构建智能配电网的技术分析

构建智能配电网的技术分析

邢程

天津大学建筑设计研究院天津市300073

摘要：智能配电系统是智能电网的重要环节，本文介绍了智能配电网的概念、特征和研究内容，及发展智能配电网的重要意义。

关键词：智能配电网技术；功能特征；技术研究；意义

一引言

当今世界新一轮能源革命中，电网的功能定位受到重新审视，为了建造能源使用的创新体系，利用先进的技术提高电力系统在能源转换效率、电能利用率、供电质量和可靠性等方面的性能，提出了规划和发展智能电网的迫切需求。其中，配电系统作为电力系统到用户的最后一环，与用户联系最紧密，影响也最直接，智能配电网技术的发展对保证用户的高效、高质量、高可靠供电具有重要意义，是建设智能电网的关键环节[1]。

二智能配电网技术概述

它将使配电网从传统的供方主导、单向供电、基本依赖人工管理的运营模式向用户参与、潮流双向流动、高度自动化的方向转变。

2.1基本概念

智能配电网集成了传统和前沿配电工程技术、高级传感和测控技术、现代计算机与通信技术的配电系统，将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制、用电和配电管理的智能化。

2.2功能特征

与传统的配电网相比，智能配电网具有以下功能特征：

1、自愈能力。能够及时检测出已发生或正在发生的故障并进行相应的纠正性操作，使其不影响用户的正常供电或将其影响降至最小。

2、具有更高的安全性。具有抵御自然灾害和人为破坏的能力，能够进行故障的智能处理，最大程度地减少配电网故障对用户的影响。

3、提供更高的电能质量。提供电压有效值和波形符合用户要求的电能。

4、支持分布式能源的大量接入。

5、支持与用户互动。一是应用智能电表，实行动态实时电价，让用户自行选择用电时段；二是允许用户拥有的分布式能源（包括电动车等）向电网送电。

6、对配电网及其设备进行可视化管理。实时采集配电网及其设备运行数据，实时运行与离线管理数据高度融合、深度集成，实现设备管理、检修管理、停电管理及用电管理的信息化，为运行人员提供高级分析和辅助决策的图形界面。

7、更高的资产利用率。通过完善的实时监控，提高系统容量利用率，减少一次设备投资；通过优化潮流分布，减少线损，提高运行效率；在线监测并诊断设备运行状态，实施状态检修，延长设备使用寿命。

8、配电管理与用电管理的信息化。

2.3发展现状

近年来，智能配电网技术一直走在智能电网普及的最前端。随着全球范围内主要国家智能电网建设的实施，各国政策和资金投入的加大，智能配网市场迅速增长。其中，发达国家以原有的配网设备更新换代需求为主，发展中国家以新建智能配网系统需求为主。

我国的智能配网还处在起步阶段，目前国内城市配网馈线自动化率不足10%。随着国家加大智能电网建设，智能配网将成为我国电力行业新一轮的投资重点。根据国家电网规划，由于试点城市的馈线率、供电可靠性均有明显改善，全国总计约有300个城市将在十二五期间启动配网自动化建设。

三智能配电网技术研究

3.1技术内容

1、配电数据通信网络。建立高速、双向、实时、集成的通信系统是实现智能配电网的基础。通信技术种类繁多，常见的类型有铜芯线、光纤、电力线通信、无线通信等技术。通过这些载体，可以在更广的范围实现更多信息和应用的连接和集成，使数据在不同主体及各类应用系统之间高速传递。

2、先进的传感测量技术，如光学或电子互感器、架空线路与电缆温度测量、电力设备状态在线监测、电能质量测量等技术。传感测量技术可给电力系统运行和规划人员提供数据支持，如功率因数、相位关系、变压器和线路负荷、关键元件的温度、停电确认、电能消费和预测数据等，可以准确地感知电网的运行状态，监控设备的健康状况，评估电网的安全性和稳定性等。

3、先进的保护控制技术，包括广域保护、自适应保护、配电系统快速模拟仿真、网络重构等技术。利用先进的电力电子技术、电能质量在线监测和补偿技术，实现电压、无功的优化控制，保证电压合格；实现对电能质量敏感设备的不间断、高质量、连续性供电。

4、高级配电自动化。利用现代计算机、通信与信息技术，将配电网的实时运行、电网结构、设备、用户以及地理图形等信息集成，构成完整的自动化系统，实现配电网运行监控及管理的自动化、信息化。

5、高级量测体系是一个使用智能电表通过多种通信介质，按需或以设定的方式测量、收集并分析用户用电数据的系统。能实现带时标的测量数据双向通信，具有停电报告、经用户许可的通信和服务连接/切断、在线读取和其他功能；实现测量点在AMI网络上的自登记或注册；出现网络通信问题后，AMI网络能自动重构，以恢复正常通信能力；AMI系统能和电力公司的清算系统、停电管理系统和其他高级应用实现内部互联。

6、分布式能源并网技术，包括分布式能源在配电网的“即插即用”以及微网两部分技术内容。在合理的控制方式下，微网可以并网运行也可以脱离主电网孤立运行，并可实现两种运行模式的无缝转换。分布式发电是微网系统形成的物理基础，并入电网后会给电网带来积极影响。

7、配电系统柔性交流输电（DFACTS）是柔性交流输电（FACTS）技术在配电网的延伸，包括电能质量与动态潮流控制两部分内容。由于电力电子器件性能的提高，DFACTS装置具有更快的响应特性，是解决配电网电能质量问题的有效工具。采用直流系统配电对于照明、电机、日常电器等用电负荷的节能降耗和性能提高也有积极作用。

8、故障电流限制技术，利用电力电子、高温超导技术限制短路电流的技术。由于分布式能源大量接入，将造成配电网短路容量增加，使之超过配电设备与导线允许的设计值。故障电流限制器是一种串接在线路中的电气设备，短路电流甚至可限制至2倍额定电流以下，将使配电网面貌、性能与保护控制方式发生根本性的变化。

3.2技术要求

要保证配电网安全、可靠、经济地运行和向用户供电，不仅需要有电力网络和通信网络的物理支持，还需要有集成各种高级应用功能的软件支持。

1、从网架结构上来讲，智能配电网应该具有可靠而灵活的分层、分布局的拓扑结构，满足配电系统运行控制、故障处理、系统通信的要求。

2、从运行控制上来讲，智能配电网应该既具有正常运行时实时可靠地系统监视、隐患预测、智能调节、优化运行的能力，又具有系统非正常运行时的自愈控制能力。

3、从通信上来讲，智能配电网应该具有建立在开放的通信架构和统一的技术标准基础之上的高速、双向、集成的通信网络设施，以实现电力流、信息流、业务流的一体化统一。

4、从软件组成上来讲，智能配电网应该是基于UNIX、WINDOWSNT平台的完整系统，高度集成SCADA、PAS、DA、GIS、DMS，即满足配电系统安全运行的要求，又满足各类用户方便使用的要求[2]。

3.3研究意义

智能配电网可以实现配电网的最优运行，达到经济高效，提供优质可靠电能。并且具有很好的适应性，能够大量地接入分布式能源并减少并网成本，极大地推动可再生能源发电的发展，大大降低化石燃料使用和碳排放量，在促进环保与可持续发展的同时，实现电力生产方式与能源结构的转变。

四结束语

智能配电网是建设有中国特色坚强智能电网实现的重要组成部分，是应对我国未来能源、环境、气候、经济、社会等挑战的战略武器，是解决配电网架构薄弱、自动化水平低、分布式发电大量接入对电网负面影响、用户与电网之间的互动能力和电网运行控制水平有限等问题的有效手段。目前智能配电系统的发展仍处于初级阶段，其架构、特点和技术前景远未定型，需要在不断的研究和实践中根据实际需要不断发展。

参考文献

[1]余贻鑫，栾文鹏.智能电网述评[J].中国电机工程学报，2009，34（29）：1-8.

[2]马其燕，秦立军.智能配电网关键技术[J].现代电力，2010，27（2）：39-44.