智能配电网技术研究

游政+陈雨晴

摘 要：近年来，电力技术以日新月异的速度飞速发展，给人们日常工作及生活中的多个领域带来了极大的改变，人们对于智能电网的概念已经从陌生转变为熟悉。作为智能电网的重要组成部分——智能配电网技术也取得了长足的进步，逐步走向高度自动化、智能化。鉴于此本文从智能配电网技术及其相关支撑技术入手，并结合实际应用，进行了详细研究，希望能为我国电气工程领域的长期可持续发展奠定良好的基础。

关键词：智能配电网；自动化技术；应用

近年来，智能电网这一新概念逐渐受到国内外电力部门的青昧。智能电网主要是运用先进的网络分析技术以及新的智能化技术手段，将电力企业的各种设备、控制系统、生产任务及工作人员有机地联系在一起，在一种“公共信息模型”的基础上自动收集和存储数据，对供电系统的运行及电力企业的经营管理进行全面、深入的分析，客观正确地优化其资产管理和供电服务。而智能配电网技术便是上述功能的关键支撑技术，我国电气工程领域要想获得长期可持续发展，必须加大对智能配电网技术的研究，深入了解该领域的过程中，促使电气工程能够为我国人民提供更加便捷的服务。在这种情况下，积极加强智能配电网技术的应用研究具有重要意义。

1 智能配电网技术的优势

智能配电网（Smart Distribution Grid，SDG）是智能电网的重要组成部分。智能电网，顾名思义，就是电网系统的智能化，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、相应的先进设备、控制方法以及决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效运行，并保证起使用的安全性。其主要特征包括自愈、激励和抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行，能在很大程度上调整和优化能源结构，。

智能配网技术是现代电子技术、通讯技术、计算机及网络技术的综合应用，依托其灵活高效的配电网网架结构及其有着充分安全性、可靠性的通信网络，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，充分满足未来智能配电系统集成、互动、自愈、优化的要求。

2 配电运行自动化技术

（一）配电运行自动化的主要功能及内容

配电运行自动化主要包括配电运行监视与控制、故障的自动隔离与智能电网自愈等内容，是本地自动化、 现场设备远程监控及其相应分析软件的有效结合。从具体实现功能来看，除了故障定位、故障隔离和供电、多重网络重构等传统功能之外，还发展出了新型的功能，如分布式电源配电网的监视与控制、故障的应急处理、安全预警、运行优化和自愈控制等功能。

配电网的主要内容包括：

（1）配电数据通信网络。它覆盖配电网的所有节点，是光纤、无线与载波通信技术的综合运用，支持各个配电终端与系统的实时联网。

（2）具有自愈功能的配电网络。基于各个节点所配备的新型开关、测量设备以及各类监控通信设备，可以实现自动故障定位、隔离，恢复供电，有效减少停电面积和停电时间。

（3）智能主站系统。可实现智能化、可视化，强调系统接口、数据模型与相关通信服务的标准性和开放性。

（4）分布式电源并网。关键在于分布式电源的随时可用性和微电网运行控制。其中微电网的运行控制的要求是，在主网正常工作时，保证微电网与主网的协调运行；当主网出现故障时，微电网能独立运行，在主网恢复后，能再次进入协调运行状态。

（二）配电运行的监视与控制

高级配电运行监视与控制功能主要作用如下：

（1）为了解决智能配电网的双向潮流监控问题。所谓潮流就是电功率的输送方向。对电网终端负载线路来说，潮流的方向都是从电源侧指向负载侧的。由于智能配电网具有大量分布式电源并且并网运行及各类微电网操作，双向潮流问题明显。

（2）提高设备之间的相互操作能力。基于智能化的配电设备，不仅具有了自我诊断的功能，还能实现设备间的数据交换和互操作，大大提高了工作效率。

（3）提高电能质量和电网运行成本最小化。通过引入人工智能的高级配电运行监视与控制系统，能实现对电网运行状态的实时监控，从而对其运行状态进行优化，对可能出现的电网故障进行规避，既提高配电网的经济运行水平，也能满足用户对电能质量日益提高的要求。

（三）配电网的风险评估及自愈

简而言之，配电网的风险评估是配电网自愈功能的基础。其主要内容包括通过对电网数据实时监测而做出的风险预测，综合考虑各类自然灾害、自然环境变化的配电网自动预警和预防控制技术及各类不确定性分析方法和安全水平评估方法。

配电网运行的风险根源多样化，常见的有：各类设备的随机故障、外部自然影响、人为操作失误、负载的不确定性，而这几类因素因其的难预测性，常常导致系统发生各类电力事故。而智能配电网风险评估技术，通过建立表征系统的风险指标，判断各类系统元件失效（故障）的发生概率以及相应的事故后果严重性，从而确定系统可接受的风险水平和风险控制措施。

风险评估的主要参数指标是配电网运行中的充裕性，这一参数可以用来表征配电网的设施能否充分满足系统运行的条件及用户的用电需求。传统意义上的充裕性分析基于各类确定性分析原则，所分析的对象常为单个原件故障或是关键设备停运，但分析结果趋于保守，无法满足实际系统的要求。在当今配电网风险评估中，引入了概率模型，充分考虑电网负荷和各类运行工况下的不确定性因素，全面反映配电网在不同运行方式下的风险程度。

配电网自愈控制技术是以状态检测为前提，自动诊断电网当前的运行状况，运用智能化的控制策略进行决策诊断，实现对继电保护装置、智能开关、安全自动装置和自动调节装置的自动、有序控制，在预设好的时间内促使电网转向较好的运行状态，使配电网具有自愈能力。通常包含两个方面的含义：一方面是指当系统出现故障的时候，自动隔离故障区域，自动恢复正常区域供电；另一方面指的是，在系统出现不安全状态或将要出现不安全状态时，通过自动调节，使系统恢复到正常运行状态，保证电网的安全运行及用户的用电质量，不影响用户的正常用电或将停电影响降至最低。

配电网自愈的关键技术在于：

（1）信息化技术。主要包括：数据测量采集技术、网络通信与信息传输技术、计算机硬软件技术（包括平台技术）、智能性深度计算和挖掘技术以及接口与标准化手段等。

（2）动态测量技术。感知已经发生的配电网动态过程；帮助稳态的状态估计提高计算精度；保护和控制行为后验评价的测量；电网故障的动态过程反演、回放与分析的数据来源；电力系统元件模型及参数后验评价与校核的测量；实际电力系统研究动态数据的测量。

3 结论

配电网处于电力系统的末端，是整个电力系统与用户联系、向用户供应电能和分配电能的重要环节。随着电网的不断发展，配电设备数量越来越大、分布面越来越广、不确定性因素日益增多，因此，应引入先进的配电网技术，弥补配电网运行的薄弱环节，提高整个电力系统的安全水平。

参考文献

[1]刘振亚. 《智能电网技术》[J]. 中国电力出版社，2010，04.

[2]刘振亚. 智能电网知识读本[J]. 中国电力出版社，2010.4

[3]卢育文. 浅论电气工程及其自动化技术的设计与应用[J]. 科技视界，2016，02：79+85.

作者简介

游政（1994-），男，福建省龙岩市，本科在读。

陈雨晴（1994-），女，福建省龙岩市，本科在读。