浅析智能配电网设计方法

摘要：介绍了智能配电网的构成，讨论了智能配电网的通信系统、终端、调度支持系统等部分的设计方法。

关键词：智能配电网设计方法

Abstract: this paper introduces the structure of the intelligent distribution network, and discussed the intelligence of the distribution network communication system, terminal, scheduling support system and some parts of the design method.

Keywords: intelligent distribution network design method

中图分类号： U665.12 文献标识码：A 文章编号：

据介绍[1]，我国电力系统的损耗中，配电网的损耗占比最大，其中中低压配电网的线损占50%以上；同时由配电网引起的供电可靠性低的因素中扣除缺电因素的停电时间达95%以上。因而，提高配电网的运行效率，对减少电力系统的损耗和改善供电可靠性具有重要意义。解决配电网效率低下的措施之一就是建设智能配电网。智能配电网是智能电网的一部分，另一部分则是智能输电网。我国在建设智能输电网上已经取得了很大成就，但是智能配电网的建设相对滞后，这就需要更多的关注和投入。真正意义上的智能配电网，包括全部智能电网目前还是一个“愿景”技术，也就是一个正在研究、测试和不断发展中的技术，本文根据目前已经实现的一些技术探讨一下智能配电网的设计方法。

1智能配电网的构成

智能配电网不应简单理解为配电网的智能化设计或智能化应用，按照文献[1,2,3]的介绍智能配电网由以下几种新体系构成。

1.1配电数据通信网络系统

这是基于覆盖配电网中所有节点IP化的开放的、标准化的架构，集成了光纤、无线与载波等各种组网技术的数据双向通信网络和智能设备，可以彻底解决配电网的通信瓶颈问题并能够支持未来的电力系统的技术发展。

1.2分布式电源并网系统

分布式电源是指小型的容量

1.3支持IDG的高级量测系统

该系统是使用高级（下一代）传感器和智能电表对整个配电网在线监测、电能质量测量的系统。智能电表是可以完成电能计量、负荷“非入侵”调查、实时电价、电价区间指示、电能质量监控、双向通信、用户访问、自诊断及警报、误差软件补偿等重要功能的智能仪表系统。

1.4用户入流体系

用户入口体系（CP，customerporta1）使电网能够和用户进行双向交流的体系，用户可以使用体系查询电表的计量值和电力公司的价格信息，根据市场或系统的要求调整用电量，电力公司可以通过该体系直接了解用户需求并对配电网进行管理。

1.5新技术体系

⒈高级配电自动化技术(ADA)。使用“高级”这个词汇是为了区分传统的配电自动化。它的主要特点是支持DER的“即插即用”并采用IP技术，强调系统接口、数据模型与通信服务的标准化与开放性。

⒉柔性配电技术(DFACTS)。柔性配电技术是柔流输电(FACTS）技术在配电网的延伸。智能配电网要保证很高的电能质量，能够为用户提供定制电力技术或定质电力，即用户根据其负荷运行需要向电力公司提出供电质量的特殊要求，如要求供电完全不中断，没有电压骤降、谐波、电压波动的影响等，传统供电技术不能满足这些特殊要求，而DFACTS正是提供解决这些要求的技术。

⒊先进的保护控制技术。即广域保护、自适应保护、配电系统快速模拟仿真、网络重构等技术。

⒋故障电流限制技术。即利用电力电子、高温超导技术限制短路电流的技术。

⒌IUT系统。这是替代传统变压器的系统，由一个有效的前端、一个DC-DC转换器和一个逆变器组成。它具有特殊的功能，如不含有危险的液体介质、模块化、用户可选择服务（直流或400Hz）、容许从一条单相线路上传递三相功率等。

2智能配电网的设计方法

2.1配电通信网络系统设计

2.1.1设计目标[4]

⒈利用经济合理、先进成熟的通信技术，满足智能配电网发展各阶段对配电通信网络的需求，支持各类业务灵活接入。

⒉为电力智能化系统或设备提供“即插即用”的配电通信保障。

⒊为电力用户与分布式能源提供信息交互通信渠道。

2.1.2设计方法[5]

以EPON以太网无源光网络的设计为例说明。

⒈设计原则：⑴信息点（ONU）按物理线路相关性分片区；⑵片区内采用总线型分光结构，最大不超过8级；⑶交接箱就近布设，分光器与交接箱同点部署；⑷环网线路采取“手拉手”形网络拓扑，增强网络健壮性。

⒉片区划分方法。主要考虑地理相关性原则，沿主干及关键分支进行分区设计。

⒊光路设计。光纤沿一次线路铺设，交接箱就近布设，充分利用原有“用电网”已经设置的交接箱。

⒋分光设计。配电网光路的分光设计是一种总线型结构，分光级数最大不超过8级。

⒌光路保护。以手拉手方式为主。ONU采用具有双PON的ONU，在光路故障下可以自动切换；OLT采用不同变电站分开部署，确保一个OLT故障情况下可以正常通信；多个OLT之间采取RRPP技术实现环网，进一步提高可靠性。

⒍组网方式。在小规模组网下EPON网络不需要考虑网络层功能，大规模组网情况下需要EPON网络承担部分网络层路由功能。综合考虑整个系统采用分布式3层架构比较合适。

⒎安全防护部署。分为3个层次：⑴终端认证。通过对接入终端进行MAC认证及IP+MAC绑定，实现对终端的安全识别；通过限制用户接入的速率等避免对上层网络和系统流量的冲击等。⑵业务隔离。通过端口隔离和网关的网段隔离，实现各终端间的业务隔离，避免相互干扰和控制；采用加密方式进行通信。⑷深度检测与防御。在OLT设备处部署电力定制深度业务识别系统，对终端业务的合法性进行实时检查，一旦发现非法操作或入侵操作立刻告警甚至切断该业务。

2.2终端设计

终端的种类很多，下面以远程监控终端[6]的设计为例说明。

监控系统由监控终端、监控中心服务器和GPRS网络组成。监控终端采用GPRS无线模块作为其无线收发装置，用于实现与GPRS网络的连接。当该模块与GPRS网络连接成功之后，通过发送PDP上下文激活，由GGSN为其分配IP地址并与外部网络建立连接。完成连接后进行数据传输。监控终端采集现场数据，按照应用层协议组成数据包发送给监控中心；同时也响应监控中心的数据请求和控制指令等，两者之间是透明串行数据传输。

监控终端由主控处理器、GPRS通信模块、智能监控仪表、状态显示等模块构成。系统通过SIM卡获取GPRS网络服务。模式切换模块采用拨码开关，用于设定终端系统的运行状态。监测仪表采用智能电表。前台的主监控流程和后台的中断流程通过监控终端的软件控制。

2.3调度支持系统设计[7]