鄧國(guó)平，曹慧

（中國(guó)中輕國(guó)際工程有限公司，北京 100021）

近年來(lái)，基于電子技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人類已經(jīng)步入了智能化的時(shí)代，而在智能手機(jī)、智能冰箱、自動(dòng)門等智能機(jī)器給人們帶來(lái)充足生活便利的同時(shí)，電力行業(yè)也越來(lái)越呈現(xiàn)智能化的發(fā)展趨勢(shì)。其中，對(duì)于10kV電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)來(lái)說，將其進(jìn)行智能化處理不僅可實(shí)現(xiàn)對(duì)離線數(shù)據(jù)、在線數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)以及地理圖形的整合應(yīng)用，同時(shí)也能進(jìn)一步提升整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)的供電可靠性，有助于從根本上確保用戶的正常安全用電。對(duì)此，就10kV配電網(wǎng)絡(luò)智能化發(fā)展路徑進(jìn)行探索，符合當(dāng)前電力行業(yè)發(fā)展需求，值得我們給予足夠重視。

1 10kV電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)智能化的發(fā)展背景和主要意義

1．1 10kV電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展背景

從目前來(lái)看，我國(guó)電力系統(tǒng)建設(shè)多強(qiáng)調(diào)發(fā)電和輸變電系統(tǒng)建設(shè)，對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的整體重視程度并不高，這使得我國(guó)多數(shù)地區(qū)的10kV配電網(wǎng)絡(luò)在設(shè)備和技術(shù)上都存在一定缺陷，很容易影響人們的正常安全用電。在此背景下，基于人們對(duì)電網(wǎng)供電穩(wěn)定性要求的不斷提升以及國(guó)家城網(wǎng)改造政策的逐步出臺(tái)，依托于現(xiàn)代技術(shù)手段就10kV配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行智能化升級(jí)越來(lái)越成為整個(gè)電力系統(tǒng)發(fā)展過程中的關(guān)鍵一環(huán)。

1．2 10kV電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展意義

（1）有助于提升供電系統(tǒng)的整體質(zhì)量。在引入智能化系統(tǒng)監(jiān)控概念后，本身存在一定技術(shù)缺陷的10kV電力系統(tǒng)將得到進(jìn)一步的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，其中尤其是對(duì)于供電電壓變化的實(shí)時(shí)控制，不僅有助于保障配電網(wǎng)絡(luò)無(wú)功功率的平衡穩(wěn)定，同時(shí)也能大幅減少配電網(wǎng)絡(luò)中的電能損耗，有助于提升供電系統(tǒng)的整體質(zhì)量，并保障電力企業(yè)的切實(shí)利益。

（2）有助于保障電網(wǎng)用戶的切實(shí)利益。在10kV電力系統(tǒng)運(yùn)作過程中，其難免會(huì)受到外界因素而存在一定的故障隱患。對(duì)此，依托于智能化監(jiān)控系統(tǒng)，電網(wǎng)檢修人員能夠在電網(wǎng)故障時(shí)快速確定故障位置，并做好非故障區(qū)與故障區(qū)的及時(shí)隔斷，進(jìn)而一方面可有效提升電網(wǎng)檢修的效率，另一方面也能在縮短停電范圍的同時(shí)極大的就停電時(shí)間進(jìn)行控制，有助于保障電網(wǎng)用戶的切實(shí)利益。

（3）有助于改善電力人員的工作效率。對(duì)于智能化配電系統(tǒng)來(lái)說，其一方面加強(qiáng)了對(duì)于電力系統(tǒng)各線路運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，另一方面也能在故障發(fā)生時(shí)及時(shí)給予電網(wǎng)維修人員最直接的幫助，有助于減輕電網(wǎng)人員的工作壓力并實(shí)現(xiàn)改善其工作效率的根本目的。此外，在智能化監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行過程中，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)就電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，并記錄為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，這使得電力企業(yè)能夠及時(shí)調(diào)整自身發(fā)展決策，最終以此促進(jìn)電網(wǎng)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展。

2 10kV電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)智能化的應(yīng)用技術(shù)

2．1 自動(dòng)控制計(jì)量技術(shù)

在10kV電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)智能化發(fā)展過程中，自動(dòng)控制計(jì)量技術(shù)始終占有舉足輕重的地位，其中，基于10kV電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)所具有的設(shè)備多、質(zhì)量隱患高、監(jiān)控難度大等特性，自動(dòng)控制計(jì)量技術(shù)能夠依托于在線智能監(jiān)控實(shí)現(xiàn)對(duì)包括電網(wǎng)負(fù)荷、運(yùn)行電量等數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)檢測(cè)，不僅可為工作人員開展遠(yuǎn)程抄表、在線檢測(cè)等作業(yè)提供充足幫助，同時(shí)也能于提升經(jīng)濟(jì)效益、降低運(yùn)行成本、減少系統(tǒng)能耗等多個(gè)方面發(fā)揮較大作用，有助于促進(jìn)10kV電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)發(fā)展。此外，考慮到以往電力計(jì)量人工抄表方式所存在的準(zhǔn)確性問題，通過借助智能化計(jì)量裝置及設(shè)備，電力人員不再需要挨家挨戶進(jìn)行抄表，不僅人工作業(yè)所導(dǎo)致的誤差問題得以真正解決，同時(shí)也能在大幅減少企業(yè)人力成本的同時(shí)保障電力營(yíng)銷的具體效率，進(jìn)而以此以完善的計(jì)量管理體系為基礎(chǔ)確保電力企業(yè)的快速發(fā)展。例如，美國(guó)某能源公司已經(jīng)完成了自動(dòng)控制計(jì)量技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，但反觀目前大部分國(guó)內(nèi)10KV電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)智能化裝置，其雖然具備一定的數(shù)字化操作，但是電力設(shè)備并沒有達(dá)到符合預(yù)期的一致性檢查，而如果沒有通過一致性檢測(cè)就會(huì)在很大程度上降低電力系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的協(xié)調(diào)兼容性。

2．2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

所謂物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其是近年來(lái)逐漸發(fā)展的一種以RFID技術(shù)、無(wú)線傳感器技術(shù)以及定位技術(shù)為核心的數(shù)據(jù)交換技術(shù)，其中，物聯(lián)網(wǎng)在10kV電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)智能化發(fā)展過程中主要承擔(dān)“終端用電設(shè)備感知末梢”的重要角色，不僅是提升10kV智能配電系統(tǒng)準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵路徑，同時(shí)也是在智能家電、智能小區(qū)等概念發(fā)展基礎(chǔ)上推廣智能電網(wǎng)的主要手段。此外，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與自動(dòng)控制計(jì)量技術(shù)的技術(shù)融合過程中，工作人員能夠?qū)崟r(shí)就10kV配電網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，借此不僅可實(shí)現(xiàn)用電信息采集、用戶電量管理等作業(yè)的智能化發(fā)展，同時(shí)也能在物聯(lián)網(wǎng)的支持下給予電網(wǎng)用戶更加便捷的電網(wǎng)服務(wù)和更加多樣的電網(wǎng)功能。例如在國(guó)家智能化電力的配電系統(tǒng)當(dāng)中，上海部分區(qū)域的電網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)完成了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和數(shù)字信息通信的良好改造，不僅在運(yùn)行管理工作中實(shí)現(xiàn)了變電站的電力設(shè)備優(yōu)化以及智能化，同時(shí)也通過應(yīng)用智能化配電設(shè)施系統(tǒng)使得電力系統(tǒng)因網(wǎng)絡(luò)原因造成的干擾得以解決。此外，電力系統(tǒng)的智能化元件可以通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)下的電能質(zhì)量檢測(cè)，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行智能保護(hù)和控制。

2．3 智能信息處理技術(shù)

在智能信息處理技術(shù)中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、進(jìn)化算法技術(shù)、模糊理論技術(shù)均十分符合電網(wǎng)監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集的具體需求，其中，通過將智能信息處理技術(shù)引入10kV智能配電網(wǎng)絡(luò)，工作人員可以隨時(shí)在線就系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，不僅可實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)潛在故障隱患的事先預(yù)估，同時(shí)也能通過系統(tǒng)的電網(wǎng)檢測(cè)及時(shí)調(diào)整企業(yè)的營(yíng)銷策略，有助于在給予電網(wǎng)用戶最便捷供電服務(wù)的基礎(chǔ)上保障企業(yè)效益的進(jìn)一步改善。例如在北京某小區(qū)的智能電網(wǎng)配置工程中，已經(jīng)初步完成了智能電網(wǎng)的自動(dòng)化配置和運(yùn)行試點(diǎn)工作，對(duì)配網(wǎng)工作進(jìn)行了很好的調(diào)試，完成了國(guó)家電網(wǎng)的安全檢驗(yàn)，并且在各種智能電力小區(qū)配置過程中，試點(diǎn)的信息采集工作已經(jīng)逐漸開始提升。此外，智能電網(wǎng)已經(jīng)開始集成到戶，電梯走廊等照明單計(jì)的智能化供電配置，并且能夠在保證智能電網(wǎng)安全的前提下，實(shí)現(xiàn)高效電力配比。

3 10kV電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)智能化的發(fā)展策略

3．1 設(shè)備開關(guān)智能化

在10kV電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備開關(guān)不僅承擔(dān)著數(shù)據(jù)控制及采集的重要作用，同時(shí)也是不同電網(wǎng)設(shè)備形成電網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵樞紐，因此，為滿足10kV電力系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)的智能化發(fā)展需求，應(yīng)遵循以下原則就設(shè)備開關(guān)進(jìn)行優(yōu)化。首先，考慮到設(shè)備開關(guān)是控制電力系統(tǒng)各種操作的核心部件，因此優(yōu)化后的設(shè)備開關(guān)應(yīng)兼具手動(dòng)與電動(dòng)兩種控制方式，即在電力系統(tǒng)無(wú)人控制時(shí)，系統(tǒng)也同樣能根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行情況來(lái)控制設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)，智能設(shè)備開關(guān)應(yīng)與電網(wǎng)在線監(jiān)控系統(tǒng)形成緊密的控制聯(lián)系，應(yīng)能夠在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)由系統(tǒng)自主控制來(lái)降低電網(wǎng)的故障損失，進(jìn)而保障電網(wǎng)用戶的切實(shí)利益；其次，為確保電網(wǎng)維修人員能夠在電網(wǎng)故障發(fā)生時(shí)第一時(shí)間確定故障位置并予以維修，在設(shè)計(jì)設(shè)備開關(guān)狀態(tài)信號(hào)時(shí)，應(yīng)設(shè)有一定的刀閘信號(hào)和開發(fā)分合信號(hào)，即在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)以信號(hào)方式警告工作人員，并告知其最準(zhǔn)確的故障位置；再次，基于現(xiàn)階段電網(wǎng)用戶對(duì)于10kV電力系統(tǒng)穩(wěn)定性要求的逐步提升，于質(zhì)量層面設(shè)備開關(guān)不僅應(yīng)盡量采用48V或24V的直流電源，同時(shí)也應(yīng)在具有良好絕緣性能的基礎(chǔ)上盡可能將運(yùn)轉(zhuǎn)功耗控制到最低水準(zhǔn)，進(jìn)而以此有效提升電網(wǎng)控制的安全性和準(zhǔn)確性，并規(guī)避各種開關(guān)故障所致的電網(wǎng)事故；最后，針對(duì)集電流、電壓互感器為一體的設(shè)備開關(guān)，其一般應(yīng)采用50～100V的電壓互感器容量，同時(shí)為了保障電流互感器的穩(wěn)定運(yùn)行，通常情況下應(yīng)配以三相電流互感器進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3．2 配電系統(tǒng)智能化

于軟件層面，考慮到10kV配電網(wǎng)絡(luò)涉及設(shè)備數(shù)量較多，因此一般不能將信息量及數(shù)據(jù)量全部交由10kV配網(wǎng)主站接收，以免造成嚴(yán)重的信息擁擠問題。對(duì)此，需采用分層處理的方式將整個(gè)智能配電系統(tǒng)劃分為主站層、分站層、子站層以及終端層，并形成圖1的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中1、2、3、4分別代表配調(diào)中心、分中心、子站和終端。首先，針對(duì)主站層和分站層，其多由工作站、前置服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備微機(jī)構(gòu)成，而不同的工作站會(huì)承擔(dān)不同的電網(wǎng)控制任務(wù)，再加上DTU、TTU以及FTU等多種終端信息的實(shí)時(shí)控制，工作人員能夠在SCADA系統(tǒng)的幫助下就10kV配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)分析，并以此確保電網(wǎng)始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)；其次，針對(duì)子站層，PC數(shù)據(jù)采集服務(wù)器是其主要構(gòu)成部件，而借助電纜、光纖網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)傳輸手段，子站層能夠不間斷就自身監(jiān)測(cè)到的電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳遞至分站層和主站層，進(jìn)而在完善的通信網(wǎng)絡(luò)體系下發(fā)揮較強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換作用；最后，針對(duì)終端層，包括DTU、TTU、FTU在內(nèi)終端單元是終端層的主要構(gòu)成，其中，TTU多以GPRS或CDMA通信方式與主站層和分站層進(jìn)行溝通，DTU和FTU多以光纖環(huán)網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)系。

圖1 10kV配電網(wǎng)絡(luò)智能化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，本文針對(duì)10kV配電網(wǎng)絡(luò)智能系統(tǒng)，詳細(xì)闡述了其主要系統(tǒng)技術(shù)和具體構(gòu)成方式，其中，基于現(xiàn)階段愈發(fā)重要的智能配電網(wǎng)絡(luò)，電力企業(yè)需在進(jìn)一步創(chuàng)新系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上不斷構(gòu)建完善的電網(wǎng)巡檢、維護(hù)機(jī)制，進(jìn)而在配合智能電網(wǎng)檢測(cè)的同時(shí)保障電網(wǎng)的正常運(yùn)行，并以此促進(jìn)電力企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。