智能电网配电的应用研究

王龙飞

（大唐环境产业集团股份有限公司特许经营分公司，南京 211106）

1 配电网自动化技术概述

1.1 智能电网

SDG(全称为Smart Distribution Grid)系统是一种新型的配电系统，其技术优势在于引入了传感技术、测控技术、计算机和通信技术等前沿的新兴技术，将最新电力工程技术与传统技术进行融合。SDG系统能够接受分布式电源DER（全称为Distribute Electric Resource）的全方位嵌入，从而可以表现出更加安全、可靠的性能，从而提供更为优良的电力服务。同时，该系统能够提供与用户之间的双向交互，可根据用户制定个性化服务，更具灵活性与智能型[1]。SDG配电网络作为电力系统未来发展的一个主要趋势，主要体现以下几个方面优势：①具有更高的稳定性，具有更强的抵御自然灾害和人为破坏的能力。②具有一定的自愈能力，在向用户持续供电时能及时检测到内部故障并进行修复，保证配电系统正常工作，将用户断电事件发生的概率降至最低。③可以良好地迎合用户的准确需求，如可以提供特定的供电电压及特定的波形保证，实现了系统与用户之间信息沟通的双向传递。④弱化对接入电源的位置和数量的硬性要求，支持分布式电源的大量接入，提高了配电网络的运行效率。⑤实现对电力消耗特性的全时段监测，并在此基础上根据实际的电力使用情况合理规划电路走向，从而实现了供电线路利用率的有效提升。此外，全时段的电网设备监测，亦可以及时排除故障，从而提高了设备及其附件的使用年限。⑥设备数据的可视化，网络运行人员可对网络状态进行监测，提高工作的便利性。⑦采用信息化管理，借助计算机技术与通信技术，可获得配电网中的各项数据和信息。

1.2 配电自动化技术

DA（全称为Distribution Automation)为将计算机与信息技术耦合联用至配电网领域，基于过全方位诊断配电网的运行特性（包括设备、网络等软硬件、状态信息等），最终实现对配电网的自动化调控，这是一种新型的、极具潜力的电网系统。DA系统不仅可以有效提升配电的效率，而且能够更加针对性地服务用户。DA系统的自动化能同时实现供电端（即电网公司）及用户端的自动化水平，其具体体现为实现了用户终端的自动化抄表统计及对用户的信息化管理。目前，我国配电网中的中压配电网主要由DOA（配电网运行自动化，distribution operation automation）负责，SA自动化系统主要进行变电站的监控与保护，同时实时上传运行数据给DOA。GIS系统帮助实现自动化管理配电网络，AMR、CIS、客户呼叫管理系统则是用户终端自动化的重要组成。DMS由这些大量集成的DA形成。

2 高级配电自动化技术

现有DA技术已经无法满足SDG的新的发展要求，需对DA技术进行改进成高级DA，在现有技术基础上扩充更多功能，从而为SDG的发展提供坚实的基础。高级DA优化配电网的关键点之一为可以无限地接入DER，同时显著提高了DER的渗透深度。高级DA的关键核心技术点主要包括高级DOA、高级配电/配电网管理自动化。

2.1 IP通信网络

常规DA采用的P2P即点对点通信或点对多通信，数据无法在配电终端之间传递，难以实现控制功能。同时终端数据因配电子站的转化导致的不可见，加大了对设备运营维护的难度。通信技术的发展，降低了DA通信设备成本，从而可实现主网为光线组网，局域网采用无线或载波的广域IP通信网对配电网中各个节点间的通信。

2.2 配电网广域测控体系

配电网广域测控体系的关键组成部分有主/从站、通信网及现场智能电子设备（简称为IED）。从组织架构上看，主要包含监测控制体系（上层架构）与DA应用软件（下层架构）体系，其中上层架构包括了通信网以及对数据收集、处理和分析单元等。基于上层架构对反馈数据的分析解析，从而为下层架构的DA应用软件等下传相对应的服务策略。而上层架构体系中的测控单元与终端客户端的AMI直接相连，从而实现了智能电网中预期的信息交换。除了具有传统SCADA的全部功能之外，高级DA还能完全支持局域分析控制子站的应用，支持各种现场智能电子设备之间进行数据的实时交换。其具有数据可视化、自动管理化以及标准化的通信协议，使高级DA具有更高的安全性能。

2.3 DER控制与调度技术

高级DA的标准化的通信协议实现了DER的即插即用。高级DA的MG技术和VPP(全称为Virtual Power Plant，虚拟发电厂技术)技术实现了DER的控制和调度。MG技术的主要功能在于实现供电频率及供电电压的稳定支持。MC面向子站而独立存在，MG面向主网亦独立存在，从而保证在较高的负荷工况下，即使子网与主网发生了不可预期的分离，也能为用户端提供较为稳定的供电品质（即稳定的供电频率和电供电压）。VPP技术的主要功能在于对DER进行优化、以减小电网的负荷，最终显著提高电网传输的可靠性。

3 配电自动化系统实现

3.1 配电自动化主站的建设

信息交互总线平台的作用为搭建起配电自动化主站和各系统之间的连接通道，从而显著地完善配电自动化系统功能。系统功能的配置有全时段数据库的管理、人机交互界面的管理、系统安全稳定运行的管理、用户二次开发环境搭建、历史备份数据库及报表的管理、计算机网络建设及管理、图模库一体化、典型CASE管理、紧急告警管理等。除具有一些基本功能外，同时具备馈线故障应急处理等扩展功能。

3.2 配电终端的建设

无论是在施工阶段还是维护阶段，都应该严格将标准化、模块化为管理实施的重要原则，并严格恪守，只有坚持如此，才可以有效保证配电设施总体的统一性。相关研究及工程应用实践表明，模块化的工作管理要求有助于推动配电终端的低成本、高效率维护，即可以在较低的成本及较短的时间内，达成更加优异的运维效果。DTU的匹配性极强，可以与多种设备或者站点包括主站进行配合。对于上级通讯的校时命令，DTU能够同步接收并执行，同时可以完成对其他配电终端信息的转发、完成本设备终端及远位设备终端的参数设置。在应急故障处理方面，DTU可以做到高品质记录故障发生参数（原则上要求记录故障信号的时长不低于60s）；其次，其还可以完成对通讯规约的控制（保证用户终端能够实现修改规约）、全时段监测和管理通道、电源等。为保证更佳的使用性能，远程控制功能，自我诊断功能亦为配电终端必须具备的重要功能。

3.3 GIS系统的建设

配电自动化系统（DMS）的功能的实现由配电SCADA、地理信息（GIS）及生产管理(PMS)三个系统共同完成，三者缺一不可。三个关键系统之间必须遵循同一系列标准（一般为IEC61970/IEC61968系列标准），并基于公共信息模型实现各系统之间的相互关联，三个关键系统还必须统一配网数据模型。在建设时，需要首先建立一个具有完全独立性的数据库，其与其他系统之间的通讯仅依赖总线完成；进一步配电自动化系统提供一系列关键配置特性（如网络拓扑、中压配电网的馈线电气单线图等）。地理信息系统能够从配电自动化系统获取配电网实时数据、历史数据。

4 结论

本文通过阐述配电自动化系统，提高配电网系统的管理效率，建立完善的智能配电网络，从而实现配电调控、全时段故障监测及智能化自愈等功能的一体化，显著提升供电的安全、稳定与可靠性，确保人民生活、工业生产的安全有序进行，同时智能配电网络亦为实现低碳生活的重要保证，有助于现代化社会的节能减排。