智能配電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，配電要求也在不斷提高，智能配電系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)直接影響著用戶的生產(chǎn)生活，兩者之間的關(guān)系非常密切。本文就智能配電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，其中包括硬件電路、三相不平衡試驗(yàn)、啟動(dòng)試驗(yàn)等，從而提高智能配電系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用性能。

關(guān)鍵詞：智能配電系統(tǒng);關(guān)鍵技術(shù);系統(tǒng)結(jié)構(gòu);分析

受各方面因素的影響，我國(guó)的配電網(wǎng)事業(yè)起步比較晚，明顯滯后于發(fā)電以及輸電行業(yè)，難以滿足社會(huì)發(fā)展的客觀需求。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，目前我國(guó)90%以上的停電事故均是因?yàn)榕潆娤到y(tǒng)的落后而造成的，通常情況下，電力資源在長(zhǎng)距離輸送的過(guò)程當(dāng)中，必定會(huì)出現(xiàn)一定程度的電力自損，這與能量守恒原則相符，然而由于配電系統(tǒng)的落后，導(dǎo)致電力資源在在輸送的過(guò)程當(dāng)中，損耗量增加了三分之一，造成極大的資源浪費(fèi)。自2000年以來(lái)，智能電網(wǎng)便受到了社會(huì)各界人士的廣泛關(guān)注，而智能電網(wǎng)當(dāng)中最為重要的組成部分就是智能配電系統(tǒng)(SDG)，與傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)相比較，智能配電系統(tǒng)具有高度智能化、人性化等優(yōu)點(diǎn)，是我國(guó)建設(shè)全面智能電網(wǎng)的核心因素之一。

1 智能配電網(wǎng)的基本概念

智能配電網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)智能配電，規(guī)避停電事故，提高電力資源利用效率的重要組成部分之一，當(dāng)前我國(guó)的智能配電網(wǎng)整體而言尚處于較低的水平線上。智能配電網(wǎng)是基于自動(dòng)化配電技術(shù)的尖端配電技術(shù)設(shè)備，集測(cè)量、控制、傳感、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)等新型技術(shù)于一體，無(wú)論是開(kāi)關(guān)設(shè)備，還是終端設(shè)備都具備著高度的智能化，搭配雙向通信網(wǎng)絡(luò)與堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)合并運(yùn)行，整體的安全性能更加優(yōu)良，運(yùn)行效率更加理想。除此之外，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)質(zhì)支持單一式電源接入，智能配電網(wǎng)則支持分布式電源 (DER)接入，根據(jù)用戶的用電高峰時(shí)段分布情況，為用戶提供擇時(shí)用電服務(wù)，加強(qiáng)用戶與配電網(wǎng)之間的互動(dòng)，具有高度的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

2 智能配電系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

智能配電系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可劃分為兩大部分，第一部分是內(nèi)部系統(tǒng)，也是核心系統(tǒng)，重要由3大分系統(tǒng)組成，分別是：配電主站系統(tǒng)、配電子站系統(tǒng)、通信系統(tǒng)，其中配電主站系統(tǒng)對(duì)配電子站系統(tǒng)、通信系統(tǒng)擁有絕對(duì)的指揮功能;第二部分是外部系統(tǒng)，主要由七大分系統(tǒng)組成，分別是：營(yíng)銷管理系統(tǒng)、上級(jí)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、負(fù)荷管理系統(tǒng)、配變采集與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、企業(yè)資源管理系統(tǒng)、故障報(bào)修系統(tǒng)。一般而言，智能配電系統(tǒng)的主要應(yīng)用價(jià)值是分析電網(wǎng)、實(shí)現(xiàn)智能配電以及饋線自動(dòng)化，其中主要依賴通信系統(tǒng)的智能化通信手段，當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，可以及時(shí)在故障區(qū)與非故障區(qū)建立反感染區(qū)域，切斷故障區(qū)與非故障區(qū)直接的聯(lián)系導(dǎo)線，保證非故障區(qū)的供電不受影響。同時(shí)將區(qū)域內(nèi)的配電信息加以整合，聯(lián)系外部系統(tǒng)，共同搭建更加完整的配網(wǎng)系統(tǒng)。同時(shí)，智能配電系統(tǒng)支持分布式電源接入，具有較強(qiáng)的自愈功能。配電智能化系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

智能配電網(wǎng)是集各種新型配電技術(shù)于一身的配電網(wǎng)，與傳統(tǒng)的配電網(wǎng)相比，配電性能有了非常大的提升。配電自動(dòng)化(DA)與智能配電網(wǎng)(SDG)存在著很大的相似之處，然而就整體而言，智能配電網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值更高，技術(shù)內(nèi)容也更加豐富，智能配電網(wǎng)是在配電自動(dòng)化的基礎(chǔ)上對(duì)凡是涉及配電系統(tǒng)一次與二次的全部配電技術(shù)加以整合，整體的配電效果更為理想。配電自動(dòng)化(DA)與智能配電網(wǎng)(SDG)的結(jié)構(gòu)關(guān)系見(jiàn)如圖2所示。

2.1 配電主站系統(tǒng)

智能化配電主站系統(tǒng)具有高安全性、高效率等特點(diǎn)，受國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)的管理。其軟件與硬件的選擇需要遵循地區(qū)的實(shí)際情況，如配電網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)、供電企業(yè)的需求等內(nèi)容，在地區(qū)內(nèi)的配電自動(dòng)化應(yīng)用、基礎(chǔ)比較差的情況下，軟硬件系統(tǒng)的配置要求也需要相對(duì)降低。通常情況下，配電主站系統(tǒng)的主要功能包括兩個(gè)方面，第一個(gè)方面是調(diào)度配電，及時(shí)根據(jù)地區(qū)內(nèi)電力用戶的實(shí)際用電需求，包括用電高峰期等情況，合理調(diào)度配電，在保證電力資源得到最大限度的利用的同時(shí)，滿足用戶的用電需求，調(diào)度配電是配電主站系統(tǒng)的核心功能。第二個(gè)方面是電網(wǎng)分析應(yīng)用，即是在配電網(wǎng)正常運(yùn)行的情況下，就整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)完備情況進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)配電主站系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的互聯(lián)，以綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)為載體，實(shí)現(xiàn)信息交換，電網(wǎng)分析應(yīng)用屬于配電主站系統(tǒng)的次要功能，只有當(dāng)調(diào)度配電(SCADA)正常的情況下，電網(wǎng)分析應(yīng)用功能才具備存在的意義。

2.2 配電子站系統(tǒng)

配電子站系統(tǒng)是由配電主站系統(tǒng)衍生而來(lái)的，其整體結(jié)構(gòu)采取模塊化設(shè)計(jì)，穩(wěn)定性高，可靠性強(qiáng)，并且由于其具有相對(duì)的獨(dú)立性，因此在出現(xiàn)故障的時(shí)候，維修的難度相對(duì)于母站而言要小得多。根據(jù)《城市配電網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則》的具體要求，配電子站系統(tǒng)需要同時(shí)滿足不同接線方式的所有要求，在隔離故障方面需要保持相對(duì)的獨(dú)立性，維持固定地區(qū)的供電正常，而在恢復(fù)供電的方面，則需要充分展示互聯(lián)性，在同一方案的指導(dǎo)下，恢復(fù)故障地區(qū)的供電。一般而言，配電子站系統(tǒng)可分為兩個(gè)部分，分別是：監(jiān)控功能型子站與通信匯集型子站，監(jiān)控功能型子站負(fù)責(zé)監(jiān)控配電網(wǎng)的運(yùn)行情況，對(duì)故障及時(shí)作出預(yù)警，通信匯集型子站可以看成通信網(wǎng)絡(luò)的中轉(zhuǎn)站，收集配電網(wǎng)運(yùn)行的詳細(xì)參數(shù)，加以整合傳輸至控制終端。

2.3 通信系統(tǒng)

首先，建設(shè)配電通信網(wǎng)絡(luò)，在建設(shè)的過(guò)程當(dāng)中，需要將用戶用電信息、配電自動(dòng)化、配電計(jì)量等情況納入考慮的范圍，提高配電通信網(wǎng)絡(luò)的利用效率，合理設(shè)計(jì)配電通信網(wǎng)絡(luò)的整體架構(gòu)。在智能配電系統(tǒng)當(dāng)中，各級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)層級(jí)非常明顯，各自的功能也存在著較大的區(qū)別，如配電主站系統(tǒng)與配電子站系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)是骨干通信系統(tǒng)層，而配電子站系統(tǒng)之間的則為接入層，其重要性與具體作用均不如骨干通信系統(tǒng)層。傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)采用的都是采用公網(wǎng)通信，公網(wǎng)通信方式的安全性能比較低，容易遭受入侵。筆者建議無(wú)論是骨干通信系統(tǒng)層，還是接入通信系統(tǒng)層，都必須采用專網(wǎng)通信，在對(duì)饋線自動(dòng)化要求特別高的地區(qū)，可以采取光纖專網(wǎng)通信，保證通信安全。具體的通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3 智能配電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 分布式發(fā)電技術(shù)和DG技術(shù)

分布式發(fā)電技術(shù)是在分布式電源的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)只支持單一式接入，而智能配電系統(tǒng)則可以支持分布式接入方式。連接到配電網(wǎng)的小容量發(fā)電機(jī)或儲(chǔ)能裝置，具有多種接入方式的即是分布式發(fā)電。分布式發(fā)電技術(shù)對(duì)智能配電系統(tǒng)的影響非常大，換言之，智能配電網(wǎng)的容量很大程度上取決于分布式發(fā)電技術(shù)的水平，然而分布式發(fā)電技術(shù)容易受到外界因素的制約，比如非輻射性潮流、短路容量等問(wèn)題，且在孤島情況下的運(yùn)行能力明顯難以為繼?；诖?，我國(guó)智能配電系統(tǒng)的分布式發(fā)電技術(shù)，關(guān)鍵在于提升其抗非輻射性潮流的性能。DG技術(shù)即是微網(wǎng)技術(shù)，微網(wǎng)技術(shù)是相對(duì)獨(dú)立的技術(shù)，及產(chǎn)能與儲(chǔ)能于一體，允許接入可再生能源，通常情況下，微網(wǎng)技術(shù)與分布式發(fā)電技術(shù)時(shí)相伴存在，共同運(yùn)行的，微網(wǎng)技術(shù)通過(guò)自身的儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)，一定程度上可以提升分布式發(fā)電技術(shù)的抗非輻射性潮流性能。

3.2 電子測(cè)量技術(shù)

電子測(cè)量技術(shù)(AMI技術(shù))，是實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)信息化和數(shù)字化的重要基礎(chǔ)條件之一，其主要的實(shí)現(xiàn)載體是進(jìn)量測(cè)和通信技術(shù)的配電系統(tǒng)高級(jí)量測(cè)體系(AMI)。電子測(cè)量技術(shù)的組成部分包括：數(shù)據(jù)收集單元、計(jì)量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、回程傳輸單元、智能表計(jì)等構(gòu)件，簡(jiǎn)而言之，AMI技術(shù)是從人工抄表的基礎(chǔ)上進(jìn)化而來(lái)的，更好地實(shí)現(xiàn)了用戶與供電企業(yè)之間的雙向溝通，一則用戶可以實(shí)時(shí)了解到自身的電力消費(fèi)情況，二則供電企業(yè)可以直接向用戶發(fā)送電價(jià)信號(hào)，獲悉用戶的用電信息，隨后通過(guò)MDMS系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，測(cè)量效率與精確度都比較理想。

3.3 自愈控制技術(shù)

智能配電系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境相對(duì)封閉，在有利于接入分布式電源的同時(shí)，如果智能配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，人工維修的難度比較大。而智能化配電系統(tǒng)則是在靈活、可靠、高效的配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)當(dāng)中，利用先進(jìn)的數(shù)學(xué)和控制理論，在系統(tǒng)的內(nèi)部劃定檢修維護(hù)區(qū)，當(dāng)故障發(fā)生的時(shí)候，利用數(shù)學(xué)控制理論計(jì)算出故障發(fā)生的具體區(qū)域以及可造成供電停止的區(qū)域范圍，自行加以判別，隨后在此基礎(chǔ)上完成自愈，省卻了人工維護(hù)的步驟，節(jié)約人力資源。自愈控制技術(shù)的運(yùn)行指標(biāo)包括穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)、電能量評(píng)價(jià)、用戶服評(píng)價(jià)等方面，需要注意的是，智能配電系統(tǒng)的自愈控制技術(shù)并非完全智能化，需要在隱預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，根據(jù)地區(qū)的實(shí)際情況執(zhí)行相應(yīng)的自愈控制技術(shù)方案，從而達(dá)到預(yù)期的自愈控制目標(biāo)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，智能化配電網(wǎng)有利于根據(jù)地區(qū)的電力資源的不同而合理調(diào)配電力，保證電力資源的利用效率達(dá)到最大化，然而目前我國(guó)的智能化配電網(wǎng)發(fā)展水平尚處于提升的階段，自動(dòng)化程度不足，用戶與電網(wǎng)之間的互動(dòng)性有限。智能化配電系統(tǒng)是整個(gè)智能化配電網(wǎng)中的重要組成部分，只有在明確其內(nèi)部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的情況下，充分發(fā)揮其技術(shù)特點(diǎn)，才能促進(jìn)我國(guó)智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。