智能配电网关键技术在城市配电网规划中的应用

刁艳宾

（国网临汾供电公司，山西 临汾 041000）

0 引 言

当前社会用电需求不断增长，使得供电企业运营压力越来越大。智能配电网促进了电力产业发展，有效提升供电可靠性和供电效率，因此具有良好的应用前景。在城市配电网规划中，使用智能配电网关键技术有助于提高配电网的自动化水平，减少人为操作带来的误差与延后性，做到精准计量电量，并智能化进行电网调度，为人们提供更优质的用电服务。

1 智能配电网概述

从基本概念上讲，智能配电网是指实现电力系统的智能化运行，将感知与计量两种方法相结合，构建基于信息感知与计量相结合的智能电网决策支撑体系，并将相应的技术流程进行量化，从而实现智能电网的整体安全。智能配电网的功能模块如图1 所示，具有高度一体化水平，通过信息综合，最大限度地保证整个配电网络全面覆盖，有助于电网企业进行统一管理。整个电力系统网络架构完备，在遭遇外界损坏或者自然灾害时，可以迅速恢复电力供应，各个层级的防御体系紧密协作，以保证电力供应的高效、可靠，防止大面积停电或连锁故障，保持电网的安全、稳定和供电可靠性[1]。智能配电网可以实现灵活的交直流传输，保证智能调度的正常运行，做好电力资源的存储管理，优化配网自动化技术，保证电网安全、灵活且稳定地运行，提升电力经济效益。同时，在智能配电网的建设中，以可持续发展为重点，促进对洁净能源的开发、利用和储存，增加对节能与环境保护的科技投资，使电力系统朝着绿色、低碳、可持续发展的方向发展。此外，通过多种技术手段，能够更好地应对供需失衡带来的电力供给不足，对保证我国能源的可持续发展有着重大意义。

图1 智能配电网的功能模块

2 智能配电网关键技术

2.1 自动修复技术

智能配电网自动修复技术将控制技术、信息技术、继电保护设备及自动切换设备等集成在一起，是实现配电网自动化最关键的技术之一[2]。自动修复技术指在不依靠配电站或主站的情况下，通过有关的算法和逻辑命令，自动运行开关装置、保护装置及配电自动化终端装置等。在发生相应故障之后，智能配电网可以自动将故障点从故障位置中分离出来，并将故障时间、地点等信息传送到配网故障管理和监控中心，从而实现故障地区自动恢复供电。目前，国内已研制出一种可以充分采集配电系统的运行状况数据，并且可以成功完成继电保护定值范围切换的关键技术，对配电网络中的实时数据进行实时采集、处理、分析及存储，从而提升配电系统的稳定性。

2.2 分布式发电技术

分布式发电技术的实质是一种非模块发电技术，核心功能是面向大电网、高压的集中式单相供应技术。在实际运行过程中产生的电力功率从千瓦到百兆瓦不等，会按照不同地区的电力需要来灵活调整供电量[3]。目前，我国大多数电力系统中均应用了分布式发电技术，在城市配电网规划中利用分布式发电技术具有如下优点。首先，在电网运行过程中，采用分布式电源的方式降低了电网的网损，有利于实现电网的可持续发展。其次，相对于常规的集中式电源，分布式发电技术具有更高的适应性和更易实现的调峰能力。最后，分布式电源可以有效解决传统集中式电源的不足，保证了电网的稳定运行。分布式发电系统的规划流程如图2 所示，系统中各部分之间的协调配合能够有效提高配电网运行效率。

图2 分布式发电系统的规划流程

2.3 交流输电技术

交流输电技术是通过远程控制技术、通信技术、电子技术等有关技术来调节实际操作过程中的相位、阻抗、电流及电压等基础参量，从而达到对电网中无功或者有功进行柔性控制的目的，提高其在运营过程中的稳定性和可靠性。例如，对于用电稳定性要求比较高的生产企业，要求电力企业能够持续、稳定地供电，如果在用电过程中发生电压骤降、谐波等现象，则会导致生产企业受到较大经济损失。在这样的要求下，如果继续采用常规的电源模式，将无法满足电网的要求。为此，有必要采用交流传输的方式来解决这类客户特殊的用电需求。交流输电技术可以有效克服现有供电模式在大功率和远距离传输等领域中的难题，同时可以有效改善在常规交流电网中所面临的精度低、连续性差、传输效率低等问题。运用交流输电技术，使整个配电网在满足生产企业供电需求的基础上，从根源上增强供电可靠性，降低在运行中发生事故的概率。

2.4 参数测量技术

智能配电网为了准确进行电能质量的调控与管理，需要在线监测电能质量。一个完备的电力系统数据采集系统是电网调度、储能及线路自动化管理的有力支撑。利用参数测量技术进行实时监控，能够实现对电力系统整体状态的动态监测，以及对其运行状态的连续评估与风险预警，对提高智能配电网的灵活性具有重大意义。通过对各类测试装置的合理选用，采用精确的测试方法与信息传递方法，以达到对电网进行高精密检测与可靠性监控的目的，为电网智能化运营提供重要支撑。在城市配电网络规划中，要求有关部门根据自身的具体状况，深入开展参数测量技术的运用，以达到准确、实时、全面地获取配电系统在运营过程中所生成的各种参量。

在远程控制和监测智能配电网络的基础上，充分采集配电网络在运营过程中所生成的各种数据资料，同时构建一个专用数据库。如果配电网中出现故障，就能及时发出报警信号，保证有关工作人员可以在最短时间内进行及时检测和维修，减少配电网络故障给供电企业带来的经济损失。通过测试这些参数，可以有效解决由常规电能计量方法引起的电量计量误差过大等问题，从而真正提升用电计量准确性，保证消费者和供电企业的经济效益。同时，在实施过程中通过对各节点的数据进行采集和表达，形成闭环系统数据采集和表达流程，分析各节点数据，并根据各节点消耗情况，在一定的时间内对供电进行适当调节，从而提升配电系统的安全性和稳定性。

3 智能配电网关键技术在城市配电网规划中的应用

3.1 城市中心区域的配电网规划

在对各地区电力企业发展情况进行定期检查的基础上，结合本地区的用电需要和电网建设等现实目的，对现行供电环境进行持续改进，剔除与特殊要求不符的内部电压供电网络。在此基础上，根据特定的安全性规范，采取合理的方法进行电气设备的故障探测，减小系统的破坏程度，提升配电系统的供电效率与可靠性，满足N-1 安全标准的要求[4]。监控终端可以采集所有相关设备运行的实时数据，通过一定的处理方法将采集的有关数据发送给调度中心的主站，同时可以进行信号逆向传送，从而达到变电站自动化的目的。

当某一区域发生电路故障时，应由专家采用特殊隔离手段，对问题进行具体分析，再决定修复方案。在配电网的智能设计中，采用自动修复技术重构出有缺陷的电网，并将相应拓扑信息实时传送给配电网，从而实现对电网的快速定位。调度员依据网络结构和故障信息，向操作人员提供了相应的技术指引，使得操作人员可以第一时间到达现场，对故障的设备进行维修。在维护工作结束后，由监控中心的调度员根据命令对配电的智能化装置实施遥控和管理，确保电力供应能够按照原来的工况运转。为了保证整个配电自动化的工作效率，配网使用的设备也要做好养护与更新工作，避免设备故障而导致电压下降和消耗供电资增多等情况，定期完成设备的智能化更新，使城市配电网更加标准化。

3.2 智能用户端管理

智能用户端管理就是通过智能化的装置和系统来监控、控制以及管理城市居民的能耗，从而达到节省能耗的目的。在智能化用户端上，通过在终端上加装诸如“智慧水表”“智慧插座”等装置，实时监控客户用电量，有利于制定配电决策。另外，通过智能用户端管理，使客户与配电网络之间能够进行双向数据交换和能源流通，实现对客户用电行为的实时监测与管理，促进其养成节能环保的行为，提升节能降耗效果[5]。在接入配电系统后，使其有效地参与到电网调度与优化中，满足资源的柔性配置与供求的有效协调。基于智能终端的远程监控系统，将智能家电、智能照明等智能设备接入到智能终端中，可以对住宅能耗进行精准调控与管理。

智能用户端管理具有诸多优势，深入了解与分析客户的用能行为，是电力系统规划与调度的关键。将智能配电网络技术运用到城市配电网络规划中，可以检测配电系统的运行信息，比如可以根据探测到的数据信息检测某一特定地区的用电需求，并分析异常用电情况，判断配电网运行是否存在问题。在用电负荷不断增加的情况下，目前采用的电能计量手段主要是电磁流量计，很难在高峰时段完成电能计量，使用参数测量技术帮助供电企业更准确地进行电量和电费计算，可以有效提升电费计量效率，对于提高配电网的管理水平具有很大的帮助。

4 结 论

推动城市配电网络的智能化，是一个长期化、规范化的系统工程。采用智能配网技术，可以更加便捷地进行城市配电网络规划与实施，保证其安全可靠地运行，提升综合性能。为了提高配电网的运行效果，相关人员应当按照需求更新配电装置，按照规划方案有序调整配电线路，针对地区情况规划城市中心与外环配电网，以此满足用户的用电需求。