廣東順德電力設(shè)計院有限公司 王鎮(zhèn)爍

電力是人們生活中不可或缺的重要能源，而配網(wǎng)是電力系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，提升配網(wǎng)質(zhì)量不僅能夠保證有效保證人民群眾的用電安全，且能夠節(jié)約各類能源消耗，為行業(yè)后續(xù)發(fā)展提供推動力。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各類現(xiàn)代化手段被應(yīng)用在了電力系統(tǒng)配網(wǎng)設(shè)計中，如智能技術(shù)便是其中之一，其能實現(xiàn)電力系統(tǒng)的可控可算可分析，自愈恢復(fù)，使電網(wǎng)更加智能、安全、可靠、綠色、高效。

1 電力系統(tǒng)中的智能配網(wǎng)概述

1.1 智能配網(wǎng)內(nèi)涵

智能技術(shù)現(xiàn)如今已被廣泛應(yīng)用在了電力系統(tǒng)中，衍生出了智能配網(wǎng)系統(tǒng)，其較比傳統(tǒng)配網(wǎng)其自身的功能性更強(qiáng)，各項操作均可以依靠應(yīng)用軟件實現(xiàn)，自動進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、整理、分析，按照既定要求完成地區(qū)配電操作，提升行業(yè)整體發(fā)展水平。當(dāng)前，電力系統(tǒng)中的智能配網(wǎng)正不斷普及，實際執(zhí)行中需要按國際電工委員會（IEC）的規(guī)定，通過智能配網(wǎng)實現(xiàn)全過程精準(zhǔn)控制，對于突發(fā)故障可以自動處理與恢復(fù)，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。但由于組成較為復(fù)雜，且在相關(guān)工作開展中有著較強(qiáng)的綜合性，為此需要智能配網(wǎng)設(shè)置結(jié)合實際進(jìn)行優(yōu)化，對設(shè)備進(jìn)行全面實時監(jiān)控和維護(hù)，以此強(qiáng)化電力系統(tǒng)的功能，整體結(jié)構(gòu)如圖1所示[1]。

1.2 智能配網(wǎng)結(jié)構(gòu)

智能配網(wǎng)是智能配電網(wǎng)架和智能配電站房、低壓線路智能化、數(shù)字化建設(shè)與運維統(tǒng)一架構(gòu)，其自身融合了自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、無功控制技術(shù)等，能夠通過先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和設(shè)施實現(xiàn)高級操作，最終完成管理和控制配電。智能配網(wǎng)可以將其理解為一種模式，目前我國電力企業(yè)中CC-2000、OPEN-200、SD-6000等系統(tǒng)皆采用了開放式應(yīng)用設(shè)計，不僅靈活性及適用性強(qiáng)，且穩(wěn)定性和可靠性高，其中SD-6000系統(tǒng)具有強(qiáng)大的云圖功能和自動回?fù)芄δ?，集成了調(diào)動投影、單線圖技術(shù)等，且自身的安全屬性較強(qiáng)，在設(shè)備發(fā)生故障時能夠快速的定位，通過細(xì)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)保證各項工作能夠順利完成，滿足當(dāng)前時代的需求。

圖1 智能配網(wǎng)結(jié)構(gòu)

2 電力系統(tǒng)中的智能配網(wǎng)特點

與傳統(tǒng)配電網(wǎng)相比，智能配電網(wǎng)融合了更多的現(xiàn)代化技術(shù)，在此條件下能夠完成各類自動化操作，包括數(shù)據(jù)采集、運行監(jiān)控、控制保護(hù)、傳感測量等，且能進(jìn)一步拓展系統(tǒng)自身的功能性，提升配電網(wǎng)的安全性，其特點如以下幾個方面。

2.1 數(shù)據(jù)采集監(jiān)控

配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控十分重要，若想切實提高應(yīng)用效果，應(yīng)讓其覆蓋整個網(wǎng)絡(luò)，運行中自動收集用戶的用電信息和用電規(guī)律，突出節(jié)點的功能性，從而有效提升系統(tǒng)運行的效果。同時，數(shù)據(jù)采集監(jiān)控的前提條件便是交互和通信，為此在應(yīng)用中需要將其與用戶服務(wù)對接，靈活運用仿真技術(shù)TCP/IP協(xié)議，及時發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)不準(zhǔn)確不達(dá)標(biāo)的指標(biāo)，進(jìn)一步分析用戶的用電量，統(tǒng)計出用當(dāng)前區(qū)域內(nèi)用電數(shù)據(jù)的宏觀特點，配合智能通信向用戶推薦計劃，切實提高電網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量。

2.2 智能控制保護(hù)

智能配網(wǎng)能夠監(jiān)控各設(shè)備，緊急情況下可以快速響應(yīng)既定處理措施，做到及時發(fā)現(xiàn)盡早處理。在智能控制保護(hù)過程中，還能夠?qū)崿F(xiàn)故障分離，根據(jù)當(dāng)前運行的實際情況來進(jìn)行調(diào)整，并結(jié)合多項先進(jìn)技術(shù)來制定出合適的方案，以此使電力系統(tǒng)的作用得到進(jìn)一步發(fā)揮，提高智能配網(wǎng)的可靠性[2]。同時，要想完善智能配網(wǎng)功能，還需要對應(yīng)急控制一體化加大關(guān)注力度，如出現(xiàn)配電意外突發(fā)情況，系統(tǒng)此時便會智能分析處理故障，避免更大區(qū)域的配網(wǎng)故障。

2.3 自動配電系統(tǒng)

自動配電管理系統(tǒng)能夠?qū)λ婕暗母黝愒O(shè)備進(jìn)行控制，能夠較好地幫助智能配網(wǎng)搭建，更好地發(fā)揮出自身功能性，避免出現(xiàn)應(yīng)用不當(dāng)?shù)那闆r。在高級配電自動化操作模式下，用戶可以對用電進(jìn)行合理規(guī)劃，而系統(tǒng)則會將數(shù)據(jù)合并到 ECS 平臺上，實時對電力用戶的信息和用電情況進(jìn)行分析，通過運行自動化實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、信息監(jiān)控了解當(dāng)前運行狀態(tài)，掌握區(qū)域內(nèi)的用電量，最終使電力系統(tǒng)智能配網(wǎng)的設(shè)計與電力客戶有效統(tǒng)一，通過綜合自動化配電過程提升穩(wěn)定性。

2.4 配電并網(wǎng)處理

智能配網(wǎng)會使用DER并網(wǎng)技術(shù)，以此使節(jié)點能夠連接廣域網(wǎng)和配電終端，解決通信系統(tǒng)的問題彌補(bǔ)電網(wǎng)在安全穩(wěn)定上的不足，保證用戶的使用安全。智能配網(wǎng)支持分布式電源的大量接入，相關(guān)技術(shù)人員需要特別關(guān)注各組成部分的實際應(yīng)用情況，根據(jù)系統(tǒng)中各設(shè)備的運行來優(yōu)化調(diào)度，且自身的電源啟停較為方便，能夠使并網(wǎng)系統(tǒng)能保持在安全平穩(wěn)的狀態(tài)，且災(zāi)害發(fā)生時可以維持部分重要負(fù)荷供電，滿足一些緊急場合的用電需求，減少突發(fā)情況下所造成的損失。

3 智能配網(wǎng)的建設(shè)重點

3.1 智能配電網(wǎng)架的建設(shè)

一是簡化配網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同地區(qū)的供電可靠性要求，按統(tǒng)一的幾種典型接線逐步構(gòu)筑目標(biāo)網(wǎng)架以配合約定的自動化控制模型。實現(xiàn)配網(wǎng)智能自愈，有效防御可能發(fā)生的故障，減少用戶停電時間，實現(xiàn)自動故障隔離，提高供電可靠性。

二是需根據(jù)用戶數(shù)量等指標(biāo)設(shè)置配網(wǎng)線路自動化節(jié)點及聯(lián)絡(luò)點，通過無線公網(wǎng)或者光纖專網(wǎng)進(jìn)行通信，按智能分布式或就地主站協(xié)同式等自動化控制模式對自動化節(jié)點進(jìn)行控制，實現(xiàn)線路有效自愈。

三是對于低壓（380V/220V）配電網(wǎng)絡(luò)也要逐步推進(jìn)對低壓關(guān)鍵節(jié)點的監(jiān)測與控制，參照中壓智能網(wǎng)架最終實現(xiàn)低壓線路智能化。

3.2 智能配電站房的建設(shè)

智慧配電房以物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算、大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)為基礎(chǔ)，以“智能全景感知和智能邊緣控制”為核心，突破傳統(tǒng)配電站房以人工為主的作業(yè)方式，或安裝單一監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)得不到融合應(yīng)用的困局?；谥悄軅鞲衅?、邊緣計算網(wǎng)關(guān)、云平臺管理系統(tǒng)，實現(xiàn)配電設(shè)施的安全警衛(wèi)、火災(zāi)報警、環(huán)境監(jiān)測、運行狀態(tài)視頻監(jiān)控以及電氣測控、用電計量等各類信息的全景感知、實時監(jiān)控、聯(lián)動管控、一體化數(shù)據(jù)融合應(yīng)用、分析與運維決。智能配電站房的建設(shè)關(guān)鍵在于建設(shè)一套智能配電監(jiān)控系統(tǒng)，智能配電監(jiān)控系統(tǒng)基于云平臺和全域物聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)的智能配電監(jiān)控系統(tǒng)，遵照電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)路線，系統(tǒng)架構(gòu)主要分四層，包括應(yīng)用層、平臺層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層。智能配電監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 智能配電監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架圖

配電智能網(wǎng)關(guān)應(yīng)具備配電自動化監(jiān)控、智能化監(jiān)測、配電監(jiān)測計量終端和計量集中器的功能融合于一體，可以實現(xiàn)對用戶數(shù)據(jù)高頻采集、臺區(qū)線損分析、停復(fù)電主動上報、電壓質(zhì)量管理、低壓拓?fù)鋱D、沿步圖繪制，以滿足營配多業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，可針對智能臺架變、智能配電房典型場景進(jìn)行差異化配置。

4 電力系統(tǒng)中的智能配網(wǎng)設(shè)計要點

當(dāng)前，電力系統(tǒng)中智能配網(wǎng)的發(fā)展速度不斷加快，這就要求設(shè)計必須做到與時俱進(jìn)，合理應(yīng)用綜合自動化控制技術(shù)，為穩(wěn)定運行提供保障。

4.1 提高協(xié)調(diào)性

電力系統(tǒng)在一定程度上決定了我國的發(fā)展速度，也決定了人民群眾的日常生活質(zhì)量，但由于智能配網(wǎng)自身的綜合性較強(qiáng)，如設(shè)計不當(dāng)可能難以發(fā)揮出各類技術(shù)的實際作用。為此需要在設(shè)計中從協(xié)調(diào)性方面入手，從整體規(guī)劃入手，通過實際情況進(jìn)行驗證，協(xié)調(diào)智能配網(wǎng)由過渡網(wǎng)架逐步向規(guī)劃目標(biāo)網(wǎng)架過渡避免重復(fù)建設(shè)，以此為后續(xù)電力系統(tǒng)強(qiáng)化提供安全保障，切實滿足用戶的需求。

4.2 強(qiáng)化應(yīng)用性

電力系統(tǒng)中的智能配網(wǎng)必須在設(shè)計中強(qiáng)調(diào)其應(yīng)用性，結(jié)合實際需求進(jìn)行分析和優(yōu)化，預(yù)先獲取當(dāng)前那系統(tǒng)的各項相關(guān)信息參數(shù)，根據(jù)當(dāng)前區(qū)域電力需求選擇相應(yīng)的方式，保證技術(shù)應(yīng)用的有效性化融合。通過云網(wǎng)絡(luò)和統(tǒng)一物聯(lián)網(wǎng)平臺運用自動控制和AI邏輯算法，可快速發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行時的安全隱患，從而在更短的時間內(nèi)完成自愈恢復(fù)，避免因故障未能及時解決而造成更大的損失。

4.3 優(yōu)化安全性

智能配網(wǎng)在實際應(yīng)用中需要不斷強(qiáng)化安全性，保證各類配置的完善，為此可以將各類設(shè)施集中進(jìn)行監(jiān)控，借助服務(wù)器、顯示器、工作站等，對所有設(shè)備信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，使自我監(jiān)控系統(tǒng)及自我修復(fù)發(fā)揮出實際作用，防止出現(xiàn)任何故障和問題。在此過程中，系統(tǒng)需要實時檢測遠(yuǎn)端設(shè)備，可以通過調(diào)度中心完成協(xié)調(diào)工作，在發(fā)現(xiàn)問題后可進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，以此保證電力系統(tǒng)運行的質(zhì)量。

5 電力系統(tǒng)中的智能配網(wǎng)設(shè)計策略

5.1 目標(biāo)設(shè)計

智能配網(wǎng)能夠?qū)㈦娏ο到y(tǒng)運行數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的收集，在這個過程中必須依靠電力網(wǎng)絡(luò)以及通信網(wǎng)絡(luò)的支持，保證智能配網(wǎng)的安全性和可靠性。設(shè)計目標(biāo)是第一項探究內(nèi)容，在配電變壓器運行時，通過無線公網(wǎng)、光纖專網(wǎng)以及中壓寬帶載波等通信技術(shù)建立相應(yīng)的節(jié)點進(jìn)行地區(qū)全面覆蓋，將配電終端和廣域IP之間進(jìn)行連接，以此使信息之間能夠同步，如某地區(qū)電力系統(tǒng)中的智能配網(wǎng)目標(biāo)年狀態(tài)110kV，容量2×50MVA，初始年狀態(tài)35kV，容量1×20MVA，系統(tǒng)在此過程中可以對容量進(jìn)行計算，在得出具體的參數(shù)后進(jìn)行調(diào)整，以此保證配網(wǎng)供電的穩(wěn)定性。智能配網(wǎng)中的自動化配電系統(tǒng)、客戶信息系統(tǒng)也需要預(yù)先明確設(shè)計目標(biāo)，配合高級自動化技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，有效保證終端系統(tǒng)的安全性及穩(wěn)定性，減少故障對供電的影響，為群眾提供更好的用電條件。

5.2 功能設(shè)計

在目標(biāo)設(shè)定后應(yīng)該設(shè)計為數(shù)據(jù)監(jiān)測功能，如智能配網(wǎng)中三相電流、無功功率等，掌握數(shù)據(jù)的各項參數(shù)信息，包括最大值、最小值以及平均值等，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存，幫助電力工作人員相關(guān)工作。對于控制開關(guān)狀態(tài)功能，可以對線路的開關(guān)狀態(tài)數(shù)量進(jìn)行采集，讀取外部電能表變化情況，各項數(shù)據(jù)信息能夠及時進(jìn)行相應(yīng)的反饋，將這變化進(jìn)行記錄，在此過程中要注重各類自然功率因數(shù)，通過安排和調(diào)整生產(chǎn)工藝流程，將負(fù)荷率控制在75%～80%范圍內(nèi)，對于平均負(fù)荷＜40%的電動機(jī)，負(fù)載率如＜30%則需要斷開，配合自動檢測能夠了解到當(dāng)前電力系統(tǒng)運行中輸出電流、電壓等各個模塊的情況，在區(qū)域出現(xiàn)異常會立即匯報給主站后并報警，而對出現(xiàn)的一些小故障則可以自動進(jìn)行自我診斷修復(fù)。

5.3 主站設(shè)計

智能配網(wǎng)調(diào)控主站設(shè)計要做好設(shè)備應(yīng)用，設(shè)計過程中要選擇功能性強(qiáng)、兼容性好、性能高的設(shè)備。采集設(shè)備要使用一臺主機(jī)和一臺備機(jī)，備機(jī)負(fù)責(zé)為主機(jī)提供安全保障，主機(jī)出現(xiàn)故障后也可以有備機(jī)完成工作，防止信息丟失。智能配網(wǎng)的調(diào)控中心能夠全面掌握設(shè)備運行狀態(tài)，對通過設(shè)置防火墻（FireWall）、加密鎖（Sentinel）等方式來保護(hù)主站，按照電力系統(tǒng)中各模塊的功能進(jìn)行設(shè)計，強(qiáng)化配電設(shè)備的功能，調(diào)控主站通過導(dǎo)入數(shù)據(jù)進(jìn)行潮流計算，確定當(dāng)前智能電網(wǎng)運行中的電流和電壓等是否在正常范圍之內(nèi)，根據(jù)計算結(jié)果進(jìn)行對電力系統(tǒng)的調(diào)控。

圖3 主站設(shè)計

5.4 應(yīng)用設(shè)計

智能配網(wǎng)電力系統(tǒng)容易受到外在因素與內(nèi)在因素的雙重影響，最終導(dǎo)致在實際運行中出現(xiàn)問題，為此在管理中必須要做好分配試驗用電，將電壓、電流控制在安全范圍內(nèi)，從而降低各類風(fēng)險事故的發(fā)生概率，保證系統(tǒng)的正常傳輸。在用電安全的基礎(chǔ)上，預(yù)先通過探討得出了最佳方案，試驗人員詳細(xì)了解低壓電氣試驗設(shè)備的性能，高壓試驗前對線路進(jìn)行檢測，如發(fā)現(xiàn)電壓偏差及時調(diào)整。在此基礎(chǔ)上，要注重各類自然功率因數(shù)，負(fù)荷率控制在75%～80%范圍內(nèi)，配電變壓器柜并接于低壓母線，切實發(fā)揮出應(yīng)用設(shè)計的實際作用，規(guī)避各類常見問題。

5.5 管理設(shè)計

在電力系統(tǒng)智能配網(wǎng)管理中，需要基于現(xiàn)代化理念全面分析，在管理方案編制過程中要基于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，選擇正確、合理、高效的方案，并結(jié)合運行情況設(shè)立明確規(guī)定，通過協(xié)調(diào)模式保證施工的順利實施。同時，相關(guān)參數(shù)應(yīng)進(jìn)行全過程動態(tài)監(jiān)控，通過模擬真實的系統(tǒng)特性來細(xì)化調(diào)整SOC，在此過程中由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行勘測檢查，避免建設(shè)中發(fā)生安全事故。為滿足負(fù)荷用電需求，需要靈活運用仿真技術(shù)手段TCP/IP協(xié)議，及時發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)不準(zhǔn)確不達(dá)標(biāo)的指標(biāo)，從而消除影響系統(tǒng)運行安全的各類風(fēng)險因素，保證用電質(zhì)量和用電安全。

5.6 綜合設(shè)計

在電力系統(tǒng)中的智能配網(wǎng)設(shè)計中，可以應(yīng)用ECS將相關(guān)電氣設(shè)備關(guān)聯(lián)，結(jié)合地區(qū)情況配置380V、10kV、20kV配電網(wǎng)絡(luò)，提高電網(wǎng)運行的合理性及科學(xué)性。為了能夠加快配電網(wǎng)改造和智能化升級，需要準(zhǔn)確分析出當(dāng)前虛擬同步的安全性和穩(wěn)定性，將其作為配網(wǎng)基建工程的考慮標(biāo)準(zhǔn)，并考慮微電網(wǎng)內(nèi)分布式電源、分布式儲能系統(tǒng)，最終有效提高電力系統(tǒng)的綜合效益。

6 結(jié)語

電力系統(tǒng)中智能配網(wǎng)是未來的發(fā)展趨勢，在設(shè)計中要充分運用現(xiàn)代化智能技術(shù)，從結(jié)構(gòu)、形態(tài)、技術(shù)等方面入手做好整體的架構(gòu)調(diào)整，以此實現(xiàn)配網(wǎng)的安全平穩(wěn)運行。智能化研究在后續(xù)仍需關(guān)注，設(shè)計中深度落實現(xiàn)階段的各項制度，使管理能夠囊括全流程，以此為電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供助力和保障。