智能配电网规划关键技术研究

岳超 张文松 李美玲 王正辉 祁秋民

摘要：在分析智能配电网相关理论的基础上，阐述了智能配电网规划关键技术，有针对性地提出了规划思路，总结了智能配电网规划发展的重要性。

关键词：智能配电网;规划;分布式发电;负荷预测

中图分类号：TM711

配电网在电力系统中发挥着越来越重要的作用，与国民经济密切相关。随着智能配电网技术的发展，对配电网的规划建设要求也越来越高，对供电可靠性的要求也逐渐增加。[1]因此，需要全方位的发展智能配电网技术，运用科学的方法进行规划，才能保证智能配电网为用户提供高效、可靠的电力供应。

1智能配电网关键技术概述

1.1分布式发电技术

分布式发电技术应用较为广泛，主要采用太阳能发电、风力发电等分布式发电。太阳能发电以其清洁、可再生、分布广泛的特点，在全国得以大力推广，太阳能发电的应用主要有光伏发电、光热发电两种。近几年，风力发电的应用也较为广泛，中央企业投资大规模的风力发电场，风力发电已进入稳定发展阶段。分布式发电技术和传统发电技术相比，以其环保的特点脱颖而出，符合我国绿色发展理念，不仅更好地推动了相关产业的发展和进步，更重要的是进一步推进了可持续发展理念。

1.2配网自动化技术

通过分析经由智能检测系统所传输的电网数据，在SCADA系统的基础上，对配电网进行自动监控、智能调度等管理，实现对配电网的信息智能管理功能。配网自动化技术主要分为运行自动化技术和管理自动化技术。[2]

运行自动化技术主要通过信息采集监控自动化实现调度人员对配电网的相关数据、正常运行故障方式等进行监控，通过数据采集终端传输到信息终端，由调度人员进行监控。当系统发生故障时，通过故障隔离与修复自动化系统，根据收集的信息，判断故障类型及故障点，从而做出跳闸操作，隔离故障区域，再通过重合闸操作实现对供电区的正常供电。另一方面，通过读表自动化技术，分析用户的用电数据，通过智能系统绘制用电曲线，从而对电力决策提供数据支撑，以便更好地为用户提供服务。

管理自动化技术主要通过智能系统分析、制定设备及电网检修计划，提高电网的运行管理水平，并通过停电管理自动化、用电管理自动化系统，收集电网信息，通过后台数据分析，制定电网停电检修计划等，在一定程度上减少了运行人员的工作量，并为科学的决策提供数据支撑，实现电网的自动化管理。

1.3智能配电网大数据处理技术

智能配电网因其系统内存在大量的数据，不同的用电行业、不同的用户所能提供的数据也存在差异化，大数据处理技术通过先进的数据挖掘及可视化技术，[3]将智能配电网提供的数据进行分析、处理，建立完整的数据价值链，解读数据中隐藏的相互关系，将不同的数据关系网进行交流和融合，最后，将数据价值链的分析结果还原为配电网自身，为决策者提供相应的决策思路，通过挖掘配电网中具有价值的數据，用以提高电网自身管理水平，修正智能配电网规划建设中存在的问题。

1.4微电网技术

微电网是由某一种或几种微电源与电力负荷以某种拓扑结构连接在一起所组成的电力系统，该系统受到电网内部电力电子器件所控制。这种微电网可以为负荷提供必要的电力供应，并且可以通过内部的电力电子器件灵活控制，实现了随时随地对负荷进行供电。相比于传统配电网，这种方式可以被视为一个单一可控供电单元，能够满足电力负荷对电能质量的基本要求。微电网通过分布式电源和储能系统联合供电，一方面，当分布式电源输出功率不能满足负荷需求时，可以由储能系统放电为负荷正常供电，另一方面，当分布式电源出力大于负荷需求时，储能系统可以存储多余的电能，有需求的时候再放电。而且，储能系统还可以平滑分布式电源的出力，从而提高系统的可靠性，因此，微电网相比于传统配电网更能灵活的进行供电。微电网的主要特征如下：

（1）微电网和传统配电网类似，主要采用辐射状的接线形式，系统中主要含有微电源、电力电子控制设备、储能系统和负荷等，这些电力元件共同组成统一的微电网正常运行。

（2）大多数微电网规模、容量较小，呈现系统的微型化。在我国低压配电网中，微电网的容量一般为兆瓦级以下，通常将微电网直接与电力负荷相连接，实现灵活就地供电。[4]

（3）微电网与主网通过公共连接点相连，可以实现功率的双向流动。微电网可以平衡电能，通过微电源、储能系统协调控制，使系统内的负荷优先由微电源供电，当电能不足时通过公共连接点由主网进行正常供电，实现了微电网由孤岛到并网的稳定运行。[5]

（4）微电网供电可靠性高，在主网发生故障后能够迅速断开公共连接点，转换为孤岛运行方式为负荷供电，当故障解除主网恢复供电后又可以重新并网运行，保证了对电网中重要负荷的可靠供电，提高了供电可靠性。

1.5主动配电网

主动配电网被定义为：可以对分布式电源、柔性负载和储能装置等系统中可控能源进行自发控制的配电网，也可通过灵活的改变网络拓扑可对配电网潮流进行管理，在适当的调控和接入标准基础上接入配电网的分布式电源，起到一些系统支撑作用。[6]在主动配电网中，自动化、通信等技术以及优化的控制策略被用于进行分布式电源、储能和负荷的有效调控，保证配电网稳定经济运行。进一步地，主动配电网的“主动”之处可以理解为下述4个方面：（1）具有可控制的分布式能源（例如分布式电源、储能、柔性负荷等）;（2）将分布式电源引入最优调度，控制其发出的功率;（3）配电网故障时，非故障区域的重要负荷可由分布式电源供电;（4）部分分布式电源发电过剩时，不必降低出力运行，而是通过柔性负荷和网络分层消耗多余的出力。

2智能配电网规划要点

2.1智能配电网负荷预测

电力负荷按照其不同的用电情况可以分为以下八类：城镇居民用电负荷，商业用电负荷，一般工业用电负荷，农、林、渔、牧、水利用电。智能配电网负荷预测通过整理拟规划地区配电网历史数据，结合国民经济发展规划，分析该地区电力负荷发展特点及未来发展趋势。主要步骤如下：

（1）确定负荷预测原则：收集相关电网资料，整理分析历史负荷变化趋势，确定拟规划智能配电网负荷预测水平年及远景年，分析不同的负荷预测方法的适用范围，并确定最优方案作为指导方法。

（2）整理资料：对收集的国民经济报告、电网历史负荷数据等资料进行整理，剔除异常数据，审核整理出负荷预测所需的最优数据，并进行修正和调整。

（3）建立模型：以选择的负荷预测方法为指导，在概括整理资料的基础上，对预测方法进行数学建模，同时根据规划地区的实际情况修正数学模型。

（4）进行负荷预测：在相关计算软件中搭建数学模型，以确定的原则为基础，输入历史数据进行计算，得出初步预测值，并根据地区实际情况与拟规划的智能配电网的影响因素，重复修正预测值，得出最终预测结果。

2.2智能配电网可靠性评估

智能配电网可靠性评估主要有解析法、模拟法及Monte-Carlo模拟法。解析法主要用于评估简单的智能配电系统，是将系统中的所有元件设为理想元件，并且将其故障停运状态理想化，根据系统和元件之间不同的逻辑关系，对不同元件建立不同的数学模型，通过迭代计算求解此模型，计算系统的可靠性指标。解析法主要有故障模式后果分析法、网络等值法、故障遍历搜索法等。解析法精度较高，数学模型逻辑表达清晰，但是如果网络较为复杂，元件数目较多时，由于輸入数学模型中的数据也相应增多，计算量也会不断增加，因此只能考虑有限数量的负荷。

当电力系统由复杂的网络组成，并且系统中含有多个分支时，无法建立合适的数学模型进行分析。因此需要采用模拟法来分析可靠性。这种方法利用计算机生成随机数，根据准确的概率模型反复迭代，进行随机模拟试验，计算系统的可靠性。当系统中的各个元件的故障率、修复时间等已知，但系统较为复杂，含有较多分支并难以建立准确的评估模型时，可以采用Monte-Carlo抽样法，Monte-Carlo模拟法又被称为随机抽样法。这个方法需要根据准确的概率模型进行反复的模拟，然后通过统计抽样试验计算所求数据，最后根据样本结果收敛条件判断是否收敛，得出所求数据的近似解。Monte-Carlo模拟法应用于大规模电力系统中，可以相对容易的模拟出系统在发生故障前运行条件，发生故障后的停运状态，Monte-Carlo模拟法和解析法的不同之处在于，它不受电力系统的规模制约，在电力系统规模较大时也能够相对容易的分析其可靠性，因此该方法适合于评估大型且较为复杂的电力系统。

2.3智能配电网经济性评价

经济型评价作为衡量项目规划是否合理的重要方面，在智能配电网规划建设过程中起到重要作用。通过对智能配电网的综合效益进行定量分析，比较各类规划方案的评价数据，确定最优方案，为配电网规划发展提供科学的决策。在经济型评价体系中，主要通过初始投资费用、系统年运行维护费用、总费用现值、年停电损失费用、单位负荷年费用、收益成本等指标来衡量智能配电网的经济型。在具体的评价阶段，以传统最小费用评价法、收益成本评价方法、收益增量成本增量评价方法、利润驱动评价方法等对智能配电网进行综合评价，为智能配电网规划建设提供指导。

3结语

配电网作为电网企业与用户之间沟通的桥梁，直接影响着用户的用电体验和电网的供电可靠性。随着人民生活水平的提高和经济的发展，用户对电网的要求也越来越高。通过科学的方法规划智能配电网，才能保证配电网的电能质量和供电可靠性，提高未来智能配电网的智能化程度，保证电网安全有序的发展。

参考文献：

[1]]赵柏涛.基于智能配电网关键技术的城市配电网规划[J].现代工业经济和信息化，2016，（14）：53-54.

[2]陆华晴.配网自动化系统在城市电网中的应用[J].黑龙江科技信息，2016（6）：56.

[3]赵腾，张焰，张东霞.智能配电网大数据应用技术与前景分析[J].电网技术，2014，38（12）：3305-3312.

[4]王鹤.含多种分布式电源的微网运行控制研究[D].华北电力大学（北京）华北电力大学，2014.

[5]杨恩泽.基于风力与光伏混合发电的微网建模和仿真技术研究[D].山东大学，2012.

[6]皮雅敏.主动配电网的电压控制研究[D].武汉理工大学，2015.