电力系统中的智能配网优化与设计

2022-02-08广东顺德电力设计院有限公司王镇烁

电力设备管理 2022年24期

广东顺德电力设计院有限公司王镇烁

电力是人们生活中不可或缺的重要能源，而配网是电力系统的关键部分，提升配网质量不仅能够保证有效保证人民群众的用电安全，且能够节约各类能源消耗，为行业后续发展提供推动力。随着我国科学技术的不断发展，各类现代化手段被应用在了电力系统配网设计中，如智能技术便是其中之一，其能实现电力系统的可控可算可分析，自愈恢复，使电网更加智能、安全、可靠、绿色、高效。

1 电力系统中的智能配网概述

1.1 智能配网内涵

智能技术现如今已被广泛应用在了电力系统中，衍生出了智能配网系统，其较比传统配网其自身的功能性更强，各项操作均可以依靠应用软件实现，自动进行数据收集、整理、分析，按照既定要求完成地区配电操作，提升行业整体发展水平。当前，电力系统中的智能配网正不断普及，实际执行中需要按国际电工委员会（IEC）的规定，通过智能配网实现全过程精准控制，对于突发故障可以自动处理与恢复，提升系统的稳定性和安全性。但由于组成较为复杂，且在相关工作开展中有着较强的综合性，为此需要智能配网设置结合实际进行优化，对设备进行全面实时监控和维护，以此强化电力系统的功能，整体结构如图1所示[1]。

1.2 智能配网结构

智能配网是智能配电网架和智能配电站房、低压线路智能化、数字化建设与运维统一架构，其自身融合了自动化技术、计算机技术、信息技术、无功控制技术等，能够通过先进的科学技术和设施实现高级操作，最终完成管理和控制配电。智能配网可以将其理解为一种模式，目前我国电力企业中CC-2000、OPEN-200、SD-6000等系统皆采用了开放式应用设计，不仅灵活性及适用性强，且稳定性和可靠性高，其中SD-6000系统具有强大的云图功能和自动回拨功能，集成了调动投影、单线图技术等，且自身的安全属性较强，在设备发生故障时能够快速的定位，通过细化系统结构保证各项工作能够顺利完成，满足当前时代的需求。

图1 智能配网结构

2 电力系统中的智能配网特点

与传统配电网相比，智能配电网融合了更多的现代化技术，在此条件下能够完成各类自动化操作，包括数据采集、运行监控、控制保护、传感测量等，且能进一步拓展系统自身的功能性，提升配电网的安全性，其特点如以下几个方面。

2.1 数据采集监控

配电网的数据采集与监控十分重要，若想切实提高应用效果，应让其覆盖整个网络，运行中自动收集用户的用电信息和用电规律，突出节点的功能性，从而有效提升系统运行的效果。同时，数据采集监控的前提条件便是交互和通信，为此在应用中需要将其与用户服务对接，灵活运用仿真技术TCP/IP协议，及时发现并改进不准确不达标的指标，进一步分析用户的用电量，统计出用当前区域内用电数据的宏观特点，配合智能通信向用户推荐计划，切实提高电网服务质量。

2.2 智能控制保护

智能配网能够监控各设备，紧急情况下可以快速响应既定处理措施，做到及时发现尽早处理。在智能控制保护过程中，还能够实现故障分离，根据当前运行的实际情况来进行调整，并结合多项先进技术来制定出合适的方案，以此使电力系统的作用得到进一步发挥，提高智能配网的可靠性[2]。同时，要想完善智能配网功能，还需要对应急控制一体化加大关注力度，如出现配电意外突发情况，系统此时便会智能分析处理故障，避免更大区域的配网故障。

2.3 自动配电系统

自动配电管理系统能够对所涉及的各类设备进行控制，能够较好地帮助智能配网搭建，更好地发挥出自身功能性，避免出现应用不当的情况。在高级配电自动化操作模式下，用户可以对用电进行合理规划，而系统则会将数据合并到 ECS 平台上，实时对电力用户的信息和用电情况进行分析，通过运行自动化实现数据采集、信息监控了解当前运行状态，掌握区域内的用电量，最终使电力系统智能配网的设计与电力客户有效统一，通过综合自动化配电过程提升稳定性。

2.4 配电并网处理

智能配网会使用DER并网技术，以此使节点能够连接广域网和配电终端，解决通信系统的问题弥补电网在安全稳定上的不足，保证用户的使用安全。智能配网支持分布式电源的大量接入，相关技术人员需要特别关注各组成部分的实际应用情况，根据系统中各设备的运行来优化调度，且自身的电源启停较为方便，能够使并网系统能保持在安全平稳的状态，且灾害发生时可以维持部分重要负荷供电，满足一些紧急场合的用电需求，减少突发情况下所造成的损失。

3 智能配网的建设重点

3.1 智能配电网架的建设

一是简化配网网架结构，根据不同地区的供电可靠性要求，按统一的几种典型接线逐步构筑目标网架以配合约定的自动化控制模型。实现配网智能自愈，有效防御可能发生的故障，减少用户停电时间，实现自动故障隔离，提高供电可靠性。

二是需根据用户数量等指标设置配网线路自动化节点及联络点，通过无线公网或者光纤专网进行通信，按智能分布式或就地主站协同式等自动化控制模式对自动化节点进行控制，实现线路有效自愈。

三是对于低压（380V/220V）配电网络也要逐步推进对低压关键节点的监测与控制，参照中压智能网架最终实现低压线路智能化。

3.2 智能配电站房的建设

智慧配电房以物联网、边缘计算、大数据应用技术为基础，以“智能全景感知和智能边缘控制”为核心，突破传统配电站房以人工为主的作业方式，或安装单一监控系统，数据得不到融合应用的困局。基于智能传感器、边缘计算网关、云平台管理系统，实现配电设施的安全警卫、火灾报警、环境监测、运行状态视频监控以及电气测控、用电计量等各类信息的全景感知、实时监控、联动管控、一体化数据融合应用、分析与运维决。智能配电站房的建设关键在于建设一套智能配电监控系统，智能配电监控系统基于云平台和全域物联网平台建设的智能配电监控系统，遵照电网数字化转型技术路线，系统架构主要分四层，包括应用层、平台层、网络层、感知层。智能配电监控系统架构图如图2所示。

图2 智能配电监控系统构架图

配电智能网关应具备配电自动化监控、智能化监测、配电监测计量终端和计量集中器的功能融合于一体，可以实现对用户数据高频采集、台区线损分析、停复电主动上报、电压质量管理、低压拓扑图、沿步图绘制，以满足营配多业务应用需求，可针对智能台架变、智能配电房典型场景进行差异化配置。

4 电力系统中的智能配网设计要点

当前，电力系统中智能配网的发展速度不断加快，这就要求设计必须做到与时俱进，合理应用综合自动化控制技术，为稳定运行提供保障。

4.1 提高协调性

电力系统在一定程度上决定了我国的发展速度，也决定了人民群众的日常生活质量，但由于智能配网自身的综合性较强，如设计不当可能难以发挥出各类技术的实际作用。为此需要在设计中从协调性方面入手，从整体规划入手，通过实际情况进行验证，协调智能配网由过渡网架逐步向规划目标网架过渡避免重复建设，以此为后续电力系统强化提供安全保障，切实满足用户的需求。

4.2 强化应用性

电力系统中的智能配网必须在设计中强调其应用性，结合实际需求进行分析和优化，预先获取当前那系统的各项相关信息参数，根据当前区域电力需求选择相应的方式，保证技术应用的有效性化融合。通过云网络和统一物联网平台运用自动控制和AI逻辑算法，可快速发现系统运行时的安全隐患，从而在更短的时间内完成自愈恢复，避免因故障未能及时解决而造成更大的损失。

4.3 优化安全性

智能配网在实际应用中需要不断强化安全性，保证各类配置的完善，为此可以将各类设施集中进行监控，借助服务器、显示器、工作站等，对所有设备信息和数据进行统一管理，使自我监控系统及自我修复发挥出实际作用，防止出现任何故障和问题。在此过程中，系统需要实时检测远端设备，可以通过调度中心完成协调工作，在发现问题后可进行远程操作，以此保证电力系统运行的质量。

5 电力系统中的智能配网设计策略

5.1 目标设计

智能配网能够将电力系统运行数据进行有效的收集，在这个过程中必须依靠电力网络以及通信网络的支持，保证智能配网的安全性和可靠性。设计目标是第一项探究内容，在配电变压器运行时，通过无线公网、光纤专网以及中压宽带载波等通信技术建立相应的节点进行地区全面覆盖，将配电终端和广域IP之间进行连接，以此使信息之间能够同步，如某地区电力系统中的智能配网目标年状态110kV，容量2×50MVA，初始年状态35kV，容量1×20MVA，系统在此过程中可以对容量进行计算，在得出具体的参数后进行调整，以此保证配网供电的稳定性。智能配网中的自动化配电系统、客户信息系统也需要预先明确设计目标，配合高级自动化技术进行调整，有效保证终端系统的安全性及稳定性，减少故障对供电的影响，为群众提供更好的用电条件。

5.2 功能设计

在目标设定后应该设计为数据监测功能，如智能配网中三相电流、无功功率等，掌握数据的各项参数信息，包括最大值、最小值以及平均值等，将这些数据进行储存，帮助电力工作人员相关工作。对于控制开关状态功能，可以对线路的开关状态数量进行采集，读取外部电能表变化情况，各项数据信息能够及时进行相应的反馈，将这变化进行记录，在此过程中要注重各类自然功率因数，通过安排和调整生产工艺流程，将负荷率控制在75%～80%范围内，对于平均负荷＜40%的电动机，负载率如＜30%则需要断开，配合自动检测能够了解到当前电力系统运行中输出电流、电压等各个模块的情况，在区域出现异常会立即汇报给主站后并报警，而对出现的一些小故障则可以自动进行自我诊断修复。

5.3 主站设计

智能配网调控主站设计要做好设备应用，设计过程中要选择功能性强、兼容性好、性能高的设备。采集设备要使用一台主机和一台备机，备机负责为主机提供安全保障，主机出现故障后也可以有备机完成工作，防止信息丢失。智能配网的调控中心能够全面掌握设备运行状态，对通过设置防火墙（FireWall）、加密锁（Sentinel）等方式来保护主站，按照电力系统中各模块的功能进行设计，强化配电设备的功能，调控主站通过导入数据进行潮流计算，确定当前智能电网运行中的电流和电压等是否在正常范围之内，根据计算结果进行对电力系统的调控。

图3 主站设计

5.4 应用设计

智能配网电力系统容易受到外在因素与内在因素的双重影响，最终导致在实际运行中出现问题，为此在管理中必须要做好分配试验用电，将电压、电流控制在安全范围内，从而降低各类风险事故的发生概率，保证系统的正常传输。在用电安全的基础上，预先通过探讨得出了最佳方案，试验人员详细了解低压电气试验设备的性能，高压试验前对线路进行检测，如发现电压偏差及时调整。在此基础上，要注重各类自然功率因数，负荷率控制在75%～80%范围内，配电变压器柜并接于低压母线，切实发挥出应用设计的实际作用，规避各类常见问题。

5.5 管理设计

在电力系统智能配网管理中，需要基于现代化理念全面分析，在管理方案编制过程中要基于标准规定，选择正确、合理、高效的方案，并结合运行情况设立明确规定，通过协调模式保证施工的顺利实施。同时，相关参数应进行全过程动态监控，通过模拟真实的系统特性来细化调整SOC，在此过程中由专业技术人员进行勘测检查，避免建设中发生安全事故。为满足负荷用电需求，需要灵活运用仿真技术手段TCP/IP协议，及时发现并改进不准确不达标的指标，从而消除影响系统运行安全的各类风险因素，保证用电质量和用电安全。

5.6 综合设计

在电力系统中的智能配网设计中，可以应用ECS将相关电气设备关联，结合地区情况配置380V、10kV、20kV配电网络，提高电网运行的合理性及科学性。为了能够加快配电网改造和智能化升级，需要准确分析出当前虚拟同步的安全性和稳定性，将其作为配网基建工程的考虑标准，并考虑微电网内分布式电源、分布式储能系统，最终有效提高电力系统的综合效益。