智能城市建设中智能配网技术的应用

2023-08-21国网江苏省电力有限公司苏州市相城区供电分公司赵苏虹戴宁迎

电力设备管理 2023年13期

国网江苏省电力有限公司苏州市相城区供电分公司赵苏虹戴宁迎

1 引言

在科技发展不断进步的今天，人们越来越多地关心和重视智能城市的发展，对信息化建设成果也提出了新的要求。发展智能配网技术是智能城市建设的重要内容。

2 智能配网技术的概述

智能配网技术是一种集信息与通信技术、先进传感技术、监控技术、先进的电力工程技术于一体的新型输配电系统。在电力系统中，智能配网技术应用最广泛。与常规的配网技术相比，智能配网技术具有更高的安全性、更好的自愈性、更高的资源利用率以及更高的电能质量，可以通过大规模接入分布式能源，与客户进行交互，可以对配网技术以及设备进行可视化的管理[1]。在智能配网建设中，要对低碳经济着重发展，进一步提高能源利用率，提升电力供应质量，保证供电稳定性。智能配网技术是构建智能电网的关键环节，一般针对电力系统中负责电能分配的网络。从目前来看，国内配网技术均为35kV 以下的电网[2]。

3 智能城市建设中智能配网技术的应用问题

3.1 智能配网建设重视程度不够

在国内许多城市中，对于智能配网的建设并没有给予足够的关注，投资方面不足，规划、设计方面较为滞后，配网的设备等级偏高，对其进行的管理也缺乏足够的技术支撑。且多以手动为主，电动为辅助的断路器操作方式，如柱上刀闸、接地刀闸等均属于手动操作，很难以达到远程控制。根据数据显示，仅有6.7%的配网能够达到自动化程度[3]。

在一些经济发展相对滞后的城市和区域，设备基本为手动操作，配网设备的工作条件苛刻，电控操作结构为敞开式，很可能会出现氧化的情况，甚至会出现机构卡塞等问题。

3.2 智能配网通信平台发展不完善

我国的配网中出现了大量的、没有规律可循的情况，这就要求科学合理地配置配网自动化设备的控制终端，根据需求配置与采集控制终端相适应的配置参数，达到终端设备与智能配网系统进行联网和通讯的目标。GPRS 等无线通信方式，或光纤等有线通信方式，基本构成了终端采集的主要通信方式。这种方法不能满足配网自动化建设的需要。若将各种方法组合在一起，将提高通道建设和管理的难度，不利于智能城市的建设与发展。

3.3 智能配网电源的配置过于复杂

在出现故障时，智能配网技术能够迅速、精确地对故障地区进行位置的确定，利用远程控制方式，迅速排除障碍，确保供电，这就需要在现场设置一定的终端设备，并为其提供工作电源，实现对线路信息的实时收集。在当前的配网系统中，一旦发生断电，则配网系统中计算机系统和通信系统都会掉电，只能通过安装蓄电池或者充电器的方法，才能够确保终端设备能够继续工作，这将提高后续维修难度，减弱了主站的作用。

3.4 缺乏科学的管理方法

要使智能配网的使用效果得到最大程度的体现，就要求电力企业在满足地方用电需求的前提下，做好配网的运营和管理。然而，有些供电公司在进行供电运作时，仍然面临着配网管理不够科学的问题，不能在电网的运作中达到最优的分配，造成了电能损耗严重、电网负荷过高和用电事故频发等问题，这些问题对广大的客户的用电要求造成了很大的冲击，给电网的后续维护工作造成了很大的负担[4]。

4 智慧城市建设中智能配网技术的应用

4.1 分布式智能技术

在目前的情况下，配网的控制方式以实现对故障的隔离和转供为主，但是，这样的控制方式过分依赖通讯通道和主站，不能对其进行有效的控制。而且，传统的分段器与重合器方案，不能依靠通道进行数据的传送。对这种情况，使用分布式智能技术可以弥补常规错误，可以提高故障隔离的自动化程度，保证了负荷的高度自动化的转供，在实际应用中，分布式智能技术具备一定的安全性和稳定性，即使不借助通讯信道、主站等，也可以尽可能地完成数据的传递，还可以提高数据的传递效率。分布式智能技术可以为多电源电力系统的运作提供便利，在通信通路出现问题时，可以对某些特定缺陷，如短路故障等进行分离，依托电源进行转供电，使故障部分尽快恢复到正常的供电状态。并通过远程自动化技术，使故障得到更加高效、快速、准确地分析、解决和处理，满足了各种用户的服务要求。

当配网系统中的某一部分发生故障时，智能开关可以利用通信系统来进行判断和辨识故障，进而有效地切断和分离故障，而其他的非故障区则可以继续正常工作，并对故障的影响范围进行控制。这种方法一般适用于对平面桁架网架结构的故障诊断。智能分布式配电终端的检测试验方法、装置以及流程如图1所示。

图1 智能分布式配电终端的检测试验方法、装置以及流程

4.2 提升信息的处理能力

采用先进的智能配网技术，将宽带无线技术和光通讯技术有机地结合起来，充分利用先进技术的优势，提高宽带技术的部署灵活性，提高光通信系统的稳定性，在互相支撑的条件下，根据系统的级别和性质，优化技术的应用模式。在智能配网技术的具体应用中，可以结合联络开关、遥控操作等，展开对系统的全面的分析与协同，并将光纤通讯技术方式、线路故障处理方式等进行有效的控制，在能量合理收集的前提下，进行无线通信的合理处理，在实时处理的条件下，要对数据检测技术进行严格的处理，采用科学的采集方式进行处理。

4.3 巩固配网智能化水平

配网和上级调度自动化系统的逻辑结构是由两种方法来生成的：一种是远程终端模式，尽管其成本较低，但其网络通信流量很大，同时其稳定性也很差；另外一种是广域分布式收集模式，其整个配网的调度主站系统都是单独的，具有较好的实时性，并能与上面的调度系统有机地结合。在国内，为了实现智能配网的发展和应用，需要重视网络潮流计算、网络重构和网络拓扑结构的研究，并将其应用到大规模的分布式数据收集中。

4.4 拓宽管理与控制业务

在智能配网技术的实践中，要扩大管理和控制的范围，明确安全运行管理特征，在正确运用现场管理技术方法的前提下，推动管控业务的合理实施。目前，许多物联网技术都已被运用到了智能配网技术中，可以利用手持PDA 技术进行操作，在对物资进行科学管理的前提下，建立一种安全的生产工作机制，对业务进行理性的创新，在移动操作的条件下，控制数据流动，提高了电网的运行和维护工作效能，对工作机制和模式进行了优化。

4.5 配网运行状态评估与预警

在此基础上，利用大数据技术对配网的运行状况进行评价和预警，具体内容包括：

一是对配网进行了系统的安全评估，包括系统的频率，节点电压，主变及线路负荷比率等。

二是对配网的供电能力进行评价，包括负荷容量和线路之间的负荷切换等。在电网容量无法达到负荷要求的时候，要依据负荷的重要性、产生的经济效益和历史电压负荷等因素来进行甩负荷。

三是对配网的可靠性及供电质量进行评估，如负荷点故障率、系统平均停电频率、系统平均停电时间、电压合格率、电压波动与闪变、三相不平衡度、波形畸变率、电压偏移、频率偏差等。

四是以线路损耗率、设备使用效益为指标，对配电网经济性进行评价。运用该方法，对企业所面对的各种风险进行了分类；对今后某一时期配网可能出现的风险状况进行预报；基于不同风险类型辨识结果，提出了针对不同类别的防范和控制措施，为调度决策者提供依据，能够准确地识别和定位突发的和累积性风险，并能判断其类型，产生防范和预防控制方案等。基于大数据的配电网运行状态评估与预警如图2所示。

图2 基于大数据的配电网运行状态评估与预警

4.6 进一步完善电网结构

在未来的智能城市中，要加强对配网技术的开发，要加强对配网资金的投入，要加强对配网的管理。根据国网公司颁布的《配网规划设计技术导则》，重点解决了下列问题：

一是根据城区电力系统的发展状况和目前所面临的主要问题，确定中长期发展规划。二是要加强与上级电网的沟通与配合，进一步完善和健全电网的动态修订体制。三是要在规划、设计和安装等方面实现技术规范的统一。四是在配网规划与设计中，要主动吸收外国的思想与做法，进行配网的改革与发展。五是加强配网的设计与开发，提高智能配网建设的设计与开发水平。以此来提高智能城市的发展进程[5]。

4.7 提高智能配网设备水平

强化智能配网的建设，持续提高配网的自动化和智能配网的设备水平，这就是智能配网技术的关键。在确保资金充足，且具备一定的条件下，持续对网架结构进行优化，以提升智能配网的装备水平，强化自动化应用程度。需将三遥化建设进一步加强，实现对配网中出现的故障进行迅速地检测与隔离，并强化配网结构重组与负荷切换的能力。