(shù)挑戰(zhàn)

南山

摘 要：隨著信息技術(shù)的發(fā)展，智能化技術(shù)被應(yīng)用到各行各業(yè)，尤其是在電力行業(yè)，智能配電網(wǎng)的應(yīng)用為配電系統(tǒng)提供了新的發(fā)展方向?；诖?，本文通過分析智能配電網(wǎng)的特點，闡述了智能配電網(wǎng)在模型拓展中、優(yōu)化接口方案中、跨專業(yè)橫向協(xié)同中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能配電網(wǎng)；配電自動化；智能體系架構(gòu)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.147

0 前言

智能配電網(wǎng)技術(shù)廣泛應(yīng)用，促進了電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展，尤其是在中低配電系統(tǒng)中。傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)往往都是閉環(huán)設(shè)計，然后開環(huán)運行，主要參與電力配送，智能配電網(wǎng)架構(gòu)主要實現(xiàn)高效、可靠、靈活等的配電，它的高安全性以及高可靠性是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)配電自動化。

1 智能配電網(wǎng)架構(gòu)的特點

1.1 用戶側(cè)類型多樣且靈活互動

智能配電網(wǎng)架構(gòu)中有大量的分布式儲能系統(tǒng)、充電設(shè)施、可控的智能電氣設(shè)備以及分布式電源等，這些設(shè)施、系統(tǒng)普遍具有靈活且可控的特點，并且與配電系統(tǒng)能夠進行雙向互動，智能配電網(wǎng)通過對自身的狀態(tài)以及運行的計劃進行調(diào)整，來滿足電網(wǎng)和用戶兩方面的用電需求。傳統(tǒng)配電網(wǎng)的用戶側(cè)是被動用電，而智能化配電網(wǎng)卻具備同時用電、發(fā)電、儲電等特點，智能化配電網(wǎng)能夠成為一種主動參與配電系統(tǒng)運行的響應(yīng)資源。

1.2 交流和直流混合的特性

由于儲能設(shè)備、分布式電源以及負(fù)荷中都有大量的直流電，智能配電網(wǎng)一改以往單純的交流電運行模式，它融合交流和直流電，形成了相互混合的配電系統(tǒng)。在微電網(wǎng)方面上，智能配電網(wǎng)可以根據(jù)配電系統(tǒng)的實際運行需要，將交流微電網(wǎng)和直流微電網(wǎng)自動轉(zhuǎn)化，也可以直流微電網(wǎng)和交流微電網(wǎng)相互混合使用；在配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架方面，中壓、低壓配電系統(tǒng)的交流饋線和直流饋線可以并存，交流線路和直流線路通過電子裝備控制、連接。智能配電網(wǎng)的交直流混合特性可以根據(jù)配電系統(tǒng)的實際運行情況來決定使用直流供電還是交流供電，使系統(tǒng)運行效率以及適應(yīng)性提升。

1.3 運行模式和控制方式靈活多樣

智能配電網(wǎng)采用的控制方式是分層次協(xié)調(diào)，這種控制方式的特點是既可以分散式控制，也可以集中式控制，在相互協(xié)同和局部區(qū)域自治的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對配電系統(tǒng)的監(jiān)測管理，如：用戶側(cè)的、社區(qū)、商業(yè)樓、微電網(wǎng)等能量管理系統(tǒng)以及虛擬的、Cell控制系統(tǒng)等等。這些區(qū)域控制中心在控制自身的日常運行外，還能進行相互之間的溝通、協(xié)同。智能配電網(wǎng)通過區(qū)域控制中心進行雙向互動，使整個配電系統(tǒng)實現(xiàn)有效、主動的管理。

2 智能配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用

2.1 模型拓展應(yīng)用

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)中主要涉及到開關(guān)、饋線段以及配變等設(shè)備，這些設(shè)備的主要缺點是調(diào)節(jié)和控制的手段比較少，當(dāng)電動汽車、微電網(wǎng)以及分布式電源這些新型的元素連接到配電網(wǎng)中，就會使配電網(wǎng)中出現(xiàn)新的配電管理業(yè)務(wù)的需求。在“智能配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)研究”以及“智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)開發(fā)與研究”中都是在遵循智能配電網(wǎng)研究標(biāo)準(zhǔn)，然后應(yīng)用智能配電網(wǎng)新型配電設(shè)備統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)模型，使電動汽車、微電網(wǎng)以及分布式電源這些新型的元素所對應(yīng)的模型得到擴展。例如：在河南靈寶供電公司，利用智能配電網(wǎng)新型設(shè)備所構(gòu)建的模型中壓配電網(wǎng)和高壓配電網(wǎng)進行融合和拼接，使其提供的模型和數(shù)據(jù)可以讓智能配電網(wǎng)在進行優(yōu)化決策時實現(xiàn)自愈控制和優(yōu)化調(diào)度[1]。

2.2 在優(yōu)化接口方案應(yīng)用

智能配電網(wǎng)中很多新型輔助裝置和分布式電源都具有很強的可控性和靈活性，可以為配電系統(tǒng)的優(yōu)化以及運行提供更多的技術(shù)手段，使智能配電系統(tǒng)中的多種能源能夠協(xié)調(diào)互動。對整個配電系統(tǒng)的層面進行優(yōu)化設(shè)計，主要優(yōu)化的目標(biāo)有改善電壓水平、減小維護的費用以及降低系統(tǒng)網(wǎng)損等，配電網(wǎng)的接口常常會出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，同時配電系統(tǒng)的可控設(shè)備也無法正常工作。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)內(nèi)部接口不能夠?qū)μ峁〤IS接口，同時也不能使配電系統(tǒng)的接口遵循CIS和CIM，智能配電網(wǎng)在優(yōu)化接口中的應(yīng)用使配電系統(tǒng)的接口能夠內(nèi)外兼用。例如：河南靈寶供電公司的一個配電系統(tǒng)運行多年，但是由于不符合配電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致不能對外提供CIS接口，同時它的標(biāo)準(zhǔn)組件的應(yīng)用也是不符合CIM和CIS。河南靈寶供電公司設(shè)了基于中間件技術(shù)的CIS接口的改造方案，在這個方案中，在對外部的接口應(yīng)用時，以CIM數(shù)據(jù)庫為適配器，通過數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換以及映射將原有的模型數(shù)據(jù)映射到數(shù)據(jù)庫中，然后封裝數(shù)據(jù)庫，使之成為對外提供的CIS接口，配電系統(tǒng)可以利用這個接口訪問CIS、CIM標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)。外部接口CIS也可以直接訪問智能配電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)內(nèi)外接口之間的相互訪問。這個應(yīng)用實現(xiàn)了原配電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化改造[2]。

2.3 在跨專業(yè)橫向協(xié)同應(yīng)用

配電網(wǎng)管理需要涉及到非常多的專業(yè)和部門，工作流程也非常的復(fù)雜，同時，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)管理方法在配電系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)之間的橫向溝通不是很通暢，配電系統(tǒng)中的相關(guān)信息的共享與集成不能實現(xiàn)，使得各個環(huán)節(jié)的管理相互制約。智能配電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用通過模型的交互構(gòu)架，使配電系統(tǒng)的信息、數(shù)據(jù)等資源得以整合。例如：河南靈寶供電公司，在應(yīng)用智能配電網(wǎng)構(gòu)架時，以一次設(shè)備異動、多源數(shù)據(jù)融合、配變臺區(qū)管理、檢修計劃停電等為切入點，通過對配電系統(tǒng)的橫向集成，使服務(wù)網(wǎng)絡(luò)以及電氣物理網(wǎng)絡(luò)能夠進行信息監(jiān)測和結(jié)果反饋，這樣智能配電網(wǎng)實現(xiàn)了對配電系統(tǒng)的全程管控的應(yīng)用，使配電系統(tǒng)的精益化管理水平得到提升。

3 結(jié)論

綜上所述，智能配電網(wǎng)架構(gòu)的特點非常多，且它的技術(shù)應(yīng)用能夠使配電系統(tǒng)互聯(lián)互通。經(jīng)過上文分析可得，智能配電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)在模型拓展中的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)自愈控制和優(yōu)化調(diào)度；智能配電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)在優(yōu)化接口方案應(yīng)用實現(xiàn)了原配電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化改造；智能配電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)在跨專業(yè)橫向協(xié)同應(yīng)用，使配電系統(tǒng)管理水平得到提升，因此，智能配電網(wǎng)應(yīng)用在電力系統(tǒng)中具有安全性和開放性。

參考文獻：

[1]趙江河.智能配電網(wǎng)的體系架構(gòu)設(shè)計探討[J].供用電，2016，33

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[2]謝燦明，杜愛華，劉盛.新型智能配電網(wǎng)基本架構(gòu)及工程建設(shè)方案研究[J].管理觀察，2014（32）：88-90+93.