智能配电网技术方案的应用设计

摘 要：分析了能量流、信息流及业务流在传统配电网、数字配电网及智能配电网中的不同特征，提出了智能配电网的技术方案，给出了完善电网基础设施（即能量传输系统—配电网网架）、通信传输系统平台以及相关的智能配电终端的设计方法；构建了智能配电网调度系统、配电自动化系统、用电管理系统及其构成的调配一体化系统、配用一体化系统、调配用一体化系统的基本功能、基础应用和高级应用架构，并对各个环节的关键技术组成进行了探讨。

关键词：智能配电网；配电网网架；通信平台；系统应用；技术方案

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：2095—1302（2012）10—0084—04

0 引 言

随着社会对环境保护、节能减排和可持续发展的要求日益提高，用户对供电可靠性和电能质量的要求不断提升。未来的电力系统数据量和信息量更大，需要支持能量流和信息流的双向流动，智能电网是未来必然的选择。智能配电网是智能电网的一部分，也是连接输电网与广大用户的路径。智能配电网既可充分利用清洁能源，又可保证电网安全稳定。通过智能配电网建设，可实现输电网与大容量清洁能源的协调调度，为发电与用电的功率平衡提供调节，确保电网的安全稳定，提高清洁能源的消费比重，促进节能减排，提高能源利用效率。通过智能配电网建设，可以实现能量与信息的双向流动，同时实现与用户的友好互动，有效提升供电服务水平，通过需求侧来管理和引导用户科学、合理用电，提高电能应用的经济性和安全性[1—4]。与传统配电网相比，智能配电网在供电安全性、电能质量和电网资产利用率等方面都有显著提升。此外，基于能量流与信息流融合与互动的智能配电网还具有信息集成、自愈、互动、优化和兼容的特征，具体如下：

（1） 信息集成。信息化是实现智能配电网的基础，指具备对配电网实时和非实时信息的高度集成、多方共享和深度挖掘应用的能力。通过不断的流程优化和信息整合，可实现企业管理、生产管理、调度自动化与电力市场管理业务的集成，形成全面的辅助决策支持体系，支撑企业管理的规范化和精细化，不断提升电力企业的管理效率。

（2） 自愈。由于配电网一般需要直接面向用户，具有极高的复杂性，其特点是“点多、面广、线长”，因此，智能配电网要求具有强大的自愈能力，能够及时检测出已发生或正在发生的故障，并进行相应的预案操作，使其不影响用户的正常供电或将其影响降至最小。对配电网的运行状态进行连续的在线自我评估，并采取预防性控制手段，及时发现、快速诊断和消除故障隐患；故障发生时，在没有或少量人工干预下，能够快速定位并隔离故障、自我恢复，避免大面积停电的发生。

（3） 互动。互动是智能配电网的内在要求，一般是通过信息实时沟通分析，实现电源、电网和用户资源的良性互动与高效协调，促进电能的安全、高效、清洁应用，实现系统运行与批发、零售电力市场的无缝衔接，支持电力新交易方式的有效开展，实现资源的优化配置；同时，通过市场交易更好地激励电力市场主体参与配电网安全管理，从而提升电力系统的安全运行水平。

（4） 优化。实现配电网控制策略的自动优选、运行状态的自动监控和故障状态的自动恢复等。实现资产规划、建设、运行维护等全寿命周期环节的优化，合理地安排设备的运行与检修，提高资产的利用效率，有效地降低运行维护成本和投资成本，减少电网损耗。

（5） 兼容。智能配电网能够同时适应集中发电与分散发电模式，实现与负荷侧的交互，支持风电等可再生能源的接入，扩大系统运行调节的可选资源范围，满足电网与自然环境的可持续和谐发展。

基于此，智能配电网的建设重点是在数字化电网与信息化企业的基础上，结合电力设备状态监测系统，构建集成、自愈、互动、优化和兼容的柔性电网。

智能电网涉及电力系统发、输、变、配、用、调度各个环节[7—8]，其中，配电网处于电力系统的末端，直接与用户相连，是实现电力系统对用户的供电能力和供电质量的保障。智能配电网应具备核心硬件设备和软件系统，智能配电网是配电网高级自动化的延伸，与传统配电网的主要区别在于允许可再生能源和分布式发电单元的大量接入和微网运行，鼓励各类不同电力用户积极参与电网互动。

1 智能配电网技术方案框架

智能配电网是集传感测量、计算机、通信、信息、自动控制等领域新技术在配电系统中应用的总成，是从改善电网整体性能、节省总体成本出发，将各种新技术与传统的配电技术进行有机的融合，使配电网的结构以及保护与运行控制方式发生革命性的变化。因此，智能配电网技术方案框架应该包括完善的物理网架、设备，兼容的通信平台以及应用软件系统。智能配电网的技术方案框架如图1所示。

2 完善配电网网架

配电网一次网架具有N—1及以上的供电能力是实施自愈的网架基础；配电网一次设备具有满足自动化的基本条件，包括电动操作机构、互感器以及相应的电源配置；配电自动化系统本身的实用化程度是实施自愈的自动化系统基础。新能源兼容接入的推广应用，首先需要新能源及大规模储能技术具有好的性价比；另外，配电网本身的接纳能力的提高，则需要从规划、运行以及自动化和保护技术等多方面进行技术改进与创新。图2所示是一个典型的完善配电网网架示意图。

结构合理、网架完善的配电网实体和安全经济、灵活可靠的智能配电装备是智能配电网的基础。但我国传统配电网基础比较薄弱，自动化程度较低，距智能配电网的要求存在较大的差距，所以在智能配电网框架最底层的设备层，需要完善以下功能：

第一，建设完善的实体配电网。智能配电网应改变我国配电网发展长期滞后、基础薄弱的现状，加强和完善配电网的基础设施建设，建成具有合理网架结构的配电网；未来的配电网应能灵活应对自然灾害等突发性事件。

第二，实现配电装备的智能化。由于传统的开关、保护控制设备和配电终端不适应智能配电网的需求，且分布式电源的大量接入对智能配电设备也提出了新的需求，所以智能配电网应实现配电装备的智能化。