智能配电网初探
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作者: 苏毅明
摘要：智能配电网是以配电网为中心来对电网进行实施建设、运行、维护，以安全、可靠、经济、高效、环境友好为目标，实现电网安全稳定发展。智能电网具有可靠、优质、高效、兼容、互动等特点，是未来智能化电网的发展方向。近几年来，我国配网自动化发展较快，在城区实现配电网的智能化，满足了我国经济不断发展的需求，也推动了我国智能电网研究的发展。
关键词：智能；配电网；自动化
作者简介：苏毅明（1982-），男，海南儋州人，海南电网公司科长，工程师。（海南 海口 570203）
中图分类号：TM726 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）26-0225-01
一、智能配电网的意义
配电网是电力系统配送电力能源到最终用户的网络命脉。作为电网的重要环节，配电网担负着电力系统与用户联系、向用户供应电能和分配电能的重要功能，在电力系统及电力系统自动化管理中占有非常重要的地位。目前，用户遭受的停电绝大部分原因是由于配电系统故障造成的。电力系统的损耗有近一半产生在配电网，是造成电能质量恶化的最主要因素。智能配电网不仅可以克服电网以往故障重合闸、倒闸操作引起的短暂供电中断等问题，保证了供电的稳定和可靠性，而且还能够消除电压突然聚降、谐波、不平衡的影响等，还能够为用户提供满足其特定需求的电能质量，可以有效保证电器设备的正常稳定运行，对于提高我国配电网的自动化和可靠性水平、改变传统电网的控制方式和建设具有较优越综合性能、较高运营效率、较好社会效益、较低投资成本的智能电网及推动我国配电网技术革命和解决人类所面临的能源、环境、气候等问题都具有重要意义。
二、智能配电网的优点
智能配电网，顾名思义就是配电网的智能化。智能配电网的优点表现在以下方面：
以保证供电可靠性为前提，确保电力用户用电的时效性，满足电力用户的供电需求。实现配电网的最优运行，达到经济高效应用先进的监控技术，降低电网的损耗、减少线路电能损失。采取无功就地补偿，提高功率因素，合理调度和负荷分配，优化网络潮流，达到环保经济、稳定运行的目的。为了降低系统容载比并提高其负荷率，并优化管理，使系统容量能够获得充分利用，可对运行状况进行24小时监控。实行配电网的经济调度，实时的网络经济分析，历史数据的记录和查备，事件记录的查询规划。
无需人工干预就能独立地执行相关指令。智能控制指具有信息的网络化交互、共享、控制能力，大大减轻运行人员的劳动强度和维护费用；不用人到现场，无交通成本；智能配电网（SDG，Smart Distribution Automation）具有很好地适应性，能够大量地接入分布式电源（DER，Disributed Electric Resoure）并减少并网成本。
三、先进智能配电网的功能特征
1.具有自愈能力
智能配电网实现自愈的目的是保证供电质量，提供优质电力。
电网的自愈功能是最核心的控制技术之一，是指其在已发生或正在发生安全事故的情况下，利用电脑和先进的监控手段对电网运行状态进、网络进行连接，通过自检系统对运行线路进行自我评估、预测电网将有可能出现的线路运行问题。
正常运行时，通过配电网运行优化和预防矫正控制来避免故障发生。
故障发生时，及时发现，诊断出问题，采取预防性的控制手段、通过紧急恢复控制和检修维护控制并能快速消除故障隐患，使得故障后不失去负荷或失去尽可能少的负荷。同时还能进行自我恢复。就像人体的“免疫功能”一样，是智能配电网建成的重要特征和标志。自愈主要以保障供电不间断为目标，是对供电可靠性概念的延伸，其内涵要大于供电可靠性。
配电网直接面向用户，一般采用辐射性供电方式，其中的任何故障、电能质量扰动都直接影响着对用户的供电质量，因此配电网中的自愈功能有着不同于输电网的特点。智能配电网自愈功能的作用是减少停电时间与停电次数，特别是避免目前电网大量存在短时停电问题，提高供电质量；优化电能质量，尤其是抑制电压偏移、频率偏移、三相不平衡、谐波、闪变、电压骤降和突升等，提供优质电力；有效抵御攻击，大大提高电网防灾防破坏能力；为用户提供特定要求的“定制电力”，提高服务水平。
2.智能配电网具有更高质量的安全性
实现电压、无功的优化控制，实现敏感用电设备的不间断连续供电。在正常运行下，完善的运行、监测、保护、控制、优化、管理和故障情况下紧急控制及智能处理将破坏控制在一定范围内，避免大面积停电，为电力用户提供安全、可靠、优质、经济、环保的电力供应。
3.集成的可视化管理平台
实时采集电网及其设备运行数据，提供潮流、负荷、设备状态监测、电能质量、故障位置、停电范围等实时信息，解决配电网“盲管”问题。
4.支持分布式电源的大量接入
支持分布式电源的大量接入，其重点任务是提升并网分析能力，增强间歇电源可控性，实现灵活、可靠接入，提高配电网供蓄能力。智能配电网不再像传统电网那样，而是从有利于可再生能源足额发电、节省整体投资出发，有效地接入分布式电源并发挥其作用。通过分布式电源的优化调度实现对各种能源的优化利用。分布式电源并网技术包括分布式电源在配电网的“即插即用”以及微网两部分技术内容。分布式电源并网技术在传统的配电网中是“有限接入 ，即对于接人容量等作出了严格限制。为了充分利用可再生能源，必须实现DER并网的“宽限接入”和大量接入。随着DER的大量接入，配电网就由传统的无源网路发展成为有源网路。
四、智能配电网的主要技术内容
1.配电主站
配电主站的构建标准必须具备可靠性、实用性、安全性和可扩展性。
智能电网的评价指标：
（1）可靠性：停运间隔与频率；瞬间停运；电能质量。 （2）安全性：分布式发电占总发电的比重；能量市场中用户的参与程度。
（3）经济性：分区的能量电价的峰值和均值；输电阻塞成本；断电和电能质量扰动的成本；交换能量的总成本。
基本功能：智能电网需要具有实时监视和分析系统目前状态的能力；在系统中安放大量的监视传感器，把数据采集与监控系统负责数据采集、状态监视、远方控制、防误闭锁、事件告警、事故追忆、数据统计连接到一个安全的通讯网上去，与上一级调度自动化系统和生产管理系统等互联，建立完整的配电网拓扑模型。
扩展功能：馈线故障处理，与配电终端配合实现故障的识别、隔离和非故障区域自动恢复供电；智能化功能：快速仿真与模拟（Fast Simulationand Modeling，FSM）是含风险评估、自愈控制与优化的高级软件系统（包涵广义的EMS、DMS等功能）。它为智能电网提供数学支持和预测能力（而不只是对紧急情况做出反应的能力），以期达到改善电网的稳定性、安全性、可靠性和运行效率的目的。
2.配电子站
配电主站与配电子站是“上司”和”下属”关系。因为配电SCADA系统的测控对象既包含较大容量的开闭所、环网柜，又包含数量较多、分布较广的柱上开关，不可能把所有的站端监控设备直接连接到配电主站，因此必须增设“下属”，称为配电子站（SUB-STATION），由“下属”（子站）管理其附近的开关、开闭所、配电站监控设备，完成“数据采集器”、馈线监控；并将实时数据转送“上司”（配电主站）通信处理器，这样既能节约主干通道又使得配电自动化主站SCADA网络可以继承输电网自动化的成熟成果。
3.配电终端
配电终端具备运行信息采集、事件记录、对时、远程维护和自诊断、数据存储、通信等功能。
4.通信网络
配电通信网络可利用光纤、无线与载波等组网技术，与配电主站（子站）至配电终端的通信通道，支持各种配电终端与系统“上网”，接入通信网络。它将彻底解决配电网的通信瓶颈问题，给配电网保护、监控与自动化技术带来革命性的变化，并影响一次系统技术的发展。
五、智能配电网自动化技术的主要特点
系统具有良好的可扩展性和兼容性，最大限度兼容各类分布式发电和储能支持监控设备与应用软件的即插即用；满足有源配电网的监控需要，降低扰动对电网的影响和停电对用户的影响；支持故障等事件信息与控制命令的快速传输；实现电网运营优化，以电网的智能化和资产管理软件深度集成为基础，使电力资源和设备得到最有效的利用，降低运行和维护费用。
六、结语
配电网直接面向用户，为了满足用户对供电可靠性、电能质量及优质服务的要求，最大限度发挥电网的价值和效率，提高电网的运行效率。因此，智能配网管理系统实现可以提高对配网的驾驭能力，是提高优质供电服务的重要手段。同时，结合我国实际开展智能配电网技术研究和应用是践行南网方略的具体表现，对于推动实现智能配网管理系统意义十分重大。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。
（责任编辑：王祝萍）
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