智能配電網技術研究

游政+陳雨晴

摘 要：近年來，電力技術以日新月異的速度飛速發展，給人們日常工作及生活中的多個領域帶來了極大的改變，人們對于智能電網的概念已經從陌生轉變為熟悉。作為智能電網的重要組成部分——智能配電網技術也取得了長足的進步，逐步走向高度自動化、智能化。鑒于此本文從智能配電網技術及其相關支撐技術入手，并結合實際應用，進行了詳細研究，希望能為我國電氣工程領域的長期可持續發展奠定良好的基礎。

關鍵詞：智能配電網；自動化技術；應用

近年來，智能電網這一新概念逐漸受到國內外電力部門的青昧。智能電網主要是運用先進的網絡分析技術以及新的智能化技術手段，將電力企業的各種設備、控制系統、生產任務及工作人員有機地聯系在一起，在一種“公共信息模型”的基礎上自動收集和存儲數據，對供電系統的運行及電力企業的經營管理進行全面、深入的分析，客觀正確地優化其資產管理和供電服務。而智能配電網技術便是上述功能的關鍵支撐技術，我國電氣工程領域要想獲得長期可持續發展，必須加大對智能配電網技術的研究，深入了解該領域的過程中，促使電氣工程能夠為我國人民提供更加便捷的服務。在這種情況下，積極加強智能配電網技術的應用研究具有重要意義。

1 智能配電網技術的優勢

智能配電網（Smart Distribution Grid，SDG）是智能電網的重要組成部分。智能電網，顧名思義，就是電網系統的智能化，它是建立在集成的、高速雙向通信網絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、相應的先進設備、控制方法以及決策支持系統技術的應用，實現電網的可靠、安全、經濟、高效運行，并保證起使用的安全性。其主要特征包括自愈、激勵和抵御攻擊、提供滿足21世紀用戶需求的電能質量、容許各種不同發電形式的接入、啟動電力市場以及資產的優化高效運行，能在很大程度上調整和優化能源結構，。

智能配網技術是現代電子技術、通訊技術、計算機及網絡技術的綜合應用，依托其靈活高效的配電網網架結構及其有著充分安全性、可靠性的通信網絡，將配電網在線數據和離線數據、配電網數據和用戶數據、電網結構和地理圖形進行信息集成，實現配電系統正常運行及事故情況下的監測、保護、控制、用電和配電管理的智能化，充分滿足未來智能配電系統集成、互動、自愈、優化的要求。

2 配電運行自動化技術

（一）配電運行自動化的主要功能及內容

配電運行自動化主要包括配電運行監視與控制、故障的自動隔離與智能電網自愈等內容，是本地自動化、 現場設備遠程監控及其相應分析軟件的有效結合。從具體實現功能來看，除了故障定位、故障隔離和供電、多重網絡重構等傳統功能之外，還發展出了新型的功能，如分布式電源配電網的監視與控制、故障的應急處理、安全預警、運行優化和自愈控制等功能。

配電網的主要內容包括：

（1）配電數據通信網絡。它覆蓋配電網的所有節點，是光纖、無線與載波通信技術的綜合運用，支持各個配電終端與系統的實時聯網。

（2）具有自愈功能的配電網絡?；诟鱾€節點所配備的新型開關、測量設備以及各類監控通信設備，可以實現自動故障定位、隔離，恢復供電，有效減少停電面積和停電時間。

（3）智能主站系統?？蓪崿F智能化、可視化，強調系統接口、數據模型與相關通信服務的標準性和開放性。

（4）分布式電源并網。關鍵在于分布式電源的隨時可用性和微電網運行控制。其中微電網的運行控制的要求是，在主網正常工作時，保證微電網與主網的協調運行；當主網出現故障時，微電網能獨立運行，在主網恢復后，能再次進入協調運行狀態。

（二）配電運行的監視與控制

高級配電運行監視與控制功能主要作用如下：

（1）為了解決智能配電網的雙向潮流監控問題。所謂潮流就是電功率的輸送方向。對電網終端負載線路來說，潮流的方向都是從電源側指向負載側的。由于智能配電網具有大量分布式電源并且并網運行及各類微電網操作，雙向潮流問題明顯。

（2）提高設備之間的相互操作能力?；谥悄芑呐潆娫O備，不僅具有了自我診斷的功能，還能實現設備間的數據交換和互操作，大大提高了工作效率。

（3）提高電能質量和電網運行成本最小化。通過引入人工智能的高級配電運行監視與控制系統，能實現對電網運行狀態的實時監控，從而對其運行狀態進行優化，對可能出現的電網故障進行規避，既提高配電網的經濟運行水平，也能滿足用戶對電能質量日益提高的要求。

（三）配電網的風險評估及自愈

簡而言之，配電網的風險評估是配電網自愈功能的基礎。其主要內容包括通過對電網數據實時監測而做出的風險預測，綜合考慮各類自然災害、自然環境變化的配電網自動預警和預防控制技術及各類不確定性分析方法和安全水平評估方法。

配電網運行的風險根源多樣化，常見的有：各類設備的隨機故障、外部自然影響、人為操作失誤、負載的不確定性，而這幾類因素因其的難預測性，常常導致系統發生各類電力事故。而智能配電網風險評估技術，通過建立表征系統的風險指標，判斷各類系統元件失效（故障）的發生概率以及相應的事故后果嚴重性，從而確定系統可接受的風險水平和風險控制措施。

風險評估的主要參數指標是配電網運行中的充裕性，這一參數可以用來表征配電網的設施能否充分滿足系統運行的條件及用戶的用電需求。傳統意義上的充裕性分析基于各類確定性分析原則，所分析的對象常為單個原件故障或是關鍵設備停運，但分析結果趨于保守，無法滿足實際系統的要求。在當今配電網風險評估中，引入了概率模型，充分考慮電網負荷和各類運行工況下的不確定性因素，全面反映配電網在不同運行方式下的風險程度。

配電網自愈控制技術是以狀態檢測為前提，自動診斷電網當前的運行狀況，運用智能化的控制策略進行決策診斷，實現對繼電保護裝置、智能開關、安全自動裝置和自動調節裝置的自動、有序控制，在預設好的時間內促使電網轉向較好的運行狀態，使配電網具有自愈能力。通常包含兩個方面的含義：一方面是指當系統出現故障的時候，自動隔離故障區域，自動恢復正常區域供電；另一方面指的是，在系統出現不安全狀態或將要出現不安全狀態時，通過自動調節，使系統恢復到正常運行狀態，保證電網的安全運行及用戶的用電質量，不影響用戶的正常用電或將停電影響降至最低。

配電網自愈的關鍵技術在于：

（1）信息化技術。主要包括：數據測量采集技術、網絡通信與信息傳輸技術、計算機硬軟件技術（包括平臺技術）、智能性深度計算和挖掘技術以及接口與標準化手段等。

（2）動態測量技術。感知已經發生的配電網動態過程；幫助穩態的狀態估計提高計算精度；保護和控制行為后驗評價的測量；電網故障的動態過程反演、回放與分析的數據來源；電力系統元件模型及參數后驗評價與校核的測量；實際電力系統研究動態數據的測量。

3 結論

配電網處于電力系統的末端，是整個電力系統與用戶聯系、向用戶供應電能和分配電能的重要環節。隨著電網的不斷發展，配電設備數量越來越大、分布面越來越廣、不確定性因素日益增多，因此，應引入先進的配電網技術，彌補配電網運行的薄弱環節，提高整個電力系統的安全水平。

參考文獻

[1]劉振亞. 《智能電網技術》[J]. 中國電力出版社，2010，04.

[2]劉振亞. 智能電網知識讀本[J]. 中國電力出版社，2010.4

[3]盧育文. 淺論電氣工程及其自動化技術的設計與應用[J]. 科技視界，2016，02：79+85.

作者簡介

游政（1994-），男，福建省龍巖市，本科在讀。

陳雨晴（1994-），女，福建省龍巖市，本科在讀。