邵 郁，張 令

（國(guó)網(wǎng)六安供電公司，安徽 六安 237000）

1 智能配電網(wǎng)

1.1 智能配電網(wǎng)的概念

智能配電網(wǎng)指在傳統(tǒng)配電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用各類先進(jìn)的技術(shù)使電網(wǎng)能夠自動(dòng)化、智能化運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、堅(jiān)強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)、安全以及環(huán)保的電力供應(yīng)和其他附加服務(wù)。智能配電網(wǎng)不是在傳統(tǒng)配電網(wǎng)進(jìn)行改進(jìn)，而是讓電網(wǎng)系統(tǒng)從以人為主的控制，轉(zhuǎn)向以智能為主結(jié)合人工控制的改變。

1.2 智能配電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)，更多是將發(fā)電廠的電力輸送到遠(yuǎn)端的用戶中，這種傳輸方式不夠經(jīng)濟(jì)環(huán)保，分配也不夠合理，導(dǎo)致城市經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一部分區(qū)域停電、另一部分區(qū)域電力過(guò)剩的情況。智能配電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)則在于智能化，具體包括以下幾點(diǎn)。

1.2.1 電能利用高效

智能配電網(wǎng)優(yōu)化資源的利用模式，從傳統(tǒng)的電力傳輸轉(zhuǎn)變?yōu)橛秒娰|(zhì)量的在線監(jiān)測(cè)和補(bǔ)償。配電網(wǎng)使用現(xiàn)代電力電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)電壓和無(wú)功的優(yōu)化控制，使得電力的傳輸更加穩(wěn)定且電壓有效值更加符合要求，用戶的用電更加高效的同時(shí)減少設(shè)備的損耗，延長(zhǎng)使用壽命[1]。

1.2.2 安全性能優(yōu)化

智能配電網(wǎng)改善電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的用電負(fù)荷，有效地提升負(fù)荷供電的運(yùn)行靈活性，自身具備較強(qiáng)的自愈恢復(fù)能力，對(duì)于已經(jīng)發(fā)生的故障能夠做出快速檢測(cè)并給出解決措施，將不正常供電產(chǎn)生的影響最小化；配電網(wǎng)能夠利用智能化調(diào)度的優(yōu)勢(shì)，盡可能減少停電用戶的數(shù)量，并且減少停電時(shí)長(zhǎng)，從而降低外力破壞或自然災(zāi)害帶來(lái)的影響。

1.2.3 配電智能化

智能配電網(wǎng)能夠支持分布式發(fā)電、可再生能源及儲(chǔ)能裝置的大量接入，實(shí)現(xiàn)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)電能的回收和再分配。整個(gè)城市在智能化配電技術(shù)的幫助下，如調(diào)整高壓電壓和無(wú)功補(bǔ)償?shù)?，可以做到電能的精?zhǔn)輸送。例如，某一個(gè)區(qū)域此時(shí)需要大量用電，電網(wǎng)便能夠及時(shí)的予以支援，極大地改善人們的生產(chǎn)生活。

2 智能配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)介紹

2.1 分布式發(fā)電技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，興起一種創(chuàng)新型基礎(chǔ)發(fā)電形式即分布式發(fā)電。其發(fā)電功率一般在千瓦到百兆瓦之間，大部分低于30 MW，對(duì)于特定區(qū)域的用戶來(lái)說(shuō)，功率可以設(shè)置在30 ～50 MW。分布式發(fā)電的原理是利用不同的發(fā)電模塊的自由組合滿足不同用戶的用電需求，分布式發(fā)電的優(yōu)勢(shì)在于能夠有效整合功能各異的發(fā)電模塊，提高發(fā)電效率，提升對(duì)電力資源的控制能力，使得多余的電量可以另外進(jìn)行綜合性應(yīng)用。分布式發(fā)電的電力能源多為風(fēng)能、太陽(yáng)能和地?zé)崮?，因此分布式發(fā)電是一項(xiàng)新能源技術(shù)，發(fā)電時(shí)無(wú)須消耗化學(xué)能源，污染較小[2]。

2.2 配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)

配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是繼電保護(hù)和軟件控制等一系列的綜合控制，是整個(gè)智能配電網(wǎng)的基石，關(guān)乎電網(wǎng)是否安全合格。自愈控制技術(shù)依托于數(shù)控方面的先進(jìn)理論，結(jié)合故障自動(dòng)判定算法、安全隱患預(yù)測(cè)算法等，能夠評(píng)價(jià)潛在的安全隱患，并做出精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，還能夠準(zhǔn)確評(píng)判故障頻發(fā)的區(qū)域，減少檢修的難度和時(shí)間。自愈控制技術(shù)為電網(wǎng)內(nèi)的電能運(yùn)行質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分，讓管理部門及時(shí)做出相應(yīng)的針對(duì)措施，從而與智能配電網(wǎng)的自動(dòng)配電功能一起確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，并持續(xù)優(yōu)化完善用戶服務(wù)。首先，自愈控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要依靠終端各類智能化硬件，如各類傳感器、監(jiān)測(cè)儀等，這些終端設(shè)備需要做出智能化改進(jìn)，方便配合自愈控制技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)功能，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)測(cè)和診斷的自動(dòng)適應(yīng)；其次，當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)周遭環(huán)境較為復(fù)雜時(shí)，如磁場(chǎng)波動(dòng)或是野外環(huán)境等，配電網(wǎng)的終端設(shè)備和通信協(xié)議需要具備普適性，并能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)維護(hù)；最后，遠(yuǎn)程服務(wù)器需要提供足夠的算力支持，自愈控制技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信和算法分析的穩(wěn)定性與可靠性有著更高的要求，只有具備更快的通信和更強(qiáng)的信息處理算力，才能發(fā)揮出自愈控制技術(shù)的能力。

2.3 智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)

智能算法依賴的便是優(yōu)質(zhì)充足的數(shù)據(jù)、足夠復(fù)雜的學(xué)習(xí)模型與強(qiáng)大的計(jì)算能力，因此智能配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)尤為重要。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)需要具備3 個(gè)技術(shù)原理。一是數(shù)據(jù)提取，能夠從類型繁多和數(shù)量龐大的數(shù)據(jù)中，清洗掉無(wú)用的數(shù)據(jù)，并提取出具有較高價(jià)值的數(shù)據(jù)；二是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，能夠?qū)㈦s亂無(wú)章的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為適合輸入智能算法模型的數(shù)據(jù)類型，即對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行精確加工；三是數(shù)據(jù)加載，經(jīng)過(guò)加載后的數(shù)據(jù)才能存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)源系統(tǒng)，這些數(shù)據(jù)會(huì)被集成化并作為支撐智能配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的底層訓(xùn)練數(shù)據(jù)，與新數(shù)據(jù)一起，完成對(duì)算法模型的迭代訓(xùn)練[3]。

2.4 高級(jí)配電自動(dòng)化技術(shù)

傳統(tǒng)配電自動(dòng)化的主要內(nèi)容是調(diào)配用戶側(cè)、變電站和配電網(wǎng)絡(luò)的電力，調(diào)配工作較為簡(jiǎn)單，并且無(wú)法適應(yīng)復(fù)雜的配電工作。高級(jí)配電自動(dòng)化技術(shù)是智能配電網(wǎng)具備的關(guān)鍵技術(shù)，它能夠?qū)^(qū)域用電水平進(jìn)行綜合分析，優(yōu)化完善區(qū)域用電分配工作。高級(jí)配電自動(dòng)化技術(shù)包括電壓無(wú)功控制、饋線自動(dòng)化、配電網(wǎng)安全監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集以及其他的終端設(shè)備工作管理等，為運(yùn)用高級(jí)配電自動(dòng)化技術(shù)，需要事先制定規(guī)劃建設(shè)方案。首先，全方位調(diào)研區(qū)域內(nèi)的用電用戶；其次，完成配電網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建，保證數(shù)據(jù)信息的傳輸更為詳實(shí)準(zhǔn)確；再次，利用通信網(wǎng)絡(luò)極強(qiáng)的實(shí)用性，實(shí)現(xiàn)區(qū)域組網(wǎng)，確保用戶的終端設(shè)備可以直接裝置配電終端，使得信息雙向傳輸不會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)；最后，將智能電表安置在電網(wǎng)中間位置，起到信息中轉(zhuǎn)站的作用，使得高級(jí)配電自動(dòng)化技術(shù)可以充分發(fā)揮其智能控制的作用。

2.5 配電網(wǎng)仿真與模擬技術(shù)

配電網(wǎng)仿真與模擬技術(shù)是用來(lái)評(píng)估配電網(wǎng)即時(shí)狀況的技術(shù)。一般情況下，智能配電網(wǎng)想要正式使用，需要經(jīng)過(guò)數(shù)個(gè)階段的測(cè)試。然而，一些突發(fā)狀況很難用測(cè)試流程全部覆蓋，這時(shí)仿真與模擬技術(shù)便能發(fā)揮出作用，通過(guò)軟件平臺(tái)、預(yù)測(cè)技術(shù)和數(shù)學(xué)分析工具，評(píng)估配電網(wǎng)的即時(shí)狀況、安全動(dòng)態(tài)和電能負(fù)荷，盡可能地提前測(cè)試各類風(fēng)險(xiǎn)因素，幫助有關(guān)部門提前制定策略[4]。

2.6 故障電流限制技術(shù)

故障電流限制技術(shù)主要采用電力電子、高溫超導(dǎo)等技術(shù)限制短路電流，在實(shí)際使用過(guò)程中需要配合使用故障電流限制器，才能最大限度地降低短路電流的水平。由于短路電流對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)、線路及用戶設(shè)備都會(huì)造成很大影響，而智能配電網(wǎng)使用限制技術(shù)能將短路電流限制到2 倍額定電流以下，便可以保證配電網(wǎng)系統(tǒng)不會(huì)受到短路的危害，從而改變配電網(wǎng)的性能。

2.7 電動(dòng)汽車充換電技術(shù)

隨著科技的進(jìn)步和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，我國(guó)開(kāi)始在電動(dòng)汽車領(lǐng)域進(jìn)行布局，并且現(xiàn)在也有較多的車企正在研發(fā)并上線電動(dòng)汽車。電動(dòng)汽車不但綠色環(huán)保，而且具備很好的經(jīng)濟(jì)適用性。但是，對(duì)于城市配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車的充換電帶來(lái)巨大的電量負(fù)荷，智能配電網(wǎng)可以利用電動(dòng)汽車充換電技術(shù)，有效平滑電網(wǎng)負(fù)荷，良好滿足電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能需求，保證電能質(zhì)量。

2.8 高級(jí)測(cè)量系統(tǒng)技術(shù)

高級(jí)測(cè)量系統(tǒng)技術(shù)是自動(dòng)抄表技術(shù)的衍生，不僅具備自動(dòng)抄表的功能，還具備雙向通信的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)停電報(bào)告，測(cè)量網(wǎng)絡(luò)通信，自動(dòng)完成網(wǎng)絡(luò)故障的最短時(shí)間恢復(fù)等功能。最重要的是，高級(jí)測(cè)量系統(tǒng)技術(shù)可以幫助測(cè)量點(diǎn)位自動(dòng)注冊(cè)高級(jí)計(jì)量基礎(chǔ)設(shè)施（Advanced Metering Infrastructure，AMI）系統(tǒng)，與配電網(wǎng)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高度融合，優(yōu)化現(xiàn)有資源配置，大幅提高智能配電網(wǎng)的運(yùn)行效率[5]。

3 基于智能配電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)研究

3.1 對(duì)城市中心城區(qū)的配電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃

3.1.1 改造現(xiàn)有電網(wǎng)

目前，很多城市中心地區(qū)供電安全等級(jí)不符合N-1-1 安全準(zhǔn)則的要求，無(wú)法建設(shè)智能配電網(wǎng)，所以要改造城市中心區(qū)域的部分中壓配電網(wǎng)絡(luò)，使其能夠增強(qiáng)配電網(wǎng)的安全性和可靠性。

3.1.2 進(jìn)行配電自動(dòng)化建設(shè)

現(xiàn)有電網(wǎng)改造完畢后，開(kāi)始實(shí)施配電自動(dòng)化建設(shè)，包括增加電壓無(wú)功控制、饋線自動(dòng)化設(shè)施、配電網(wǎng)安全監(jiān)控設(shè)備以及其他的終端智能設(shè)備，然后進(jìn)行快速測(cè)試。如果發(fā)現(xiàn)故障，可以利用饋線自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行快速定位，然后利用自愈控制系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，并更新拓?fù)湫畔?，所有的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息需要及時(shí)的自主化上傳到遠(yuǎn)端服務(wù)器，等待調(diào)度員的及時(shí)處理。

3.1.3 更換老舊設(shè)備

為防止智能配電網(wǎng)不適配老舊設(shè)備，需要更換城市中心區(qū)域的設(shè)備，首先更換運(yùn)行年齡大于30 年的設(shè)備。這些老舊設(shè)備具有較大的配電損耗、電纜絕緣老化等缺點(diǎn)，無(wú)法進(jìn)行自動(dòng)化升級(jí)。其次，更換故障率較高的設(shè)備，減少智能配電網(wǎng)對(duì)故障的頻繁診斷和自愈處理頻率。最后，添加新式智能終端設(shè)備，并與智能配電網(wǎng)系統(tǒng)同步信息。

另外，對(duì)于上級(jí)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，也應(yīng)該更換其電源設(shè)備和電源進(jìn)線，可以采用鏈?zhǔn)浇泳€方式，形成雙側(cè)電源供電，對(duì)35 kV 變電站進(jìn)行優(yōu)化，保證供電的可靠性，增強(qiáng)負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力。

3.2 對(duì)城市外環(huán)區(qū)域的配電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃

3.2.1 改造中壓配電網(wǎng)絡(luò)

對(duì)于城市外環(huán)區(qū)域，電力供應(yīng)的可靠性更為重要，因?yàn)椴焕跈z修和維護(hù)，所以需要適度的改造中壓配電網(wǎng)絡(luò)。讓線路薄弱點(diǎn)與電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)變得緊密，提升電網(wǎng)效益，并將新的開(kāi)關(guān)站建設(shè)于電力負(fù)荷的熱點(diǎn)區(qū)域，改接線路，使得配電網(wǎng)的供電變得更加優(yōu)化[6]。

3.2.2 完善配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)

在城市中心城區(qū)對(duì)于自動(dòng)化配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的改造基礎(chǔ)上，做二次系統(tǒng)的建設(shè)完善工作，促使配電網(wǎng)的智能水平進(jìn)一步提升。城市外環(huán)區(qū)域的配電半徑更大，使得配電線路變得更長(zhǎng)，一旦發(fā)生故障，就會(huì)花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間展開(kāi)維修工作，停電時(shí)間的增加會(huì)嚴(yán)重影響居民和企業(yè)用電，因此應(yīng)該基于線路負(fù)載率和線路負(fù)荷的重要程度改造中壓配電網(wǎng)絡(luò)。例如，長(zhǎng)線路可以增加分段聯(lián)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，配電終端設(shè)備可以增加監(jiān)測(cè)和遙控的比例，使得配電網(wǎng)可以更快的定位故障，實(shí)現(xiàn)對(duì)事故的快速處理。

3.2.3 優(yōu)化分布式發(fā)電并網(wǎng)

分布式發(fā)電依靠多組靈活的發(fā)電模塊，可以實(shí)現(xiàn)電力多發(fā)任務(wù)，因此在優(yōu)化前，需要統(tǒng)計(jì)城市外環(huán)區(qū)域的所有配電網(wǎng)負(fù)荷情況，對(duì)不同的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，適當(dāng)?shù)亟尤氩煌壤姆植际侥茉?，然后?yōu)化配電網(wǎng)相應(yīng)的潮流分布，降低重載線路過(guò)高的負(fù)載率。另外，分布式發(fā)電利用的是新能源，因此當(dāng)主網(wǎng)發(fā)生供電中斷時(shí)，可以利用分布式發(fā)電運(yùn)行電源，減少停電時(shí)長(zhǎng)。

3.3 加強(qiáng)智能配電網(wǎng)對(duì)提升城市配電網(wǎng)規(guī)劃水平的策略

工作人員展開(kāi)智能配電網(wǎng)改造工作時(shí)，需要注意以下3 點(diǎn)。一是規(guī)劃設(shè)計(jì)城市電網(wǎng)主干網(wǎng)，并綜合考量分網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)，將主干網(wǎng)的配電半徑控制在合理范圍，降低線損率，主干網(wǎng)實(shí)施集中補(bǔ)償，配電網(wǎng)實(shí)施分散補(bǔ)償。二是根據(jù)城市內(nèi)部風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源的發(fā)電情況，選擇性的增加分布式發(fā)電并網(wǎng)容量，如果有部分城市區(qū)域供電負(fù)荷達(dá)到飽和狀態(tài)，可以利用分布式發(fā)電進(jìn)行有效應(yīng)對(duì)，尤其是城郊地區(qū)，使用分布式發(fā)電可以有效提升郊區(qū)的電能質(zhì)量，并且分布式發(fā)電還可以實(shí)現(xiàn)電能的回收再利用，大大節(jié)約城市用電的成本。三是根據(jù)交通情況和區(qū)域電車數(shù)量考慮電動(dòng)汽車充換電站的建設(shè)規(guī)劃，合理安排充電樁，根據(jù)當(dāng)天充電負(fù)荷的情況，實(shí)時(shí)調(diào)整充電電價(jià)。

4 結(jié) 論

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和我國(guó)居民用電需求的不斷提升，智能配電網(wǎng)在設(shè)計(jì)構(gòu)想和實(shí)踐應(yīng)用方面具備理想的技術(shù)基礎(chǔ)和需求基礎(chǔ)。智能配電網(wǎng)具有電能利用效率高、安全性能全面優(yōu)化和配電智能化等優(yōu)勢(shì)，分布式發(fā)電技術(shù)、配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)、智能配電網(wǎng)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)、配電網(wǎng)仿真與模擬技術(shù)、故障電流限制技術(shù)、電動(dòng)汽車充換電技術(shù)以及高級(jí)測(cè)量系統(tǒng)技術(shù)等在電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)方面將具有十分廣闊的應(yīng)用前景，在推動(dòng)我國(guó)城市電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)方面將發(fā)揮著不可替代的重要作用。