国内智能配电网发展历程

李飞　 段青兰

【摘要】随着国内经济迅速发展，对电能的需求量也越来越大。传统的配电方式已经很难满足人们的日常需求，在国家电网公司不断的努力和研发下，新一代的智能配电网技术在不断的趋于成熟。本文就笔者在国家电网公司近年的工作经验，探讨一下关于智能电网的发展历程，有不足之处还请指正。

【关键词】国家电网；智能配电网；发展

配电网的含义是自输电网或是地区的电厂来接收电能，利用配电设施直接分配到户或者是根据电压一级一级地将电能分配给各类用户的电网。它由架空线及电缆、电线杆、配电变压器、隔离开关、无功功率补偿控制器和一些辅助设施一并组成。它在电力网的电能分配中起着重要作用。从性质方面来说，配电网的设备也包含变电站的一些配电装置。由降压配电变电站（高压配电变电站）输出到用户端的电力系统的这一部分被叫做配电系统。配电系统是各种配电设备（或组件）和配电设施组成的电力网络系统——转换电压并将电力直接分配给最终用户。配电网通常使用闭环设计和开环运行，结构为辐射状。闭环结构用于提高操作的灵活性和供电的可靠性；开环运行第一个优点是为了限制短路以及故障电流，避免断路器因超过遮断容量而发生爆炸事故，第二个优点就是为了控制故障所波及到的范围，防止故障停电的范围扩张，有效减少停电受损面积。

1行业发展概况

智能配电网是智能电网的最重要的环节之一。通常情况下，110kV及以下的电网属于配电网，它是整个电力系统直接连接到分散用户的部分。智能配电网络系统通过现代电子技术、通信技术和计算机和网络技术，将配电网络的在线和离线数据、配电网的数据以及用户的数据、电网结构和地理图形一并进行整合，来实现正常运行的配电系统。在正常操作和事故突发的情况下进行智能监控、智能保护、智能控制、智能用电以及智能配电管理。

智能配电网络系统主要由三个部分组成：主站、通信系统和自动监控终端设备，这三个部分形成了完整的信息传输以及处理系统，实现了通过远程管理来运行和操作配电网。对于智能配电网络系统来说，在这三个部分中，实现数据传输的关键以及核心，就是通信系统。通信系统通过主站将控制命令准确无误地发送到大量的远程终端，并收集远程设备操作状态的数据信息到控制中心。智能配电网络通信系统可以由种类繁多的通信方式组成，但目前最主要采用的是光纤以及电力载波这两种通信方式。

自动化监控终端设备包括馈线终端设备（FTU）、配变终端设备（TTU）、开闭所终端设备（DTU）等。过去的几年，智能配网项目和技术在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，智能配网市场未来将迅速增长。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。全球智能配网市场规模将由2010年的25亿美元发展到2015年的95亿美元，年均复合增长率超过30%[1]。

我国的智能配网目前还处在起步阶段，目前国内城市配网馈线自动化率不足10%，仍处在刚刚开始试点和初步建设的阶段。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，未来市场空间广阔。配网自动化从2009年开始启动，从最开始的五个试点城市扩充到2012年的40多个城市。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。“十二五”期间按配网智能化率达到40%测算配电智能化终端和主站的总市场容量将分别达到230亿元和36亿元左右，总市场容量接近280亿元。未来几年配电自动化增长潜力巨大。

2 智能配电网功能特征

智能配电网与传统的配电网相比，具有8个功能特征。

（1）自愈能力。电网的自愈功能（Self Healing）是指其在无需或仅需少量的人为干预的情况下，利用先进的监控手段对电网的运行状态进行连续的在线自我评估，并采取预防性的控制手段，及时发现、快速诊断、快速调整或消除故障隐患；在故障发生时能够快速隔离故障、自我恢复，不影响用户的正常供电或将影响降至最小。就像人体的免疫功能一样，自愈能力使电网能够抵御并缓解各种内外部危害（故障），保证电网的安全稳定运行和用户的供电质量。

（2）具有更高的安全性。计算机防御方面，智能电网的计算机防御能力强于传统电网的计算机防御能力，提升了电网对外部破坏的防御和整修能力与效率。

（3）提供更高的电能质量。智能配电网通过配电网网架结构进行分析，找出配电网薄弱环节，通过科学规划做好电力电量平衡、无功规划等措施，来实现更高水准的电能质量。

（4）支持 DER 的大量接入。这增加了全网的供电量，更好的满足了用户的用电需求。

（5）支持与用户互动。电力企业要通过削峰填谷来减少投资，提高运营效率；用戶希望节省开支，合理用电。而这仅靠电费账单是远远不够的。双方都需要了解在什么时间段用了多少电，并在必要的时刻适当控制及分配用电，那么为了解决此问题，就需要建立智能配电网与用户的互动系统。

（6）对配电网及其设备进行可视化管理。更大程度的对配电网进行监控，根据可视化显示，可以迅速找出配电网中存在的问题，并实现快速切断控制，防止掉电面积扩大。

（7）更高的资产利用率。避免冗余的配电线路，根据电网下用户的实际需求合理分配电能。

（8）配电管理与用电管理的信息化。智能电网实现了更加合理的分配电能，更加清晰的显示出用户用电的实际情况，并且可以接入用户用电大数据，根据用电信息来进一步提高电能质量。

3 建设智能配电网意义

SDG即将会把配电网络的运营模式从传统的供应商主导、单向供电方式、依赖于人工管理系统逐步转变为与用户互动、双向流动和高度自动化。伴随中国DG建设的快速发展，它产生的经济和社会效益将会越来越突出，主要表现在以下三个方面。

（1）实现配电网的最佳运行，实现经济效益。DG采用先进的监控技术，实时监控和优化运行状态，降低系统的容载比率，提高负载率，充分利用系统容量，延缓或减少电网的一次设备投资，产生重大的经济和社会效益。

（2）提供优质并且可靠的电力，确保现代化社会经济的飞速发展。在确保电源可靠性的同时，SDG还可以为用户提供满足他们特殊需要的电能质量；不仅可以克服先前故障重合闸和倒闸操作而造成的短期电源中断，还可以消除电压聚降、谐波和不平衡所带来的影响，提供可靠和高质量的电力保障给各式各样高科技设备的正常运行和现代社会和经济的发展。

（3）倡导新能源革命，推进环境保护以及可持续发展。传统的配电网规划设计、保护控制和运行管理方法基本上不会有SER接入，并且现有的连接DER容量标准或操作指南选择其电网连接点严格限制，限制了分布式发电的推广和应用，以保证不影响配电网的正常运行。SDG拥有良好的适应性，可以大量接入DER，降低并网成本，大大促进可再生能源发电的发展，极大地减少化石燃料的使用和碳排放，促进电力生产同时促进环境保护以及能源结构的转变。

4 国内智能电网发展现状

智能电网拥有较强的资源优化的配置能力以及相对稳定的运行水准，能够适应和推动新能源的发展。现今，中国的输电能力不足，新能源的整合也很困难，智能电网的发展可以帮助解决这些问题。

中国智能电网的研究起步相比较来说晚了一些，中国电网与能源利用相结合的实际情况，从大电网和中低压电网两个角度出发，提出了“坚强智能电网”的目标。国家电网计划分三个阶段一步一步推进智能电网建设。第一阶段（2009～2010年），规划试验阶段，侧重于智能电网发展规划，制定技术以及管理的标准；第二阶段（2011～2015年），综合建设阶段，加快特高压电网与城乡配电网建设，初步形成了智能电网运行控制以及互动服务体系，关键技术与设备实现了重大突破并且被广泛应用；第三阶段（2016～2020年），引领升级阶段，全面建成统一强大的电网，技术和设备，均达到国际领先的水准。分布式能源实现了“即插即用”和智能电表的流行和应用。

智能配电系统由安全可靠、高质量高效、灵活的互动三大目标组成。智能电网配电环节的重点项目包括：建设和改造配电网的网架、配电自动化试验点和实用化、组合相关的信息孤岛、分布式电源的接入和控制、以及配电系统的互动应用等。为了使用户得以满足对供电可靠性、电能质量和优质服务的要求，并满足分布式供电、集中和分布式储能而不受干扰地接入，传统的配电系统运行方式和管理方法在未来的电网发展中，改进迫在眉睫；配电网络是强大智能电网的基石，强化特高压、配电网络智能。

国家电网公司已出台其编制的《智能电网关键设备（系统）研制规划》和《智能电网技术标准体系规划》，这个举动指出了大量设备公司进入智能电网的产品方向。据估计，智能电网的总投资规模接近4万亿元。强大的市场背景将推动相关的一次、二次设备厂商的电力系统发电、输电、变电、配电、电力消耗和调度等的带来了可遇不可求的发展机遇。

5 技术展望

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。在能源需求不断增长、新技术不断发展融合以及环保呼声日益高涨的今天，智能电网已成为电力工业的必然要求，也成为世界各国应对未来挑战的共同选择。对中国来说，智能电网对未来可持续发展更为关键和必要。

归结智能配电网为环境要求、市场、安全与电能质量三方面的共同作用。着重对电网进行升级换代，建立横跨四个时区的统一电网；最大限度发挥电网的价值和效率，逐步实现太阳能、风能、地热能的统一入网管理；全面推进分布式能源管理，创造世界上最高的能源使用效率，建造具有中国特色的智能电网，是未来中国电力发展的方向。

参考文献

[1]劉凯，李幼仪.主动配电网保护方案的研究[J].中国电机工程学报，2014，34（16）：2584- 2590.

[2]吴争荣，王钢，李海锋，等.含分布式电源配电网的相间短路故障分析[J].中国电机工程学报，2013，33（1）：130-136.

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[4] 唐巍，丛鹏伟，等.基于机会约束规划和二层规划的配电网广义电源优化配置[J].电力系统自动化，2014，38（5）：50- 58.

[5]范明天，张祖平，苏傲雪，等.主动配电系统可行技术的研究[J].中国电机工程学报， 2013，33（22）：12-18.