智能配電系統(tǒng)的關鍵技術(shù)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

摘要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，配電要求也在不斷提高，智能配電系統(tǒng)中的關鍵技術(shù)直接影響著用戶的生產(chǎn)生活，兩者之間的關系非常密切。本文就智能配電系統(tǒng)的關鍵技術(shù)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行了簡要的分析，其中包括硬件電路、三相不平衡試驗、啟動試驗等，從而提高智能配電系統(tǒng)的實際應用性能。

關鍵詞：智能配電系統(tǒng);關鍵技術(shù);系統(tǒng)結(jié)構(gòu);分析

受各方面因素的影響，我國的配電網(wǎng)事業(yè)起步比較晚，明顯滯后于發(fā)電以及輸電行業(yè)，難以滿足社會發(fā)展的客觀需求。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，目前我國90%以上的停電事故均是因為配電系統(tǒng)的落后而造成的，通常情況下，電力資源在長距離輸送的過程當中，必定會出現(xiàn)一定程度的電力自損，這與能量守恒原則相符，然而由于配電系統(tǒng)的落后，導致電力資源在在輸送的過程當中，損耗量增加了三分之一，造成極大的資源浪費。自2000年以來，智能電網(wǎng)便受到了社會各界人士的廣泛關注，而智能電網(wǎng)當中最為重要的組成部分就是智能配電系統(tǒng)(SDG)，與傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)相比較，智能配電系統(tǒng)具有高度智能化、人性化等優(yōu)點，是我國建設全面智能電網(wǎng)的核心因素之一。

1 智能配電網(wǎng)的基本概念

智能配電網(wǎng)是實現(xiàn)智能配電，規(guī)避停電事故，提高電力資源利用效率的重要組成部分之一，當前我國的智能配電網(wǎng)整體而言尚處于較低的水平線上。智能配電網(wǎng)是基于自動化配電技術(shù)的尖端配電技術(shù)設備，集測量、控制、傳感、現(xiàn)代網(wǎng)絡等新型技術(shù)于一體，無論是開關設備，還是終端設備都具備著高度的智能化，搭配雙向通信網(wǎng)絡與堅強電網(wǎng)合并運行，整體的安全性能更加優(yōu)良，運行效率更加理想。除此之外，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)質(zhì)支持單一式電源接入，智能配電網(wǎng)則支持分布式電源 (DER)接入，根據(jù)用戶的用電高峰時段分布情況，為用戶提供擇時用電服務，加強用戶與配電網(wǎng)之間的互動，具有高度的實際應用價值。

2 智能配電系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

智能配電系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可劃分為兩大部分，第一部分是內(nèi)部系統(tǒng)，也是核心系統(tǒng)，重要由3大分系統(tǒng)組成，分別是：配電主站系統(tǒng)、配電子站系統(tǒng)、通信系統(tǒng)，其中配電主站系統(tǒng)對配電子站系統(tǒng)、通信系統(tǒng)擁有絕對的指揮功能;第二部分是外部系統(tǒng)，主要由七大分系統(tǒng)組成，分別是：營銷管理系統(tǒng)、上級調(diào)度自動化系統(tǒng)、負荷管理系統(tǒng)、配變采集與監(jiān)測系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、企業(yè)資源管理系統(tǒng)、故障報修系統(tǒng)。一般而言，智能配電系統(tǒng)的主要應用價值是分析電網(wǎng)、實現(xiàn)智能配電以及饋線自動化，其中主要依賴通信系統(tǒng)的智能化通信手段，當配電網(wǎng)發(fā)生嚴重故障時，可以及時在故障區(qū)與非故障區(qū)建立反感染區(qū)域，切斷故障區(qū)與非故障區(qū)直接的聯(lián)系導線，保證非故障區(qū)的供電不受影響。同時將區(qū)域內(nèi)的配電信息加以整合，聯(lián)系外部系統(tǒng)，共同搭建更加完整的配網(wǎng)系統(tǒng)。同時，智能配電系統(tǒng)支持分布式電源接入，具有較強的自愈功能。配電智能化系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

智能配電網(wǎng)是集各種新型配電技術(shù)于一身的配電網(wǎng)，與傳統(tǒng)的配電網(wǎng)相比，配電性能有了非常大的提升。配電自動化(DA)與智能配電網(wǎng)(SDG)存在著很大的相似之處，然而就整體而言，智能配電網(wǎng)的實際應用價值更高，技術(shù)內(nèi)容也更加豐富，智能配電網(wǎng)是在配電自動化的基礎上對凡是涉及配電系統(tǒng)一次與二次的全部配電技術(shù)加以整合，整體的配電效果更為理想。配電自動化(DA)與智能配電網(wǎng)(SDG)的結(jié)構(gòu)關系見如圖2所示。

2.1 配電主站系統(tǒng)

智能化配電主站系統(tǒng)具有高安全性、高效率等特點，受國家強制標準的管理。其軟件與硬件的選擇需要遵循地區(qū)的實際情況，如配電網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)、供電企業(yè)的需求等內(nèi)容，在地區(qū)內(nèi)的配電自動化應用、基礎比較差的情況下，軟硬件系統(tǒng)的配置要求也需要相對降低。通常情況下，配電主站系統(tǒng)的主要功能包括兩個方面，第一個方面是調(diào)度配電，及時根據(jù)地區(qū)內(nèi)電力用戶的實際用電需求，包括用電高峰期等情況，合理調(diào)度配電，在保證電力資源得到最大限度的利用的同時，滿足用戶的用電需求，調(diào)度配電是配電主站系統(tǒng)的核心功能。第二個方面是電網(wǎng)分析應用，即是在配電網(wǎng)正常運行的情況下，就整個系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)完備情況進行分析，從而實現(xiàn)配電主站系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的互聯(lián)，以綜合數(shù)據(jù)平臺為載體，實現(xiàn)信息交換，電網(wǎng)分析應用屬于配電主站系統(tǒng)的次要功能，只有當調(diào)度配電(SCADA)正常的情況下，電網(wǎng)分析應用功能才具備存在的意義。

2.2 配電子站系統(tǒng)

配電子站系統(tǒng)是由配電主站系統(tǒng)衍生而來的，其整體結(jié)構(gòu)采取模塊化設計，穩(wěn)定性高，可靠性強，并且由于其具有相對的獨立性，因此在出現(xiàn)故障的時候，維修的難度相對于母站而言要小得多。根據(jù)《城市配電網(wǎng)技術(shù)導則》的具體要求，配電子站系統(tǒng)需要同時滿足不同接線方式的所有要求，在隔離故障方面需要保持相對的獨立性，維持固定地區(qū)的供電正常，而在恢復供電的方面，則需要充分展示互聯(lián)性，在同一方案的指導下，恢復故障地區(qū)的供電。一般而言，配電子站系統(tǒng)可分為兩個部分，分別是：監(jiān)控功能型子站與通信匯集型子站，監(jiān)控功能型子站負責監(jiān)控配電網(wǎng)的運行情況，對故障及時作出預警，通信匯集型子站可以看成通信網(wǎng)絡的中轉(zhuǎn)站，收集配電網(wǎng)運行的詳細參數(shù)，加以整合傳輸至控制終端。

2.3 通信系統(tǒng)

首先，建設配電通信網(wǎng)絡，在建設的過程當中，需要將用戶用電信息、配電自動化、配電計量等情況納入考慮的范圍，提高配電通信網(wǎng)絡的利用效率，合理設計配電通信網(wǎng)絡的整體架構(gòu)。在智能配電系統(tǒng)當中，各級通信網(wǎng)絡層級非常明顯，各自的功能也存在著較大的區(qū)別，如配電主站系統(tǒng)與配電子站系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡是骨干通信系統(tǒng)層，而配電子站系統(tǒng)之間的則為接入層，其重要性與具體作用均不如骨干通信系統(tǒng)層。傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)采用的都是采用公網(wǎng)通信，公網(wǎng)通信方式的安全性能比較低，容易遭受入侵。筆者建議無論是骨干通信系統(tǒng)層，還是接入通信系統(tǒng)層，都必須采用專網(wǎng)通信，在對饋線自動化要求特別高的地區(qū)，可以采取光纖專網(wǎng)通信，保證通信安全。具體的通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3 智能配電系統(tǒng)的關鍵技術(shù)分析

3.1 分布式發(fā)電技術(shù)和DG技術(shù)

分布式發(fā)電技術(shù)是在分布式電源的基礎上產(chǎn)生的，傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)只支持單一式接入，而智能配電系統(tǒng)則可以支持分布式接入方式。連接到配電網(wǎng)的小容量發(fā)電機或儲能裝置，具有多種接入方式的即是分布式發(fā)電。分布式發(fā)電技術(shù)對智能配電系統(tǒng)的影響非常大，換言之，智能配電網(wǎng)的容量很大程度上取決于分布式發(fā)電技術(shù)的水平，然而分布式發(fā)電技術(shù)容易受到外界因素的制約，比如非輻射性潮流、短路容量等問題，且在孤島情況下的運行能力明顯難以為繼?；诖耍覈悄芘潆娤到y(tǒng)的分布式發(fā)電技術(shù)，關鍵在于提升其抗非輻射性潮流的性能。DG技術(shù)即是微網(wǎng)技術(shù)，微網(wǎng)技術(shù)是相對獨立的技術(shù)，及產(chǎn)能與儲能于一體，允許接入可再生能源，通常情況下，微網(wǎng)技術(shù)與分布式發(fā)電技術(shù)時相伴存在，共同運行的，微網(wǎng)技術(shù)通過自身的儲能優(yōu)勢，一定程度上可以提升分布式發(fā)電技術(shù)的抗非輻射性潮流性能。

3.2 電子測量技術(shù)

電子測量技術(shù)(AMI技術(shù))，是實現(xiàn)配電系統(tǒng)信息化和數(shù)字化的重要基礎條件之一，其主要的實現(xiàn)載體是進量測和通信技術(shù)的配電系統(tǒng)高級量測體系(AMI)。電子測量技術(shù)的組成部分包括：數(shù)據(jù)收集單元、計量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、回程傳輸單元、智能表計等構(gòu)件，簡而言之，AMI技術(shù)是從人工抄表的基礎上進化而來的，更好地實現(xiàn)了用戶與供電企業(yè)之間的雙向溝通，一則用戶可以實時了解到自身的電力消費情況，二則供電企業(yè)可以直接向用戶發(fā)送電價信號，獲悉用戶的用電信息，隨后通過MDMS系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分析，測量效率與精確度都比較理想。

3.3 自愈控制技術(shù)

智能配電系統(tǒng)的運行環(huán)境相對封閉，在有利于接入分布式電源的同時，如果智能配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，人工維修的難度比較大。而智能化配電系統(tǒng)則是在靈活、可靠、高效的配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)當中，利用先進的數(shù)學和控制理論，在系統(tǒng)的內(nèi)部劃定檢修維護區(qū)，當故障發(fā)生的時候，利用數(shù)學控制理論計算出故障發(fā)生的具體區(qū)域以及可造成供電停止的區(qū)域范圍，自行加以判別，隨后在此基礎上完成自愈，省卻了人工維護的步驟，節(jié)約人力資源。自愈控制技術(shù)的運行指標包括穩(wěn)定性評價、經(jīng)濟評價、電能量評價、用戶服評價等方面，需要注意的是，智能配電系統(tǒng)的自愈控制技術(shù)并非完全智能化，需要在隱預測的基礎上，根據(jù)地區(qū)的實際情況執(zhí)行相應的自愈控制技術(shù)方案，從而達到預期的自愈控制目標。

4 結(jié)束語

綜上所述，智能化配電網(wǎng)有利于根據(jù)地區(qū)的電力資源的不同而合理調(diào)配電力，保證電力資源的利用效率達到最大化，然而目前我國的智能化配電網(wǎng)發(fā)展水平尚處于提升的階段，自動化程度不足，用戶與電網(wǎng)之間的互動性有限。智能化配電系統(tǒng)是整個智能化配電網(wǎng)中的重要組成部分，只有在明確其內(nèi)部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的情況下，充分發(fā)揮其技術(shù)特點，才能促進我國智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。