艾福洲，蔡 超，孟慶智，楊 思

（1.國網(wǎng)湖北省電力有限公司，湖北 武漢 430000；2.山東省煙臺市東方電子股份有限公司，山東 煙臺 264010）

為減少電力系統(tǒng)的大面積停電事故、人身傷亡事故、重特大設(shè)備事故及后續(xù)新能源接入，提升供電可靠率和綜合供電電能質(zhì)量，需要建設(shè)智能臺區(qū)，更好地適應(yīng)分布式能源、儲能、交互式用能設(shè)施等大規(guī)模并網(wǎng)接入的需要[1]。

所謂智能臺區(qū)，就是使臺區(qū)智能化，實現(xiàn)操作自動化、生產(chǎn)管理信息化、用戶管理互動化和信息發(fā)布可視化，通過對臺區(qū)配網(wǎng)的自動化改造建設(shè)，實現(xiàn)對整個低壓配網(wǎng)設(shè)備的全面感知和精細化管理[2]。依托臺區(qū)就地化決策和云端協(xié)同機制，助推被動搶修到主動運維模式變革，提升設(shè)備管理效率，提升供電服務(wù)能力，加強供電服務(wù)保障。

本文根據(jù)智能臺區(qū)用能建設(shè)需求，及臺區(qū)智慧用能建設(shè)原則，構(gòu)建兩種臺區(qū)智慧用能建設(shè)方案，并為其配套設(shè)置綜合管理系統(tǒng)，實現(xiàn)配電網(wǎng)全智能化，做好從用好電到用好能的服務(wù)轉(zhuǎn)變，加快配電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐。

1 臺區(qū)智慧用能系統(tǒng)

1.1 臺區(qū)智慧用能建設(shè)需求

臺區(qū)點多面廣，周邊環(huán)境復(fù)雜，是配電網(wǎng)管理的難點和重點。隨著用戶對供電可靠性和供電維保要求的提高及電力公司改革政策的逐步推進和落實，用能需求的多樣化，主要包括：

實現(xiàn)對眾多分散的臺區(qū)進行遠程監(jiān)測和集中運維管理，做到運維管理規(guī)范化，提升臺區(qū)管理水平；

打通從臺區(qū)到終端用戶的用電圖譜，支持用戶側(cè)綜合能源用能信息監(jiān)測，實現(xiàn)配用電系統(tǒng)運行情況的深度掌控；

針對停電、短路、過負荷等異常工況，系統(tǒng)能夠迅速分析異常范圍及異常工況原因，制定異常工況恢復(fù)輔助決策，實現(xiàn)故障快速恢復(fù)，提升用戶用能體驗；

支持停電率、負載率線損等配用電關(guān)鍵指標的核算分析，實現(xiàn)臺區(qū)側(cè)及用戶側(cè)用能變化趨勢清晰明了，為臺區(qū)運維、改造及用戶側(cè)用能行為優(yōu)化提供依據(jù)；

基于Web網(wǎng)站及移動APP等信息化技術(shù)，提供報警推送、運維計劃推送及地圖導(dǎo)航等便捷服務(wù)，提升運維效率，降低運維成本[3]。

1.2 臺區(qū)智慧用能建設(shè)原則

1.2.1 先進性

以臺區(qū)側(cè)及用戶側(cè)配用電系統(tǒng)實時運行數(shù)據(jù)不間斷采集為基礎(chǔ)，結(jié)合形象化展示和多種信息化手段，實現(xiàn)臺區(qū)智能運維管理，大幅提升運維效率。

1.2.2 開放性

軟硬件平臺具有良好的開放性和廣泛的適應(yīng)性，應(yīng)用功能模塊均應(yīng)基于相關(guān)國際、國家、行業(yè)及企業(yè)標準開發(fā)，支持模塊或子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)和功能交互，系統(tǒng)規(guī)模和功能可按需擴展[4]。

1.2.3 可靠性

建設(shè)時充分考慮可靠性要求，通過關(guān)鍵硬件設(shè)備及軟件采用冗余配置、集群、虛擬化、容災(zāi)備用等技術(shù)手段，消除單點故障，確保不因部分軟硬件故障而影響系統(tǒng)功能的正常運行。

1.2.4 安全性

遵循信息系統(tǒng)安全等級保護及電力二次系統(tǒng)安全防護相關(guān)標準、規(guī)范的要求。系統(tǒng)在運行過程中應(yīng)不影響電力系統(tǒng)的安全性，不因系統(tǒng)本身的故障或錯誤導(dǎo)致電網(wǎng)安全事故。

1.2.5 易用性

提供方便易用的操作、維護和管理界面，系統(tǒng)功能組織合理、界面美觀易懂、操作方便快捷。使用人員無需經(jīng)過復(fù)雜的培訓(xùn)即可掌握并使用此系統(tǒng)。

1.2.6 經(jīng)濟性

立足于實際、因地制宜，根據(jù)需求做到一地一方案，合理部署實施，達到投資少、見效快的目的。

2 系統(tǒng)構(gòu)架建設(shè)方案

按照以上臺區(qū)智慧用能建設(shè)原則，提出2種建設(shè)方案。一種為移動平臺接入方式，另一種為物聯(lián)網(wǎng)平臺方式。

2.1 方案一：移動平臺接入方式

移動平臺接入方式的智能臺區(qū)建設(shè)方案如圖1所示。

圖1 方案一系統(tǒng)架構(gòu)

智能終端通過安全接入?yún)^(qū)接入1區(qū)配網(wǎng)主站，將終端采集的三相電流、三相電壓、有功、無功、功率因數(shù)、終端告警、分支回路停復(fù)電信號、表計停復(fù)電信息等數(shù)據(jù)同步至臺區(qū)配網(wǎng)主站。

智能臺區(qū)Web應(yīng)用部署在安全臺區(qū)，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)從臺區(qū)配網(wǎng)主站獲取。

智能臺區(qū)APP應(yīng)用部署在移動接入?yún)^(qū)，與部署千臺區(qū)Web系統(tǒng)實現(xiàn)各低壓專題信息共享和互聯(lián)互通。

2.2 方案二：物聯(lián)網(wǎng)平臺方式

物聯(lián)網(wǎng)平臺方式的智能臺區(qū)建設(shè)方案如圖2所示。

圖2 方案二系統(tǒng)架構(gòu)

智能終端通過云端物聯(lián)網(wǎng)平臺接入Ⅰ區(qū)配網(wǎng)主站，主站將終端采集的三相電流、三相電壓、有功、無功、功率因數(shù)、終端告警、分支回路停復(fù)電信號、表計停復(fù)電信息等數(shù)據(jù)同步至臺區(qū)主站。

智能臺區(qū)Web應(yīng)用部署在云端，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)從臺區(qū)配網(wǎng)主站獲取。

智能臺區(qū)APP應(yīng)用部署在云端，與智能臺區(qū)Web系統(tǒng)實現(xiàn)各低壓專題信息共享和互聯(lián)互通。

2.3 綜合管理系統(tǒng)

本文為上述臺區(qū)智慧用能建設(shè)方案構(gòu)建了綜合管理系統(tǒng)，其硬件體系包括智能電網(wǎng)自愈系統(tǒng)、臺區(qū)SCADA服務(wù)器、無功電壓智能監(jiān)控系統(tǒng)、電能質(zhì)量管理系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)EMS等，其中，臺區(qū)SCADA系統(tǒng)是本系統(tǒng)的核心，其他系統(tǒng)通過主計算機連接。系統(tǒng)具體構(gòu)架如圖3所示。智能綜合管理系統(tǒng)由主站層（站控層）、通信層（中間層）、間隔層（現(xiàn)場監(jiān)控層）三部分組成。

圖3 智能綜合管理系統(tǒng)架構(gòu)

3 臺區(qū)智能化的優(yōu)點

本文所提出智能臺區(qū)打通了傳感器及各系統(tǒng)間的壁壘，實現(xiàn)真正全面的“智能化”；本系統(tǒng)結(jié)合智能抄表與負荷控制，可以杜絕竊電行為，提高資產(chǎn)利用率。

通過臺區(qū)的智能化系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多種全新的功能，比如安全有效地實現(xiàn)運維平臺的全景監(jiān)視；故障分析如三相不平衡調(diào)節(jié)、電壓調(diào)節(jié)、功率因數(shù)控制、超限重過載分析等；對網(wǎng)損的實時分析和處理（防竊電、發(fā)現(xiàn)運行效率低的電氣設(shè)備或其他運行問題），實現(xiàn)線損管理。臺區(qū)中的分散式電容器/電抗器的控制也能更加協(xié)調(diào)，從而提高供電可靠性，提升電能質(zhì)量并降低損耗[5]。

人員管控的智能化可以確保人員及操作安全。隨著智能設(shè)備的增多及傳感器的普及，技術(shù)人員維護自動化系統(tǒng)的難度大大增加。通過智能配電房的建設(shè)，不但可以節(jié)約巡檢人力，更將以技術(shù)手段協(xié)助運維人員輕松地管控自動化系統(tǒng)。

通過源、網(wǎng)、荷、儲協(xié)同配合，充分利用光伏、充電樁和儲能之間的相互協(xié)同[6]，利用儲能裝置有效地抑制配電網(wǎng)波動，包括配電網(wǎng)功率需求調(diào)整，功率控制間歇性波動，負荷波動和故障擾動等，在通過響應(yīng)較慢的功率控制和減載控制來維持本地功率平衡時，可促進分布式能源的就地消納，同時能增強電網(wǎng)的主動和自愈控制能力，并提高電網(wǎng)的故障承受能力。

4 結(jié)論

本文在智能電網(wǎng)升級的基礎(chǔ)上，提出了臺區(qū)智慧用能的兩個建設(shè)方案。站區(qū)智能化可以適應(yīng)和提高電力用戶的運行管理水平。成功實施后，配電網(wǎng)的所有節(jié)點與傳輸站之間將進行雙向信息通信。智能監(jiān)控設(shè)備能夠很好地集成監(jiān)控、測量、分析和控制功能。采用先進的技術(shù)、設(shè)計方法和高性價比的元件，使臺區(qū)集成的智慧用能方案可靠且成本效益高。

智能臺區(qū)可實現(xiàn)綜合監(jiān)控和保護，降低故障發(fā)生的可能性，協(xié)助日常檢查和維護，減少故障時間；還可以增強抵御外部風險的能力。

面對新的挑戰(zhàn)，臺區(qū)智慧用能不僅可以提升電網(wǎng)設(shè)備運行的可靠性，同時使得電能輸配環(huán)節(jié)更加高效、經(jīng)濟、清潔、互動，適應(yīng)社會經(jīng)濟的快速發(fā)展。