1、智能配電網主要技術內容及特征

　　1.1 配電網自動化相關概念

　　配電網自動化是利用現代電子、計算機、通信及網絡技術，將配電網在線數 據和離線數據、配電網數據和用戶數據、電網結構和地理圖形進行信息集成，構成完整的自動化系統，從而實現配電網及其設備正常運行及事故狀態下的監測、 保護、控制、用電和配電管理的現代化。

　　1.1.1 配電自動化的實施原則

　　配電自動化是整個電力系統與分散的用戶直接相連的部分， 電力作為商品的 屬性也集中體現在配電網這一層上。配點網自動化應面向用戶并適應經濟發展水 平。 配網自動化系統的規劃和設計， 應綜合考慮經濟條件、 負荷需求、 技術水平， 以及投資效益等因素，遵循下面幾項原則進行：

　　(1)配網自動化系統設計應在配電網規劃的基礎上，根據當地的實際供電條件、供電水平、電網結構和客戶性質，因地制宜地選擇方案及其設備類型。

　　(2)配網自動化的建設必須首先滿足自動化基本功能，在條件具備時可以考慮擴展管理功能。

　　(3)配網自動化通訊建設應該與調度自動化通訊、集中抄表系統通訊等結合起來，并考慮今后發展智能化的趨勢。

　　(4)主站系統設計原則應遵循各項國家和行業標準，具有安全性、可靠性、實用性、擴展性、開放性、容錯性，滿足電力系統實時性的要求，具有較高的性 能價格比。

　　1.1.2 配網自動化系統的基本構成

　　配網自動化系統是一項系統工程，它大致可分為配網自動化主站系統;配網 自動化子站系統;配網自動化終端等。

　　(1) 配網自動化主站系統

　　主站系統由三個子系統組成：配電SCADA 主站系統;配電故障診斷恢復和配 網應用軟件子系統DAS;配電AM/FM/GIS 應用子系統DMS 構成。

　　(2)配網自動化子站系統

　　因為配網監控設備點多面廣， 配電SCADA 系統的系統測控對象既包含較大容量的開閉所、環網柜，又包含數量較多、分布較廣的柱上開關，不可能把所有的 站端監控設備直接連接到配電主站，因此必須增設中間一級，稱為配電子站 (SUB-STATION) 。

　　(3)配網自動化終端

　　城市配網自動化終端負責對城域所轄的柱上開關、開閉所、環網柜、配電變 壓器等進行監控，既要實現FTU、TTU 等的三遙功能，又要實現對故障的識別和 控制功能， 從而配合配網自動化主站及子站實現城區配網運行中的工況檢測、網絡重構、優化運行以及網故障時的故障隔離和非故障區域的恢復供電。

　　(4) 通信

　　配網自動化的通信包括主站對子站、主站對現場終端、子站對現場終端、子 站之間、現場終端之間的通信等廣義的范圍。

　　(5)配電網管理系統DMS

　　1.2 智能配電網的主要技術內容

　　(1)配電數據通信網絡。

　　(2)現代化的測量、傳輸和感應技術，例如輸電線路溫度測量、電網設備狀態在線監控、光學互感器等技術。

　　(3)現代化的繼電保護與控制技術，應包括配電網網絡重構、系統模擬仿真及自適應保護等技術。

　　(4)配電網高度自動化。

　　(5)高級量測體系是一個使用智能電表通過多種通信介質，按需或以設定的方式測量、收集并分析用戶用電數據的系統。

　　(6) (Distributed Energy Resource) DER 并網技術， 包括 DER 在配電網的“即 插即用”以及微網兩部分技術內容。

　　(7)DFACTS(Distribution Flexible AC Transmission Systems)是柔性交流輸電技術在配電網的延伸，包括電能質量與動態潮流控制兩部分內容。

　　(8)故障電流限制技術，指利用電力電子、高溫超導技術限制短路電流的技術。

　　1.3 智能配電網的主要特征

　　(1)堅強：在電網發生大擾動和故障時，電網仍能保持對用戶的供電能力，而不發生大面積停電事故; 在自然災害和極端氣候條件下或人為的外力破壞下仍 能保證電網的安全運行;具有確保信息安全的能力和防計算機病毒破壞的能力。

　　(2)自愈：能夠在線自我評估配電網的運行狀態，通過預防性控制方式，快速有效地發現并消除各種隱患和故障。故障情況下，可以利用微電網電源等設 備自我恢復，隔離故障、避免發生大面積停電。

　　(3)互動：配電系統運行和電力市場能夠達到無縫連接，支持電力交易的有效展開，實現資源配置優化，提升配電系統的安全運行。

　　(4)優化：實現資產規劃、建設、運行維護等全壽命周期環節的優化，合理地安排設備的運行與檢修， 提高資產的利用效率，有效地降低運行維護成本和 投資成本，減少電網損耗。

　　(5)集成：通過信息整合、流程優化，達到調度自動化與電力市場管理業務、生產管理、企業管理的集成，形成綜合性的輔助決策支持體系，提升企業的 管理效率。

　　(6)兼容：電網能夠同時適應集中發電與分散式發電模式，實現與負荷側的交互，支持風電等可再生能源的接入，擴大系統運行調節的可選資源范圍，滿 足電網與自然環境和諧發展。 標準化了的電力和通訊的界面接點將使得用戶可以 接連燃料電池、可再生能源發電及其他分散的電源，并以簡單的“即插即用”方式 來實現。

　　2、 智能配電網發展要求、面臨的問題及挑戰

　　2.1 智能配電系統結構的發展要求

　　(1)綜合考慮總體配電系統控制與終端用戶控制，實現配電系統性能的優化，取得最優的電能質量和最可靠的穩定性。

　　(2)支持分布式電源高比重的并入，使系統的效率、靈活性、整體性能夠得到有效提高，以利用分布式電源可靠的優化系統性能;配電系統故障時，可利 用分布式電源局部供電。

　　2.2 配電網急需解決以下問題(當前我國配電網存在的問題)

　　(1)配電網絡電源點落后于城市建設的發展,電源點容量及電能輸出受到限制, 尤其是配電電線的傳輸通道。

　　(2)隨著城市建設的發展,負荷增長率高,但電力配套建設不及時,輸電線半徑小,線路長,瓶頸效應比較突出,卡脖子現象嚴重,電能輸不出去,往往因此而引起停電 事故。

　　(3)出線通道與城市規劃不相適應。 有的地方改用地下電纜,施工及投資不允許, 采用架空導線,環境條件受限,有的采用絕緣導線,網絡復雜較為普遍。

　　(4)早期建設的線路導線細、年久失修,高能耗設備多,線損率高,由于導線半徑小及無功缺額較大,個別地區配電網損耗達 30%,一般地區在 l5%～20%,造成能源大量浪費。

　　(5)供電不可靠因素增大。由于配電網投資不足, 設備老化和技術性能低劣,供 電事故頻繁,往往是一點故障引發全線甚至大面積停電事故。城市繁華地段及重 要場所的用戶停電, 影響社會治安及經濟發展。

　　(6)電網結構復雜,環網聯絡接點較多。

　　(7)城市電網改造涉及面廣,要求較高,停電難度大。

　　智能配網改變了傳統配網的一些特性，也必然給電網發展帶來一些挑戰。比 如分布式電源接入， 可能會對電網電壓造成影響，或者不經意地造成短路甚至引起配網孤島化等問題。最近幾年，微電網這個話題在世界范圍引起熱議。分布式 電源接入可以借助微電網的發展獲得一些優勢，變得更加穩定。如果能夠由一個 先進的能源管理系統來控制分布式電源，通過先進的技術手段進行監控，分布式電源接入電網可能帶來的種種問題將會得到有效解決。 智能配電及分布式電源接 入是堅強智能電網發展中不可缺少的重要環節。但是，風力發電、太陽能發電、 電動汽車充換電站、儲能設備及微網等新型電源及負荷直接接入配電網，給配電 網的安全穩定運行帶來了新的技術問題和挑戰。因此，配電網急需發展新的技術 和工具，增加配電網的可靠性、靈活性及效率。目前，各國都在積極開展許多相 關研究，開發實用有效的技術解決方法，從而應對新的挑戰。

　　3、 智能配電網發展與展望

　　3.1 智能配電網將是未來智能電網的核心

　　從國外經驗來看， 配網是智能電網技術和投資的主要吸收地，主要原因是配網側集中了分布式電源(包括光伏、風電、充電樁)以及配網自動化等智能電網 的核心部分， 也是支撐整個智能電網承上啟下的關鍵環節。同時配電網覆蓋面廣， 包含了大量的線路損耗， 智能化改造具有顯著的經濟意義。 從技術可行性上來看， 配電網電壓等級適中是最為適合進行智能化改造的環節。 我國配電和用電側的建設落后于輸電側建設：在國外的電網投資大概是電源投資的 1.2 倍左右，其中配電投資是輸電的1 倍多。 相比之下中國配電網的投資不足輸電網的一半，其主要 原因是配網穩定性并不在國網的考核范圍中。但是在提升用電質量的驅動下，下階段國家電網公司投資將向配網側和用電側延伸。 用電側智能化的基礎架構正在 搭建： 用電側主要解決的是需求管理的問題， 而要實現分時電價， 乃至實時電價、 雙向電價，最關鍵的是電表的真正智能化，而不是停留在目前僅能實現遠程抄表 的程度。未來智能電表不僅將成為智能家電的重要“網關”，也將成為分布式電源 接入的重要計價方式。 從目前的低壓載波技術來看是無法滿足未來傳輸容量和穩 定性需求的，電表還將面臨功能和信道上的技術升級。

　　根據我國國情， 以及現有的傳統電網建設情況，我國的智能電網建設要求是以特高壓、遠距離輸電的互聯骨干電網為基礎，進一步加強地區配電網自動化水平，進行結構優化與升級，構建靈活、可靠、堅固的配電網絡，以適應未來分布式電源、微網的柔性連接。

　　3.2 智能配電網技術應用的部分進展

　　(1)先進的表計基礎設施和自動抄表系統的工作正在開展，但與智能電網高級計量的要求還有很大距離。

　　(2)小型分布式電源(燃氣輪機、內燃機、微燃機、太陽能光伏發電等) 在城市配電網中的建設正在不斷進行，但占全國發電裝機總量的比例很小 (0.5% 左右) ，尚未對配電網產生明顯的影響。

　　(3)電化學儲能技術不斷發展，用于能量雙向傳輸的逆變器系統技術、充電技術、 監控和熱管理技術的研究正在緊鑼密鼓地加快開展。目前已成功研制出 650AH 鈉硫電池單體以及 100kW/200kW· 的全釩液流電池系統等。

來源：中國電力新聞網

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