智能配電網技術方案的應用設計

    隨著社會對環境保護、節能減排和可持續發展的要求日益提高，用戶對供電可靠性和電能質量的要求不斷提升。未來的電力系統數據量和信息量更大，需要支持能量流和信息流的雙向流動，智能電網是未來必然的選擇。本文分析了能量流、信息流及業務流在傳統配電網、數字配電網及智能配電網中的不同特征，提出了智能配電網的技術方案，給出了完善電網基礎設施、通信傳輸系統平臺以及相關的智能配電終端的設計方法。

    智能配電網是智能電網的一部分，也是連接輸電網與廣大用戶的路徑。智能配電網既可充分利用清潔能源，又可保證電網安全穩定。通過智能配電網建設，可實現輸電網與大容量清潔能源的協調調度，為發電與用電的功率平衡提供調節，確保電網的安全穩定，提高清潔能源的消費比重，促進節能減排，提高能源利用效率。通過智能配電網建設，可以實現能量與信息的雙向流動，同時實現與用戶的友好互動，有效提升供電服務水平，通過需求側來管理和引導用戶科學、合理用電，提高電能應用的經濟性和安全性。與傳統配電網相比，智能配電網在供電安全性、電能質量和電網資產利用率等方面都有顯著提升。

    1 智能配電網技術方案框架

    智能配電網是集傳感測量、計算機、通信、信息、自動控制等領域新技術在配電系統中應用的總成，是從改善電網整體性能、節省總體成本出發，將各種新技術與傳統的配電技術進行有機的融合，使配電網的結構以及保護與運行控制方式發生革命性的變化。因此，智能配電網技術方案框架應該包括完善的物理網架、設備，兼容的通信平臺以及應用軟件系統。

    2 完善配電網網架

    配電網一次網架具有N-1 及以上的供電能力是實施自愈的網架基礎 ；配電網一次設備具有滿足自動化的基本條件，包括電動操作機構、互感器以及相應的電源配置；配電自動化系統本身的實用化程度是實施自愈的自動化系統基礎。新能源兼容接入的推廣應用，首先需要新能源及大規模儲能技術具有好的性價比 ；另外，配電網本身的接納能力的提高，則需要從規劃、運行以及自動化和保護技術等多方面進行技術改進與創新。

    結構合理、網架完善的配電網實體和安全經濟、靈活可靠的智能配電裝備是智能配電網的基礎。但我國傳統配電網基礎比較薄弱，自動化程度較低，距智能配電網的要求存在較大的差距，所以在智能配電網框架最底層的設備層，需要完善以下功能 ：

    第一，建設完善的實體配電網。智能配電網應改變我國配電網發展長期滯后、基礎薄弱的現狀，加強和完善配電網的基礎設施建設，建成具有合理網架結構的配電網；未來的配電網應能靈活應對自然災害等突發性事件。

    第二，實現配電裝備的智能化。由于傳統的開關、保護控制設備和配電終端不適應智能配電網的需求，且分布式電源的大量接入對智能配電設備也提出了新的需求，所以智能配電網應實現配電裝備的智能化。

    3 兼容的通信平臺

    信息的有效集成是智能化的前提。要解決配電網通信系統的全覆蓋，就要在部分涉及到智能分布式處理的區域具有雙向對等通信能力。由于智能配電網的通信系統不可避免地采用多種通信方式，其網絡安全問題，特別是采用公共通信網絡的信息安全問題就一定要解決。配電信息模型的一致性驗證技術是保證配電網信息交互與共享的關鍵，配電網基礎信息準確、完備則是保證配電網信息可用性的基礎。

    智能配電網需要采集大量的設備狀態數據和各類表計計量數據，對于這些量大、采集點多且分散、對實時性要求高的數據，傳統的信息通信體系已不能滿足要求，需應用先進的傳感測量技術，建立統一的通信和信息平臺作為支撐。智能配電網對數據信息的管理和維護都在數據層完成，數據層是智能配電網的海量數據庫，為配電網各個環節的電網業務提供更多的數據支持，所以，在數據層需要對兩個技術支撐點開展研究。

    另外就是開放的通信平臺。現有配電網通信網絡信息大多為從設備到調度中心單向流動，僅有少量的控制信息是從調度中心到設備，這顯然不能滿足智能電網雙向通信的需求，為此，建立高速、雙向、實時、集成的通信系統是實現智能配電網的基礎。構建開放的通信平臺需要重點研究的內容如下：

    一是開放的通信架構，以形成一個“即插即用” 的環境，使電網元件之間能夠進行網絡化的通信。

    二是統一的技術標準，以便所有的傳感器、智能設備以及應用系統之間能無縫通信，實現設備和設備之間、設備和系統之間、系統和系統之間的互操作功能。

    三是統一的信息平臺。現有的信息系統數據來源不統一、數據模型維護不及時、彼此之間無法協調和溝通，因而需要建立一個信息來源更廣泛、信息量更大、支持信息雙向流動和數據共享機制的統一的信息平臺。

    電網正在向智能化方向發展，但目前配網通信網建設還不完善，因而制約了配電智能化的實施。智能配電網中的高級配電運行、高級量測體系、高級資產管理對通信業務時延、帶寬等需求各不相同，其業務可分為實時控制業務和非實時監測、管理業務。結合配電網通信網建設必須遵循的安全性、可靠性、經濟性要求，本文提出智能配電網通信以光纖通信實現重要節點保障、以無線通信實現廣泛覆蓋、以載波通信作為接入補充的技術方案。

    4 系統綜合應用平臺

    智能配電網系統應用平臺的基本功能包括：基于 SCADA 系統的滿足測量、控制、保護、計量需要的配電網各個節點的數據獲取與存儲 ；基礎應用則包括與電網生產、基建、運行管理相關的各種應用系統 ；高級應用包括電能質量分析與評價，供電可靠性分析，網損計算及其他個性化的應用。基礎應用主要包括配電網及其設備的可視管理、配電管理與用電管理的信息化，智能配電網將通過各種分析計算與仿真模擬，針對配電網的優化運行、智能調度、智能控制等提供決策支持，實現配電網的優化運行與智能控制，實現分布式電源/微網/儲能裝置的合理接入以及與用戶的良好互動，保證配電網安全、可靠、穩定、經濟、環保運行。智能配電網最終的智能化目標是有效整合并綜合利用電力系統的穩態、動態、暫態運行信息，實現電力系統正常運行的在線監測、優化、預警、動態安全分析以及緊急狀態下的故障診斷隔離、協調控制、自我恢復等功能。

    5 結語

    智能配電網是建設智能電網的重點環節，智能配電網應具有完善的網架結構、智能化設備、通信技術平臺等。智能配電網是一個集成了傳統和前沿配電工程技術、高級傳感和測控技術、現代計算機與通信技術的配電系統，因而更加安全、可靠、優質、高效，可支持分布式電源的大量接入，并為用戶提供擇時用電等與配電網互動的服務，是將各種配電新技術進行有機的集成、融合，使系統的性能出現革命性的變化。智能配電網是一個集技術與管理于一體的龐大系統，其建設是一個循序漸進的過程，要在科學的長遠規劃指導下，按照系統生長論的理念，基于“云計算”的思維模式，分步分區實施，以期達到智能配電網安全、高效、經濟和可持續的建設目標。<