智能配電網(wǎng)設(shè)計(jì)在電力系統(tǒng)中的實(shí)踐應(yīng)用淺析

嘉興恒創(chuàng)電力設(shè)計(jì)研究院有限公司明繪分公司 金亮亮 浙江京禾電力工程技術(shù)有限公司 胡寶祥

國網(wǎng)浙江省電力有限公司嘉興供電公司 張蕾瓊

1 引言

在國家科技水平日益提升的時(shí)代背景下，配電網(wǎng)設(shè)計(jì)中融合新理念和新技術(shù)的應(yīng)用，也成了供電企業(yè)在經(jīng)營發(fā)展中的一項(xiàng)重要目標(biāo)，其更是推動(dòng)我國電力工程現(xiàn)代化技術(shù)發(fā)展的重要契機(jī)和路徑。智能配電網(wǎng)可以說是新時(shí)代下供電企業(yè)的核心追求，其在電力系統(tǒng)中發(fā)揮重要的作用與優(yōu)勢，其能夠較大提高供配電速率，實(shí)現(xiàn)對供電設(shè)備運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測，為后續(xù)故障診斷和用戶供用電稽查等工作的開展提供決策依據(jù)。基于此，有必要深入研究和探索智能配電網(wǎng)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)路徑，規(guī)劃好設(shè)計(jì)思路，故而下文針對這方面內(nèi)容展開了探討，希望能夠提出一些有價(jià)值的建議，繼而加快電力工程的進(jìn)步與發(fā)展。

2 智能配電網(wǎng)的特點(diǎn)與優(yōu)勢

2.1 交互性強(qiáng)，保證電能供應(yīng)質(zhì)量

從電能調(diào)度的角度來分析，如今智能配電網(wǎng)較好地實(shí)現(xiàn)了與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深度融合，因而能夠讓用戶全面參與到配電網(wǎng)的運(yùn)行使用當(dāng)中，大大提高了配電網(wǎng)運(yùn)行中的互動(dòng)性。以此為前提，基于用戶的實(shí)際用電需求，智能配電網(wǎng)可結(jié)合設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，對電能進(jìn)行統(tǒng)一化的調(diào)度和管理。并且在此期間，智能配電網(wǎng)通過監(jiān)測用電設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，能夠得出回收用戶賦予電能的重要參考依據(jù)，為后續(xù)電力營銷服務(wù)的改進(jìn)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。所以總的來講，如今智能配電網(wǎng)在我國電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，體現(xiàn)出了智能化水平高、互動(dòng)性強(qiáng)的特點(diǎn)與優(yōu)勢，對于進(jìn)一步確保電能供應(yīng)質(zhì)量有非常顯著的作用[1]。

2.2 安全可靠，可抵御災(zāi)害侵襲

在電力工程長期發(fā)展過程中，可靠性設(shè)計(jì)一直都是我國在推進(jìn)電力系統(tǒng)建設(shè)方面所追求的一個(gè)重要目標(biāo)，而智能配電網(wǎng)的實(shí)用性和使用優(yōu)勢往往也是由其安全性所決定的。根據(jù)現(xiàn)階段智能配電網(wǎng)的使用情況來看，其功能的實(shí)現(xiàn)在一定程度上取決于是智能表計(jì)、智能運(yùn)行和智能決策這三個(gè)部分，同時(shí)也正是因?yàn)檫@三部分操作的支持，電力系統(tǒng)運(yùn)維管理的安全性和可靠性才有了極大地提升。隨著5G技術(shù)的快速發(fā)展，智能配電網(wǎng)也迎來了又一次的優(yōu)化和升級，如電力無線專網(wǎng)便是目前我國在提高配電網(wǎng)可靠性方面所采取的一項(xiàng)重要措施，其優(yōu)勢在于能較大提高配電網(wǎng)的自然災(zāi)害防御能力，確保配電網(wǎng)和電力設(shè)備在運(yùn)行過程中不出現(xiàn)任何異常情況，以免發(fā)生電力供應(yīng)中斷的問題。并且，從配電速度的角度來看，這種建設(shè)方式同樣具有突出的優(yōu)勢，能夠有效規(guī)避其他線路對自身運(yùn)行產(chǎn)生的干擾，可見智能配電網(wǎng)必然會成為我國電力工程未來發(fā)展的重要方向之一。

2.3 經(jīng)濟(jì)性高，配電速度較快

配電網(wǎng)建設(shè)無疑是一項(xiàng)規(guī)模大的工程，建設(shè)期間所消耗的人力、物力和財(cái)力都是較大的，尤其是在傳統(tǒng)配電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)方面。由于配電網(wǎng)的使用頻率較高，工作強(qiáng)度較大，再加上配電網(wǎng)及電力設(shè)備本身就容易受到外界因素的不良影響，這種情況下其產(chǎn)生故障的概率將會大大提升，從而加速配電網(wǎng)的老化和破損，致使配電網(wǎng)使用壽命將大幅縮減。而就智能配電網(wǎng)來說，其能夠充分利用電網(wǎng)內(nèi)的一切資源，并且在投入使用后能夠催生出一系列的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和服務(wù)，如此便發(fā)揮出了其在節(jié)約配電網(wǎng)運(yùn)行成本方面的優(yōu)勢，相應(yīng)的配電質(zhì)量也能獲得一定的提升。基于智能配電網(wǎng)運(yùn)行模式，其間工作人員可借助計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的智能操作平臺，對配電網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一化的管理和實(shí)時(shí)監(jiān)測，判斷設(shè)備運(yùn)行過程中有無異常情況出現(xiàn)，進(jìn)一步優(yōu)化配電網(wǎng)調(diào)度方案，提高配電速度和配電科學(xué)性[2]。

3 智能配電網(wǎng)設(shè)計(jì)中采用的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)

智能配電網(wǎng)無疑是現(xiàn)今我國電力系統(tǒng)發(fā)展的主流趨勢，根據(jù)實(shí)際調(diào)查了解到，在智能配電網(wǎng)設(shè)計(jì)中通常會應(yīng)用到以下幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：一是數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測技術(shù)。數(shù)據(jù)采集監(jiān)測技術(shù)主要是以無線載波、光纖等為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)中所有節(jié)點(diǎn)的全面覆蓋。該模式下配電網(wǎng)通信處理能力大大提高，能夠更好應(yīng)對實(shí)際運(yùn)行期間出現(xiàn)的一系列異常問題，讓電力流、信息流和業(yè)務(wù)流等各模塊保持協(xié)調(diào)統(tǒng)一，如此便進(jìn)一步維護(hù)了供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

二是保護(hù)控制技術(shù)。保護(hù)控制技術(shù)主要由廣域保護(hù)、模擬仿真和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等幾個(gè)部分組成，其能夠大大提高供配電設(shè)備和整個(gè)電力系統(tǒng)的緊急防護(hù)能力，將由突發(fā)情況所造成的不便與損失控制在最小范圍內(nèi)，確保配電網(wǎng)和電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

三是客戶信息系統(tǒng)?？蛻粜畔⑾到y(tǒng)不難理解，其指的是客戶信息管理系統(tǒng)。系統(tǒng)涵蓋了大量的用戶用電信息，根據(jù)這些信息，供電企業(yè)便可針對后續(xù)供電計(jì)劃和電力調(diào)度方案做出及時(shí)的改進(jìn)和優(yōu)化，爭取為區(qū)域內(nèi)的電用戶提供更優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)，同時(shí)也減少能源浪費(fèi)的問題。

四是高級配電自動(dòng)化技術(shù)。高級配電自動(dòng)化的核心在于自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，也就是目前所說的用戶自動(dòng)化、運(yùn)行自動(dòng)化和管理自動(dòng)化。其功能的實(shí)現(xiàn)主要依賴于饋線自動(dòng)化和數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測等技術(shù)模塊，通過這些模塊的共同作用為供配電設(shè)備提供一個(gè)安全穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境。

五是故障電流限制技術(shù)。配電網(wǎng)運(yùn)行使用期間不可避免地會出現(xiàn)或大或小的問題，繼而引發(fā)故障，而其中很多嚴(yán)重故障都是由電流問題所導(dǎo)致的。這種情況下，便可采用故障電流限制技術(shù)來限制配電網(wǎng)運(yùn)行過程中的短路電流。該技術(shù)是以高溫超導(dǎo)技術(shù)和電力電子技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)施對短路電流的限制，如此便能夠在一定程度上降低配電網(wǎng)故障發(fā)生率，滿足用戶對供電質(zhì)量和供電可靠性的要求[3]。

4 電力系統(tǒng)中智能配電網(wǎng)設(shè)計(jì)要求

對智能配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)通常需要遵循以下兩點(diǎn)要求。一是智能配電網(wǎng)的運(yùn)行使用要確保數(shù)據(jù)的精確可靠，在實(shí)際設(shè)計(jì)期間要格外對配電網(wǎng)測量控制終端的優(yōu)化與改進(jìn)，其終端對于供配電設(shè)備，以及通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效果有著較大的影響，而智能終端是智能配電網(wǎng)充分實(shí)現(xiàn)使用優(yōu)勢的重要支持，在智能配電網(wǎng)中是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的設(shè)備。因此，從這一點(diǎn)上來看，智能配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)要在有效提高控制測量效率的同時(shí)，進(jìn)一步確保測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

二是智能配電網(wǎng)設(shè)計(jì)還要實(shí)現(xiàn)用戶自動(dòng)化、運(yùn)行自動(dòng)化和管理自動(dòng)化這三項(xiàng)目標(biāo)，以加快我國電力工程不斷朝著現(xiàn)代化的方向發(fā)展。其中，用戶自動(dòng)化簡單來理解就是，通過計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測用戶的用電信息，為供用電稽查工作提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)支持，完成自動(dòng)化抄表工作。對于供電企業(yè)而言，電用戶每月所繳納的電費(fèi)是企業(yè)獲取經(jīng)濟(jì)效益的主要來源之一，而人們所說的抄表工作便是獲取電費(fèi)繳納依據(jù)的一個(gè)必不可少過程，可見其重要性。

在傳統(tǒng)抄表工作中，不僅對人工成本的需求量較大，并且大部分抄表環(huán)節(jié)也都是需要人為進(jìn)行的，故而工作效率并不理想，甚至經(jīng)常出現(xiàn)抄表誤差的問題。而在智能配電網(wǎng)模式下，應(yīng)用自動(dòng)化抄表的工作方式，便能有效避免以上情況的出現(xiàn)；運(yùn)行自動(dòng)化指的是在配電網(wǎng)整個(gè)運(yùn)行期間，由于其較好地實(shí)現(xiàn)了與計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合，所以一旦設(shè)備出現(xiàn)任何異常情況或者存在數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的問題時(shí)，系統(tǒng)便能自行跟進(jìn)并對錯(cuò)誤問題做出更正處理，確保問題能得到盡快解決，避免對電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生任何不良影響；管理自動(dòng)化主要通過計(jì)算機(jī)對配電網(wǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)督和管理，有效彌補(bǔ)了以往的管理漏洞，電力系統(tǒng)配電網(wǎng)運(yùn)維管理水平也因此而大大提升[4-5]。

5 智能配電網(wǎng)設(shè)計(jì)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

5.1 智能配電網(wǎng)調(diào)度優(yōu)化設(shè)計(jì)

新經(jīng)濟(jì)形勢下，“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展模式在我國各行業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的推廣和使用，可見與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合，也必將成為我國智能配電網(wǎng)未來重要的發(fā)展方向和發(fā)展目標(biāo)。現(xiàn)階段，物聯(lián)網(wǎng)在智能配電網(wǎng)調(diào)度設(shè)計(jì)優(yōu)化方面得到了較好的使用，該模式下配電網(wǎng)建立了龐大的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步拓寬了城鄉(xiāng)用戶的覆蓋范圍，電能調(diào)度效率也因此而獲得了極大地提升。從根本上來講，以智能配電網(wǎng)融合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電能調(diào)度設(shè)計(jì)的優(yōu)化，主要是以無線傳感技術(shù)和射頻技術(shù)為基礎(chǔ)，在短時(shí)間內(nèi)獲知電用戶的實(shí)際用電需求，監(jiān)測供配電設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，然后再將這些監(jiān)測到的真實(shí)數(shù)據(jù)提交至智能決策層面，最后采用大數(shù)據(jù)分析方法對用戶用電信息展開深度分析，判斷用戶用電習(xí)慣，繼而得出更科學(xué)且具有經(jīng)濟(jì)性和針對性的調(diào)度方案。之所以要推動(dòng)配電網(wǎng)調(diào)度的智能化，其關(guān)鍵目的在于全面優(yōu)化電力營銷服務(wù)，爭取最大限度減少電能以及各項(xiàng)資源的浪費(fèi)，由此為供電企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

5.2 配電網(wǎng)智能監(jiān)測終端設(shè)計(jì)

在進(jìn)行配電網(wǎng)智能監(jiān)測終端設(shè)計(jì)時(shí)，首先要根據(jù)智能終端在電力系統(tǒng)中的功能價(jià)值來確定明確的設(shè)計(jì)目標(biāo)，這樣才能得到更真實(shí)準(zhǔn)確的模擬量和狀態(tài)量。同時(shí)，該模式下可較大提高設(shè)備故障檢測的響應(yīng)時(shí)間，有助于相關(guān)監(jiān)測部門在第一時(shí)間了解到電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中突發(fā)的故障問題，及時(shí)向監(jiān)測中心進(jìn)行預(yù)警，避免引發(fā)嚴(yán)重的電力安全事故。

再者，根據(jù)智能監(jiān)測設(shè)備的使用來看，其自身的自動(dòng)恢復(fù)能力較強(qiáng)，因而能夠較好的滿足當(dāng)下智能配電網(wǎng)建設(shè)中的電磁兼容性要求，有助于提升配電網(wǎng)運(yùn)行可靠性。對智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測終端的功能設(shè)計(jì)，通常要考慮到以下幾點(diǎn)內(nèi)容：一是智能終端要支持對數(shù)據(jù)的智能化監(jiān)測以及監(jiān)測供配電設(shè)備的功率、電流和頻率、溫度等相關(guān)數(shù)據(jù)，當(dāng)獲取這些詳細(xì)的數(shù)據(jù)之后，要及時(shí)將根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算得出最值和平均值，再將最終的數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)測總站。

二是智能終端要具備數(shù)據(jù)儲存和數(shù)據(jù)報(bào)表的功能。在這些數(shù)據(jù)的作用下，工作人員可在短時(shí)間內(nèi)編制出詳細(xì)完整的日報(bào)表和月報(bào)表，并安全存儲至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中，這樣便為后續(xù)數(shù)據(jù)的分析和事件溯源創(chuàng)造了便利條件，同時(shí)工作量也有了明顯減少。根據(jù)大量實(shí)踐證明，日報(bào)表最長存儲時(shí)間可達(dá)到40天，月報(bào)表最長存儲時(shí)間在12個(gè)月左右，能較好地滿足供電企業(yè)的工作需求。

三是智能監(jiān)測終端要能夠?qū)崿F(xiàn)對開關(guān)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制，以便加強(qiáng)對三路開關(guān)安全性的管控，確保能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)異常問題，為故障診斷和故障處理提供真實(shí)可靠的依據(jù)。

5.3 智能配電通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能配電通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)與現(xiàn)代智能和通信技術(shù)的融合，其經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)性都有了較大的提升，進(jìn)一步迎合了當(dāng)前我國5G技術(shù)快速發(fā)展的趨勢。根據(jù)對現(xiàn)階段我國智能配電通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的了解，其具有以下優(yōu)勢：首先，實(shí)現(xiàn)了對各種不同類型業(yè)務(wù)的有效接入；其次，進(jìn)一步優(yōu)化了電力營銷服務(wù)模式，能夠?yàn)橛脩籼峁└喗荼憷男畔⒔换ネㄐ艞l件。

智能配電通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容：一是要合理劃分通信網(wǎng)絡(luò)的物理路線，其間要注意對信息點(diǎn)的科學(xué)監(jiān)測；二是要注意各片區(qū)內(nèi)的總線型分工，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間要注意將各結(jié)構(gòu)限定在八級以內(nèi)；三是要嚴(yán)格按照就近原則來規(guī)劃交接箱的位置；四是要建立強(qiáng)大牢固的環(huán)網(wǎng)線路，目的在于增強(qiáng)整個(gè)通信網(wǎng)的安全性。在這方面，為了最大限度展現(xiàn)出安全防護(hù)效果，應(yīng)該采取以下措施：第一，要實(shí)施終端認(rèn)證，也就是說設(shè)計(jì)人員要采用相應(yīng)的安全識別技術(shù)，用以提高接入終端的安全性；第二，要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臉I(yè)務(wù)隔離，以防各終端間產(chǎn)生一些不良的業(yè)務(wù)干擾，加強(qiáng)通信加密力度。第三，要做好深度檢測，要多角度全方位地檢查系統(tǒng)漏洞，確保所有終端業(yè)務(wù)合法合規(guī)，為我國智能配電網(wǎng)的蓬勃健康發(fā)展構(gòu)建堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

6 結(jié)語

綜上所述，由于配電網(wǎng)在電力系統(tǒng)供配電方面發(fā)揮著極其重要的作用，而想要確保電能供應(yīng)質(zhì)量，提高電能輸送效率和安全性，需要重新調(diào)整設(shè)計(jì)思路，積極推進(jìn)智能配電網(wǎng)設(shè)計(jì)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用與發(fā)展。根據(jù)上文介紹不難得知，智能配電網(wǎng)在增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和實(shí)現(xiàn)用戶自動(dòng)化、運(yùn)行自動(dòng)化和管理自動(dòng)化方面有著非常顯著的優(yōu)勢，因此廣大從業(yè)者應(yīng)該積極投入到相關(guān)方面問題的研究當(dāng)中，深入探索智能配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)方法，以滿足我國現(xiàn)階段電力工程現(xiàn)代化發(fā)展的真實(shí)需求。在未來時(shí)間里，要進(jìn)一步加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)、5G通信技術(shù)等先進(jìn)科學(xué)技術(shù)與智能配電網(wǎng)設(shè)計(jì)的融合，爭取全面優(yōu)化我國電力生產(chǎn)營銷和電力系統(tǒng)運(yùn)維管理模式，為國家電力事業(yè)的蓬勃向上發(fā)展打下一個(gè)良好基礎(chǔ)。