智能配電網(wǎng)工程實(shí)踐分析

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1引言

我國(guó)的電網(wǎng)公司力求發(fā)展不斷改革創(chuàng)新，在傳統(tǒng)配電網(wǎng)現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上加入自動(dòng)化與智能化的新鮮要素，明確提出要建設(shè)一個(gè)“信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)的智能電網(wǎng)”的要求。并且計(jì)劃到2020年在全國(guó)范圍內(nèi)建立一個(gè)自主研發(fā)而且強(qiáng)大的智能電網(wǎng)[1]。給電氣應(yīng)用及其自動(dòng)化帶來(lái)了新的活力，為配電自動(dòng)化的發(fā)展指明了方向。在中國(guó)過(guò)去配電網(wǎng)的發(fā)展過(guò)程中，一次次的改革說(shuō)明了配電自動(dòng)化可以有效提高供電可靠性和供電質(zhì)量的重要性，擴(kuò)大供電能力，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理，是實(shí)現(xiàn)真正配電網(wǎng)自動(dòng)化重要依據(jù)?，F(xiàn)如今經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,電力客戶數(shù)量迅速增加，電力負(fù)荷大大增加，配電網(wǎng)布局變得越來(lái)越復(fù)雜，配電網(wǎng)故障概率大大增加。由于供電系統(tǒng)直接將用戶鏈接到電源，因此操作級(jí)別與用戶的能力直接相關(guān)。無(wú)論是安全，可靠的經(jīng)濟(jì)，優(yōu)質(zhì)的電能，現(xiàn)有的配電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)都難以適應(yīng)復(fù)雜的配電網(wǎng)管理，加快新技術(shù)的使用，改變配電網(wǎng)管理模式，進(jìn)行智能配電網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)也是改革創(chuàng)新必須解決的問(wèn)題，也是進(jìn)一步提高城鄉(xiāng)居民供電質(zhì)量和安全供電可靠性的重要保證。

2傳統(tǒng)電網(wǎng)與智能電網(wǎng)

與傳統(tǒng)分發(fā)網(wǎng)絡(luò)相比，智能分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（SDG）具有以下功能:（1）在遭遇故障后的自我修復(fù)能力比傳統(tǒng)電網(wǎng)響應(yīng)迅速。（2）比傳統(tǒng)電網(wǎng)更具有安全性。（3）于傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)架構(gòu)可靠，能提供更高的電能質(zhì)量。（4）對(duì)于大量的分布式能源，智能電網(wǎng)支持多線路訪問(wèn)。（5）有更友好的與用戶的互動(dòng)。（6）配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更細(xì)致及其設(shè)備的可視化管理更嚴(yán)格。（7）智能電網(wǎng)的利用率較高。（8）配電管理和電力管理的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，從而更加信息化。

3智能電網(wǎng)的工程概況

根據(jù)調(diào)查，負(fù)載點(diǎn)用戶大約80％的停電是由配電系統(tǒng)引起的。因此，需要研制具有更高可靠性的配電系統(tǒng)來(lái)提高現(xiàn)有電網(wǎng)的安全性。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市電網(wǎng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，設(shè)備部件的增加將不可避免地導(dǎo)致系統(tǒng)中設(shè)備部件發(fā)生故障的可能性增加[2]。分布網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浞治鍪腔诜峙涞碾娊M件的連接關(guān)系，并把整個(gè)分銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋱D結(jié)合線和點(diǎn)，然后執(zhí)行整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)溥B接分析根據(jù)所述電源節(jié)點(diǎn)和開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)。分布網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浞治隹梢杂糜跔顟B(tài)的估計(jì)，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的故障或者供電與否以及供電恢復(fù)可以進(jìn)行快速判斷與定位。（1）關(guān)聯(lián)表矩陣表示：建立兩個(gè)表矩陣，節(jié)點(diǎn)描述矩陣，以及分支描述矩陣。這兩個(gè)矩陣包含與每個(gè)節(jié)點(diǎn)和每個(gè)分支相關(guān)聯(lián)的節(jié)點(diǎn)或分支號(hào)，以及它們各自的屬性。由于配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜，基于關(guān)聯(lián)表的搜索和分析方法復(fù)雜耗時(shí)，所以難以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞目焖俑?。?）網(wǎng)絡(luò)基矩陣表示：分發(fā)網(wǎng)絡(luò)是變體網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)由節(jié)點(diǎn)和弧組成?？勺兘Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的各種可允許的結(jié)構(gòu)形式是網(wǎng)格形狀，并且對(duì)應(yīng)于所有網(wǎng)格形狀弧的并集的基本映射是可變結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)由網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)矩陣描述。網(wǎng)格形狀由弧形結(jié)構(gòu)矩陣描述。通過(guò)基礎(chǔ)形狀變換網(wǎng)格矩陣以獲得描述網(wǎng)格形狀的弧形結(jié)構(gòu)矩陣。（3）節(jié)點(diǎn)消除方法：節(jié)點(diǎn)消除方法適用于任何布線方法，尤其適用于復(fù)雜的布線分析。但是，它會(huì)影響其他分析，如狀態(tài)估計(jì)，潮流計(jì)算，故障定位，隔離和電源恢復(fù)以及網(wǎng)絡(luò)重建。（4）樹(shù)搜索方法：在樹(shù)搜索中，匯流條被視為圖的頂點(diǎn)，并且分支被視為圖的邊。通常，對(duì)于分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，交換機(jī)很少會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重大變化。在大多數(shù)情況下，開(kāi)關(guān)位移的影響是局部的。建立強(qiáng)大的配電網(wǎng)絡(luò)，確保優(yōu)質(zhì)可靠的供電；建立一個(gè)綜合的調(diào)控平臺(tái)，提高配電網(wǎng)的監(jiān)管水平；梳理配電網(wǎng)管理流程，優(yōu)化配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理；加強(qiáng)信息系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)之間的信息共享和交互式應(yīng)用；實(shí)現(xiàn)跨部門(mén)和部門(mén)的高效聯(lián)動(dòng)；研究快速智能自愈，探索分布式電力接入，提高配網(wǎng)供電能力使其成為先進(jìn)，典范，完整和創(chuàng)新的配電自動(dòng)化系統(tǒng)。

4關(guān)鍵技術(shù)與難點(diǎn)分析

（1）自愈功能。分配網(wǎng)絡(luò)的自我修復(fù)意味著分配系統(tǒng)可以及時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)故障，提供系統(tǒng)不安全狀態(tài)的預(yù)警，并執(zhí)行相應(yīng)的操作。系統(tǒng)處于不安全狀態(tài)后，系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)調(diào)整恢復(fù)到正常狀態(tài)。所以需要一個(gè)高效的智能處理與控制的設(shè)備以及一個(gè)需要應(yīng)用軟件支持的功能全面的智能配電主站。通過(guò)功率流調(diào)節(jié)方法有效地改善了饋線。實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的最佳運(yùn)行。（2）配電網(wǎng)絡(luò)模型。系統(tǒng)完全符合IEC61970/IEC61968標(biāo)準(zhǔn)，維護(hù)模型維護(hù)的原則，基于CIM規(guī)范的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型的定義，完全解決了生產(chǎn)管理系統(tǒng)的平滑數(shù)據(jù)交換和一致性[3-5]。不同接口模式下的配電自動(dòng)化系統(tǒng)。驗(yàn)證的關(guān)鍵問(wèn)題確保了分銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)核心模型的嚴(yán)格性,并且通過(guò)信息交互總線來(lái)管理系統(tǒng)配電生產(chǎn)。為了避免設(shè)備編碼認(rèn)知引起的模型添加和刪除的模糊性以及系統(tǒng)交互中的不同使用范圍，并解決系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享和系統(tǒng)級(jí)數(shù)據(jù)分析之間的容錯(cuò)問(wèn)題，設(shè)備代碼檢查匹配機(jī)制介紹。如果發(fā)生異常更改，則檢查并匹配現(xiàn)有代碼。取消模型設(shè)備的異常刷牙：如果正常更改，則不會(huì)更正，并繼續(xù)原始添加和刪除模型設(shè)備。（3）在線故障仿真關(guān)鍵技術(shù)。在配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，容易引起兩個(gè)或兩個(gè)以上的接地短路，進(jìn)一步損害系統(tǒng)的安全運(yùn)行，因此有必要盡快發(fā)現(xiàn)并排除故障。在傳統(tǒng)的單相接地故障定位過(guò)程中，配電網(wǎng)絡(luò)一般采用逐線牽引和停止的方法來(lái)確定故障線路。選擇故障線后，工作人員被送到現(xiàn)場(chǎng)查找故障位置，然后排除故障，另一個(gè)方面,也可以確保測(cè)試態(tài)的實(shí)效性。（4）工業(yè)以太網(wǎng)和EPON的組合。分配通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)為整個(gè)建筑區(qū)域中的諸如變電站和配電站的二次設(shè)備提供通信服務(wù)，以與主站系統(tǒng)一起發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，它只會(huì)影響事件的故障點(diǎn)，并且沒(méi)有影響其他設(shè)備正常運(yùn)行的鏈效應(yīng)。從主站到變電站的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)采用基于SDH光纖自愈傳輸網(wǎng)絡(luò)的專用調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，利用內(nèi)置的城市通信傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，配備專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來(lái)訪問(wèn)路由器。對(duì)于較大的核心配電站，采用工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)通信方式;小范圍，密集分布的終端分配站采用EPON通信。兩種通信模式相互協(xié)作。

5智能電網(wǎng)的工程建設(shè)實(shí)踐

對(duì)于一個(gè)智能配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)各個(gè)分布式數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵和核心。通信系統(tǒng)主站的控制命令被準(zhǔn)確地發(fā)送到多個(gè)遠(yuǎn)程終端，并且遠(yuǎn)程設(shè)備操作條件的數(shù)據(jù)信息被收集到控制中心[6]。智能電網(wǎng)采用先進(jìn)的監(jiān)控技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控和優(yōu)化運(yùn)行狀態(tài)，降低系統(tǒng)負(fù)載率，提高負(fù)載率，充分利用系統(tǒng)容量，延緩或減少電網(wǎng)主設(shè)備投資，產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。不僅可以克服先前故障重合閘和開(kāi)關(guān)操作造成的短期電源中斷，還可以消除電壓收斂，諧波和平衡的影響?，F(xiàn)有的連接DER容量標(biāo)準(zhǔn)或操作指南選擇其電網(wǎng)連接點(diǎn)嚴(yán)格限制，限制了分布式發(fā)電的推廣和應(yīng)用。SDG具有良好的適應(yīng)性，可以大量接入DER，降低并網(wǎng)成本，大大促進(jìn)可再生能源發(fā)電的發(fā)展，大大減少化石燃料的使用和碳排放，促進(jìn)電力生產(chǎn)同時(shí)促進(jìn)環(huán)境保護(hù)保護(hù)。以及能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。

6結(jié)語(yǔ)

目前，中國(guó)電力還供給不足，技術(shù)與能源的整合困難，智能電網(wǎng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用可以對(duì)資源進(jìn)行優(yōu)化管理，并且促進(jìn)資源的利用與發(fā)展。智能電網(wǎng)的發(fā)展有助于中國(guó)工業(yè)革命與創(chuàng)新的推進(jìn)，為中國(guó)新征程注入新鮮力量。

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作者:劉敦 單位:深圳市威彥達(dá)電力工程監(jiān)理有限公司