智能配電網(wǎng)技術(shù)在配電網(wǎng)規(guī)劃中的運(yùn)用分析

南京師范大學(xué) 林逸婷

隨著人們生活質(zhì)量的提高，電力消費(fèi)不斷增長(zhǎng)，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)給電力企業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了巨大的壓力。科技的發(fā)展為智能分銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，也成為智能分銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要推動(dòng)力量，智能化技術(shù)在配電網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用對(duì)實(shí)現(xiàn)電力工業(yè)穩(wěn)步發(fā)展具有前瞻性意義。

1 智能配電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)特點(diǎn)

1.1 提高終端電力效率

在使用傳統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)時(shí)，只要用戶按時(shí)交電費(fèi)或檢查儀表，就能加強(qiáng)與用戶的溝通，從而維持配電網(wǎng)絡(luò)[1]。然而，智能儀表設(shè)備出現(xiàn)后，用戶已參與到使用和管理工作中，提高了終端的電力效率，還降低了電網(wǎng)的整體運(yùn)行壓力，促使電價(jià)下降。智能設(shè)備的采用，智能家電和智能控制設(shè)備等終端產(chǎn)品的出現(xiàn)，給我國(guó)各個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了巨大的影響。當(dāng)電費(fèi)較低時(shí)，可通過(guò)多臺(tái)手機(jī)上安裝的電源對(duì)電器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，在電費(fèi)較低的情況下選擇使用電能。

在電力公司中，可以收集用戶信息，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)。根據(jù)用戶的實(shí)際能耗，通過(guò)數(shù)據(jù)和信息的比較分析，制定出更加合理的能耗方案。具體而言，某些數(shù)字化儀表設(shè)備的應(yīng)用也能縮短數(shù)據(jù)采集時(shí)間。配電網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)不僅要滿足當(dāng)?shù)氐碾娏π枨?，還要滿足社會(huì)發(fā)展的需要。盡管智能發(fā)布網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)在當(dāng)前智能發(fā)布網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用上還不夠成熟，常規(guī)的配電網(wǎng)規(guī)劃方法已不能適應(yīng)市場(chǎng)需求，需要改進(jìn)和優(yōu)化，引進(jìn)更先進(jìn)的技術(shù)。

1.2 提高管理過(guò)程中的智能化水平

把傳統(tǒng)分銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)到智能分銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)，安裝終端設(shè)備可以提高管理過(guò)程中的智能化水平，實(shí)現(xiàn)管理過(guò)程的視覺(jué)管理。智能自動(dòng)化技術(shù)集網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，提高了配電網(wǎng)規(guī)劃過(guò)程中的智能化。另外，利用智能配電網(wǎng)中的隨機(jī)數(shù)能夠充分實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，多數(shù)用戶需要對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，以提高其運(yùn)行的安全性。配送網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過(guò)程中，智能自動(dòng)化是應(yīng)用最廣泛、最有效的方法。智能化自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用需要將信息處理技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，幫助操作者進(jìn)行信息發(fā)布工作，完成并完善電力系統(tǒng)主站構(gòu)架和變電站構(gòu)架。

在配電鏈路上，智能報(bào)警有效地提高了電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，完成了配電網(wǎng)鏈路信息采集與檢測(cè)任務(wù)。系統(tǒng)會(huì)在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)自動(dòng)檢測(cè)和提醒。技術(shù)員只需根據(jù)聲音位置判斷故障，并采取科學(xué)的措施完成問(wèn)題的處理，有效避免了運(yùn)行中的電源系統(tǒng)故障，排除了安全隱患。另外，智能自動(dòng)化技術(shù)還存在于其他領(lǐng)域，如實(shí)時(shí)分配和遠(yuǎn)程監(jiān)控，通過(guò)這些方法可以最大限度地減少運(yùn)行中的電網(wǎng)損耗[2]。當(dāng)智能型配電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)可根據(jù)區(qū)域駕駛員保護(hù)算法進(jìn)行故障分離，將原配電網(wǎng)劃分為常規(guī)區(qū)、故障區(qū)和非故障停電區(qū)。

當(dāng)斷電區(qū)域內(nèi)無(wú)故障時(shí)，系統(tǒng)被分成幾個(gè)獨(dú)立的部分。區(qū)域性質(zhì)的不同決定了復(fù)原計(jì)劃的不同。通過(guò)公式可以表示出關(guān)聯(lián)域矩陣R、開(kāi)關(guān)類(lèi)型向量K的關(guān)系，S=RK，通過(guò)矩陣S便可以獲得恢復(fù)供電的路徑。隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展，智能技術(shù)在配電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用，產(chǎn)生了更加先進(jìn)的智能配電網(wǎng)技術(shù)。采用這一技術(shù)，可以為配電網(wǎng)提供安全可靠的運(yùn)行環(huán)境，保證電能的安全使用，因此在配電網(wǎng)規(guī)劃中得到了廣泛的應(yīng)用。常規(guī)的配電網(wǎng)技術(shù)和管理方法已不能滿足電力系統(tǒng)的要求。所以，要想更好地服務(wù)于當(dāng)?shù)鼐用?，就必須提高配電網(wǎng)自動(dòng)化和智能化水平。

測(cè)控系統(tǒng)中的模塊大致分為三個(gè)部分：主站模塊、現(xiàn)場(chǎng)終端模塊、通信通道模塊。利用本系統(tǒng)，可以對(duì)配電站、變電站等重要位置以及低電壓用戶進(jìn)行采集、監(jiān)控，完成儀器讀寫(xiě)、負(fù)荷控制、功耗監(jiān)測(cè)、線損統(tǒng)計(jì)、電源質(zhì)量分析等操作。在這些系統(tǒng)中，收集器的主要功能是對(duì)電能表數(shù)據(jù)信息的采集與處理，如圖1。

圖1 低壓集中抄表終端原理圖

系統(tǒng)中集中器的主要功能有兩個(gè)方面：首先，遠(yuǎn)程通信信道、如GPRS，把采集的數(shù)據(jù)信息傳送到主站；二是利用電力線載波通訊將采集到的數(shù)據(jù)傳送到存儲(chǔ)器。配電網(wǎng)負(fù)載管理終端實(shí)現(xiàn)的功能主要包括遠(yuǎn)程讀表、電壓質(zhì)量檢測(cè)、管理儀表和配電監(jiān)控。將負(fù)荷管理終端安裝在配電網(wǎng)系統(tǒng)中，既能控制配電變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，又能通過(guò)多功能儀表來(lái)讀取數(shù)據(jù)信息。配電網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷管理終端由高端精密測(cè)量芯片、變流器、電壓變壓器、人機(jī)接口設(shè)備、高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘等組成，負(fù)載管理終端采用RS-485采集電能表數(shù)據(jù)[3]。

2 配電網(wǎng)應(yīng)用管理的現(xiàn)狀

在規(guī)劃配電網(wǎng)時(shí)，配電系統(tǒng)位于系統(tǒng)的末端，而配電系統(tǒng)的應(yīng)用十分重要。因?yàn)檫@一系統(tǒng)直接面向用戶，所以必須加強(qiáng)電網(wǎng)的運(yùn)行與管理，使其能充分滿足用戶的用電需求。然而在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中，總用電量需求持續(xù)增長(zhǎng)，電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性不斷下降，配電網(wǎng)規(guī)劃難以實(shí)施。

當(dāng)前配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理中，由于管理不足，無(wú)法實(shí)時(shí)解決各種問(wèn)題。構(gòu)建滯后于地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的配電網(wǎng)存在諸多問(wèn)題，電力供應(yīng)的質(zhì)量從未得到明顯改善。在配電網(wǎng)運(yùn)行管理過(guò)程中，仍存在著較大的電力損耗問(wèn)題，區(qū)域性斷電現(xiàn)象比較頻繁。這些問(wèn)題需要在電力行業(yè)發(fā)展過(guò)程中得到更多的關(guān)注。通過(guò)對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行管理研究，發(fā)現(xiàn)目前配電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展水平遠(yuǎn)低于電網(wǎng)，影響了整體供電質(zhì)量[4]。

3 智能配電網(wǎng)技術(shù)在配電網(wǎng)規(guī)劃中的具體應(yīng)用

3.1 智能自動(dòng)化技術(shù)的具體應(yīng)用

在特定的發(fā)布智能自動(dòng)化技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，相關(guān)技術(shù)將該技術(shù)與配電網(wǎng)規(guī)劃集成，可以實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)技術(shù)自動(dòng)化規(guī)劃。同時(shí)，由于方案內(nèi)容可以標(biāo)準(zhǔn)化，從而可以進(jìn)一步提高方案的科學(xué)應(yīng)用。同時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員還可應(yīng)用智能調(diào)度信息集成功能，通過(guò)配網(wǎng)自動(dòng)化主站及分站的建立，為系統(tǒng)操作人員的工作行為開(kāi)發(fā)提供有效的技術(shù)支持。

國(guó)際空間站通過(guò)智能自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)規(guī)劃的智能早報(bào)警操作模式。操作者可對(duì)監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決配電網(wǎng)的各種故障，最終使經(jīng)濟(jì)損失最小化。該系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)調(diào)度、遠(yuǎn)程監(jiān)控和分布式等智能自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用。依據(jù)用戶終端和配電設(shè)備的配置，對(duì)用戶信息進(jìn)行綜合收集和處理，以滿足主干通信建設(shè)需要，提高信息和數(shù)據(jù)的整體使用效率和質(zhì)量[5]。

配置鏈接的優(yōu)化和協(xié)調(diào)配置工作，是關(guān)系到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全和運(yùn)行穩(wěn)定性的重要因素。從設(shè)計(jì)者的觀點(diǎn)來(lái)看，配置鏈接的優(yōu)化和協(xié)調(diào)配置工作的這一部分焦點(diǎn)是確保管線之間適當(dāng)?shù)慕^緣。此外，分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的中立點(diǎn)也必須根據(jù)目標(biāo)配置進(jìn)行優(yōu)化，以往電阻值為100Ω。在這種情況下，如果遇到電纜損壞的危險(xiǎn)情況，配電網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)自行關(guān)閉電源來(lái)獲得保護(hù)效果。地區(qū)停電的運(yùn)用是為了不影響更廣泛地區(qū)的用戶的電力供給。中立點(diǎn)的位置受到網(wǎng)絡(luò)整體的構(gòu)筑狀況影響時(shí)，可以手動(dòng)在適當(dāng)?shù)奈恢脛?chuàng)建中立點(diǎn)。

其次，增加來(lái)自配電網(wǎng)系統(tǒng)的接地電阻，減少短路問(wèn)題帶來(lái)的不良影響。這樣可以有效地提高整個(gè)配電網(wǎng)系統(tǒng)在運(yùn)行中的安全效率。建立為配電網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持的相關(guān)數(shù)據(jù)信息采集平臺(tái)。一旦發(fā)現(xiàn)偏離情況，則必須采取高效的預(yù)防管理措施，保證其恢復(fù)正常。

3.2 參數(shù)測(cè)量技術(shù)的具體應(yīng)用

該技術(shù)在參數(shù)測(cè)量技術(shù)中的具體應(yīng)用效果良好。是智能配電技術(shù)的主要形式。在配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中采用了這些技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)信息之間的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換，從而滿足系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)人員的需求。應(yīng)用該系統(tǒng)可對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合分析，對(duì)配電網(wǎng)應(yīng)用進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，全面掌握。在配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過(guò)程中，可避免用戶偷電，同時(shí)準(zhǔn)確評(píng)估電價(jià)。將電磁儀器應(yīng)用于傳統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃，無(wú)法滿足智能化發(fā)展的需要，因此必須在這種情況下加強(qiáng)其應(yīng)用。

利用該技術(shù)，電力部門(mén)可以及時(shí)與用戶通信，有效地解決了傳統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的峰谷電價(jià)計(jì)算問(wèn)題，并實(shí)現(xiàn)電價(jià)的最高點(diǎn)。利用這一技術(shù)，可以及時(shí)地將收費(fèi)政策的改革信息告知用戶，從而滿足用戶的服務(wù)需求。參數(shù)測(cè)量技術(shù)是配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)最重要的體現(xiàn)，它能將配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和固定數(shù)據(jù)以參數(shù)形式呈現(xiàn)。比如，通過(guò)分析一段時(shí)間內(nèi)某一地區(qū)的用電量變化值，可以對(duì)該地區(qū)客戶用電情況進(jìn)行分析，并提出更有針對(duì)性的后續(xù)管理解決方案[6]。通過(guò)獲得的異常數(shù)據(jù)，可以迅速地發(fā)現(xiàn)已有的電力偷竊和泄露問(wèn)題。同時(shí)，參數(shù)測(cè)量技術(shù)在電費(fèi)、電量的計(jì)算中起到了很好的作用。

伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力系統(tǒng)配電網(wǎng)用戶的需求也在不斷提高，與十多年前相比發(fā)生了不可動(dòng)搖的變化。但衡量某一地區(qū)電價(jià)的工具仍選擇使用傳統(tǒng)的電表，在耗電高峰時(shí)，電價(jià)的計(jì)量十分麻煩。通過(guò)參數(shù)測(cè)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了與用戶的良好溝通與交流，并提出了解決電表問(wèn)題的方法。在配電網(wǎng)的發(fā)展中，這一點(diǎn)十分重要[7]。

3.3 分布式能源發(fā)電技術(shù)的具體應(yīng)用

分布式發(fā)電技術(shù)近年來(lái)被廣泛用于智能配電網(wǎng)規(guī)劃。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用更為合理，將給我國(guó)居民帶來(lái)極大方便。分布式發(fā)電裝置可在用戶周?chē)惭b。通過(guò)客戶端和平臺(tái)，用戶可以對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行方式進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的均衡。當(dāng)前，在分布式能源發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用中，主要有太陽(yáng)能、生物能、海洋能等幾類(lèi)。它的應(yīng)用，減輕了傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃的技術(shù)難題，同時(shí)，在不消耗化石燃料的情況下，采用更環(huán)保發(fā)電，更加環(huán)保。而網(wǎng)格連接方式更為靈活，這種技術(shù)需要科學(xué)合理應(yīng)用。

經(jīng)優(yōu)化后，可實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)的控制和保護(hù)，并實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)、測(cè)量等功能。構(gòu)建智能發(fā)布網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)今社會(huì)各領(lǐng)域普遍關(guān)注的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)對(duì)智能配電系統(tǒng)的應(yīng)用與管理還存在諸多問(wèn)題。對(duì)于這些問(wèn)題，電力部門(mén)有必要進(jìn)行全面的探討，并采取有針對(duì)性的對(duì)策[8]。因此，規(guī)劃電網(wǎng)必須提高技術(shù)應(yīng)用水平，為居民創(chuàng)造一個(gè)安全、可靠的電力環(huán)境。同時(shí)，也要盡量避免出現(xiàn)類(lèi)似停電的情況。與此同時(shí)，需要選擇更專(zhuān)業(yè)、更優(yōu)秀的技術(shù)人員，為分銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃提供技術(shù)支持，促進(jìn)此項(xiàng)工作的可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)電力工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)電網(wǎng)管理提出了更高的要求?？蛻魧?duì)電能安全率的要求越來(lái)越高，不符合當(dāng)前管理水平。通過(guò)改善配電網(wǎng)管理過(guò)程中的自動(dòng)化水平，提高配電網(wǎng)規(guī)劃水平，為解決配電網(wǎng)運(yùn)行中存在的問(wèn)題提供解決方案。本論文從多個(gè)角度對(duì)智能配電網(wǎng)技術(shù)在配電網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用進(jìn)行分析，為相關(guān)研究者提供參考，以提高我國(guó)智能配電網(wǎng)管理水平。