周巖 郭前崗 付蓉 張騰飛 馬海嘯

摘 要：智能配電網(wǎng)是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，是整個(gè)電力系統(tǒng)與分散的用戶直接相連部分。其主要研究環(huán)節(jié)包括：海量監(jiān)測(cè)傳感器構(gòu)建、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理、智能化控制決策和關(guān)鍵技術(shù)及其裝備等主要內(nèi)容。在有限的實(shí)驗(yàn)室資源條件下，針對(duì)“智能配電網(wǎng)”若干典型關(guān)鍵環(huán)節(jié)提出多目標(biāo)培養(yǎng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)構(gòu)建，既可以滿足相關(guān)專業(yè)本科生對(duì)智能電網(wǎng)的定性認(rèn)識(shí)，也可以支撐研究生對(duì)具體研究課題的深入研究，從而可有效提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備資產(chǎn)利用率。

關(guān)鍵詞：智能配電網(wǎng)；多目標(biāo)培養(yǎng)；教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9132（2017）10-0015-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2017.10.007

電力系統(tǒng)主要包括發(fā)電、輸電、配電、用電等四個(gè)主要環(huán)節(jié)，而智能電網(wǎng)具備強(qiáng)大的資源優(yōu)化配置能力，能夠保證電力系統(tǒng)更加穩(wěn)定、智能化運(yùn)行水平。目前我國(guó)中西部電力輸送能力還有較大提升空間，同時(shí)大規(guī)模的輸電環(huán)節(jié)建設(shè)存在周期較長(zhǎng)、費(fèi)用較高的缺點(diǎn)，因此發(fā)展分布式新能源并網(wǎng)技術(shù)有助于解決這些問題。智能配電網(wǎng)是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，是整個(gè)電力系統(tǒng)與分散的用戶直接相連的部分，可有效消納風(fēng)力、太陽(yáng)能等新能源產(chǎn)生的電能[1-2，5]。

為了滿足供電可靠性、分布式電源、集中與分布式儲(chǔ)能的無(wú)擾接入，傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)運(yùn)行模式和管理方法亟待改善。智能配電網(wǎng)重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容包括：網(wǎng)架建設(shè)、配電網(wǎng)自動(dòng)化、配電網(wǎng)信息化、分布電源的接入與控制和配用電系統(tǒng)的互動(dòng)應(yīng)用等。南京郵電大學(xué)依托學(xué)校在信息學(xué)科的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)與特色，提出以構(gòu)建智能配電網(wǎng)中通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、智能化控制決策技術(shù)為基礎(chǔ)的多目標(biāo)培養(yǎng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，為智能配電網(wǎng)環(huán)節(jié)培養(yǎng)專業(yè)人才[1-5]。

一、研究智能配電網(wǎng)多源參數(shù)的檢測(cè)與智能通信技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)對(duì)分布式電源接入、電能質(zhì)量裝置、主要負(fù)荷的主動(dòng)控制等諸多環(huán)節(jié)的控制，需要采集更全面的數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析與控制。重點(diǎn)構(gòu)建以下實(shí)踐環(huán)節(jié)。

（一）基于無(wú)線傳感技術(shù)的低功耗自供電電能數(shù)據(jù)采集技術(shù)

智能配電網(wǎng)中包含大量的光伏發(fā)電、風(fēng)電、燃?xì)廨啓C(jī)等分布式電源，分布式電源的不斷滲透使智能配電網(wǎng)相對(duì)于傳統(tǒng)配電網(wǎng)運(yùn)行需要更全面的電力數(shù)據(jù)參數(shù)采集。重點(diǎn)研究高精度低功耗電流采集器，高可靠低功耗射頻傳輸網(wǎng)絡(luò)，低功耗IC自供電技術(shù)，以及MEMS傳感電路集成技術(shù)等。

（二）智能配電網(wǎng)的寬帶無(wú)線智能通訊技術(shù)

配電終端常分布于復(fù)雜環(huán)境和自然條件惡劣的配電網(wǎng)地區(qū)，單一通信方式很難滿足多源信息的傳輸。因此，需要采用多種寬帶無(wú)線通訊技術(shù)，通過建立重疊覆蓋的異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并結(jié)合現(xiàn)有光纖通信網(wǎng)絡(luò)，形成多介質(zhì)復(fù)合的智能通信網(wǎng)絡(luò)，滿足配電網(wǎng)的通信與控制需求。實(shí)驗(yàn)室針對(duì)這種多介質(zhì)復(fù)合的通訊網(wǎng)絡(luò)，研究相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)問題、異構(gòu)通訊網(wǎng)絡(luò)的智能協(xié)調(diào)控制問題等。

二、研究面向智能配電網(wǎng)的大數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)

由于智能配電網(wǎng)中的設(shè)備接入方式的日趨多樣性以及數(shù)據(jù)采集的持續(xù)性，導(dǎo)致了采集的數(shù)據(jù)具有多元異構(gòu)性和海量性的特點(diǎn)。因此，需要研究適合于智能配電網(wǎng)特點(diǎn)的大數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)。重點(diǎn)構(gòu)建以下實(shí)踐環(huán)節(jié)。

（一）智能配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)綜合處理系統(tǒng)

針對(duì)智能配電網(wǎng)，從大數(shù)據(jù)的治理與抽樣、特征選擇的角度入手，研究將大數(shù)據(jù)小數(shù)據(jù)化；開展大數(shù)據(jù)下智能配電網(wǎng)信息的聚類、分類算法研究；開展大數(shù)據(jù)的并行算法，并將其應(yīng)用到大數(shù)據(jù)的知識(shí)挖掘中。

（二）面向智能配電網(wǎng)規(guī)劃的功率和負(fù)荷預(yù)測(cè)

針對(duì)智能配電網(wǎng)的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的不確定性，以電網(wǎng)的大數(shù)據(jù)作為分析樣本，研究基于特征提取的機(jī)組發(fā)電功率的預(yù)測(cè)方法；研究基于人工智能技術(shù)的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，提升決策的準(zhǔn)確性和有效性。

（三）智能配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估與預(yù)警

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估包括：對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)、對(duì)配電網(wǎng)的供電能力進(jìn)行評(píng)價(jià)、對(duì)配電網(wǎng)可靠性和供電質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)、對(duì)配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)價(jià)等。通過計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，進(jìn)一步對(duì)全網(wǎng)或局部電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)狀況進(jìn)行集中判斷、定位以及預(yù)防控制。

三、研究面向智能配電網(wǎng)的智能化運(yùn)行控制方法

在智能配電網(wǎng)信息獲取與大數(shù)據(jù)處理分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)配電網(wǎng)中“源”與“荷”的不確定性、間歇性、空間分布性等特征，研究智能配電網(wǎng)的有功與無(wú)功協(xié)調(diào)控制問題，實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)供電安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)等目標(biāo)。重點(diǎn)構(gòu)建以下實(shí)踐環(huán)節(jié)。

（一）智能配電網(wǎng)網(wǎng)架重構(gòu)優(yōu)化調(diào)控技術(shù)

針對(duì)系統(tǒng)故障問題，基于大數(shù)據(jù)的故障診斷結(jié)果，考慮網(wǎng)絡(luò)潮流約束、支路容量約束、節(jié)點(diǎn)電壓約束等，研究智能配電網(wǎng)的網(wǎng)架重構(gòu)優(yōu)化方法，實(shí)現(xiàn)故障有效隔離、保障重要負(fù)荷供電、最大化利用新能源。

（二）智能配電網(wǎng)多源互補(bǔ)有功分層協(xié)調(diào)控制技術(shù)

研究智能配電網(wǎng)上層集中協(xié)調(diào)、下層分布式協(xié)同的有功控制結(jié)構(gòu)框架；研究智能配電網(wǎng)“多源互補(bǔ)”的滾動(dòng)優(yōu)化調(diào)度策略；研究智能配電網(wǎng)多目標(biāo)博弈情況下的有功優(yōu)化調(diào)度方法；研究基于新能源發(fā)電、儲(chǔ)能裝置、可調(diào)負(fù)荷等多智能體的分布式協(xié)同控制策略；研究基于數(shù)據(jù)的分布式模型預(yù)測(cè)控制方法，實(shí)現(xiàn)新能源、儲(chǔ)能、可調(diào)負(fù)荷之間相互配合，滿足上層調(diào)度指令需求。

四、結(jié)語(yǔ)

專業(yè)研究方向應(yīng)依托本校的專業(yè)基礎(chǔ)體現(xiàn)獨(dú)特的專業(yè)特色，針對(duì)我校在信息化領(lǐng)域的專業(yè)積累，以智能配電網(wǎng)環(huán)節(jié)的信息采集、處理、控制為研究對(duì)象，本文針對(duì)“智能配電網(wǎng)”若干典型關(guān)鍵環(huán)節(jié)提出了多目標(biāo)培養(yǎng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)構(gòu)建。在有限的實(shí)驗(yàn)室資源條件下，其既可以滿足相關(guān)專業(yè)本科生對(duì)智能電網(wǎng)的定性認(rèn)識(shí)，也可以支撐研究生對(duì)具體研究課題的深入研究。通過多目標(biāo)培養(yǎng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的構(gòu)建，可有效提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備資產(chǎn)利用率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 付蓉，顧亦然，馬海嘯，張騰飛，周巖.面向“卓越計(jì)劃”的電氣工程專業(yè)特色人才培養(yǎng)模式研究[J].學(xué)周刊，2016（7）：226.

[2] 顧亦然，付蓉，王乃艷，朱松豪.智能電網(wǎng)學(xué)科實(shí)驗(yàn)資源建設(shè)的研究與實(shí)踐[J]. 學(xué)周刊，2016（13）：126.

[3] 宋麗，趙興勇，晉鵬娟，王敏思.智能電網(wǎng)評(píng)估體系構(gòu)建及教育培養(yǎng)模式規(guī)劃研究[J].中國(guó)電力教育，2013（14）：207.

[4] 姚惠芹，趙春菊，彭朝福.校企合作共建人才培養(yǎng)方案探究[J].中國(guó)電力教育，2014（35）：61.

[5] 周巖，郭前崗，謝俊，付蓉，萬(wàn)佑紅.電氣類專業(yè)“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”探索[J].中國(guó)電力教育，2011（24）：5.