低压配电网的系统智能化和信息化

黎 胜，廖乐之

（1.国网湖南省电力有限公司岳阳供电分公司，湖南 岳阳 414000；2.成都理工大学 电子信息学院，四川 成都 610059）

0 引 言

建立在通信高速双向基础上的低压配电网，与传统电网系统相比具有无可比拟的优越性。通过应用先进的传感和测量技术、设备技术、控制方法以及决策支持系统技术，实现低压配电网的可靠、安全、经济以及高效运行，呈现出高性能、高自动化以及客户体验良好等突出特点。因此，重点介绍智能配电系统和信息化配电系统的实质，论述在实现低压配电网的系统智能化和信息化过程中涉及的关键技术。

1 智能配电系统构架

智能配电系统是指电网企业在以“客户需求为中心”的指导思想下，根据相关配电系统的标准化规范进行二次开发的低压配电系统的电能管理系统。该系统包含智能配电终端、智能通信系统以及智能配电主站3个基本组成部分。相关工作人员通过智能配电终端对开关站、配电室以及配电变压器等装置进行控制与监测。智能通信系统主要包括智能配电主站与子站之间的通信网络，以及主站与子站到配电终端之间的通信网络。不同的通信网络往往适用于不同的地点。

具有遥控功能的配电终端，更适用于一些对实时性和可靠性要求极高的地区。智能配电主站对可靠性、实用性、可扩展性以及安全性等的要求较为严格，相关工作人员需要根据实际情况采取与之相匹配的软件及硬件系统。该系统与传统电网系统相比，在专业性、自动化程度、使用难易程度以及性能等各个方面都有所提升[1]。

2 信息化配电概述

信息化配电是指在大数据和云计算等信息技术的运用下，形成配电设备状态管控平台和生产管理信息系统。该系统涵盖了配电设备的周期管理及配电运检等内容。在信息化配电系统的运用过程中，电网企业可合理运用带电检测、在线监测以及移动终端等多样化新型技术，从而对配电设备的状态进行高自动化的采集和实时诊断。与传统低压配电网系统相比，信息化配电系统的自动化和互动水平都得到了大幅度提升。物联网、互联网以及信息通信等技术为该系统的实施和运行提供了众多可行性方案[2]。智能化和信息化技术应用方向如图1所示。

图1 智能化和信息化技术应用方向

3 智能化和信息化配电系统的关键技术

3.1 自愈控制

实现低压配电网系统智能化和信息化的过程中，涉及了多项关键技术，其中自愈控制是智能配电网的重要特征之一。在自愈控制技术的妥善运用下，电网的供电可靠性和供电质量都得到了质的提升。此外，该技术的应用很大程度上节省了电网企业的运行成本，为企业提质增效做出了巨大贡献。智能配电网自愈控制单向逻辑流程如图2所示[3]。

图2 智能配电网自愈控制单向逻辑流程

自愈控制技术是从传统电力技术上衍生发展而成的，包括以运行监视和时序配合为基础的就地控制技术和以配电自动化主站为基础的集中控制技术。运行监视主要通过运用具有远传功能的故障指示器终端及其他各种配电自动化终端实现。在该控制技术的运用下，配电网发生故障时可自动控制相关设备动作，形成相应的故障隔离区域，保障非故障区域供电系统的正常运营。集中控制方式主要包括全自动控制和半自动控制两种。集中控制方式由配电终端、通信通道、配电子站以及配电主站等配合实现，可快速切除相关故障，恢复电网供电[4]。

3.2 微网技术

微网技术是实现低压配电网系统智能化和信息化的关键技术之一。微网技术是由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控以及保护装置等组成的小型发配电系统。作为一种较为完整的电力系统，具备自我控制、自我保护以及自我管理等多种功能。在多种功能的共同作用下，微网技术可较好地控制电力系统的功率分布，使其达到一个较为平衡的状态。此外，该技术还可优化电网系统运行，对各种故障进行相应的检测及保护，在提升电能质量方面也发挥着重要作用[5]。与自愈控制技术的就地控制方式不同，微网技术只需利用微网的控制器便可集中控制整个电网，从而分析电网的电能管理系统及企业的经济运行等方面。

微网技术的构造原理是就近从用户侧配置分布电源和储能装置等，从而实现多方互补，智能调控供用电系统。微网技术自身结构较为复杂，系统中包含数量较多且特性分明的多样化分布式电源，具有规模大、非线性以及多约束等特点。该技术的运行机制较为复杂，存在各种各样的不确定因素。相关工作人员应当在规划设计、运行控制、微网保护以及经济运行等各方面予以足够重视[6]。在微网技术的规划设计阶段，全面且细致地优化其系统结构和电源配置，能实现系统运行的安全稳定，实现最小化投资，从而获取最大的经济效益。

3.3 仿真技术

在实现低压配电网系统智能化和信息化的过程中，仿真技术具有重要地位。电力系统的仿真技术主要包含电力系统动态模拟仿真技术、电力系统数模混合式仿真技术以及电力系统全数字仿真技术3大类。不同类型的仿真技术具有其自身特有的优势。电力系统动态模拟仿真技术，主要是通过建立物理模型系统进行相应的模拟试验，从而真实反映被研究系统的动态过程，特点是可直接明了地观测实验中产生的各种现象[7]。电力系统数模混合式仿真技术，主要是严格控制仿真的时间刻度，在确保仿真时间刻度和真实物理时间刻度同步的基础上，将两者进行对接。此种形式下，相关工作人员可将软件仿真嵌入到真实的物理世界中。电力系统数模混合式仿真技术的优势在于提升了系统电器元件模拟的真实性，可以准确反映整个系统的动态过程。近年来，全数字仿真技术不再局限于原有系统的规模和结构，在经济性和便利性等方面取得了一定突破。

4 低压配电网的系统智能化与信息化技术的具体应用

4.1 加强基础支撑，推进智慧物联管理

在低压配电台区实现对以需求为驱动和以价值为导向设备的智能化改造。按照电网企业标准规范，建设基于融合终端的低压智能台区提升遥控率，实现低压配电网状态感知、信息高效处理、应用便捷灵活以及运维主动精准等功能。通过集中的区域性物联管理平台，开展设备的统一在线管理和远程运维，实现设备标识和业务数据的共享，向企业中台和业务系统等开放接口提供标准化数据，初步形成跨专业、内外部共建共享、开放合作以及安全可控的智慧物联生态体系[8]。

4.2 构筑防护体系，保障信息网络安全

低压配电网系统智能化与信息化技术的应用，能通过建设终端准入、加密及其他防护系统构筑防护体系，还能实现边界拦截、监听、智能分析以及主动防御，在互联网、企业信息外网（互联网大区）、企业信息内网（管理大区）以及企业生产控制大区间保障数据流和业务流等信息流的安全。

4.3 优化内部运营，促进企业提质增效

低压配电网系统智能化与信息化技术应用，能支持精准定位和主动上报，实现智慧复电，提升区域电网用电的可靠性。相关工作人员通过融合用电信息采集系统和营销业务应用系统数据构建反窃电智能分析模型，不断提升营配业务协同的应用水平，实现企业业务流程的信息交互功能，提升企业的运营效率和资产全业务链的管控能力。

5 结 论

综上所述，智能化低压配电系统与信息化配电系统，在实时采集数据、数字通信、远程操作以及程序控制等多方面都具有优越性，使得低压配电系统的使用更加科学化和合理化，很大程度上满足了当前各电网企业发展的相关需求。但是，在智能化和信息化低压电器元件的发展过程中依然面临着许多问题，相关企业应当引起重视，进一步提高其使用可靠性。