國網(wǎng)江蘇省電力有限公司蘇州市相城區(qū)供電分公司 趙蘇虹 戴寧迎

1 引言

在科技發(fā)展不斷進(jìn)步的今天，人們?cè)絹碓蕉嗟仃P(guān)心和重視智能城市的發(fā)展，對(duì)信息化建設(shè)成果也提出了新的要求。發(fā)展智能配網(wǎng)技術(shù)是智能城市建設(shè)的重要內(nèi)容。

2 智能配網(wǎng)技術(shù)的概述

智能配網(wǎng)技術(shù)是一種集信息與通信技術(shù)、先進(jìn)傳感技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)、先進(jìn)的電力工程技術(shù)于一體的新型輸配電系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)中，智能配網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用最廣泛。與常規(guī)的配網(wǎng)技術(shù)相比，智能配網(wǎng)技術(shù)具有更高的安全性、更好的自愈性、更高的資源利用率以及更高的電能質(zhì)量，可以通過大規(guī)模接入分布式能源，與客戶進(jìn)行交互，可以對(duì)配網(wǎng)技術(shù)以及設(shè)備進(jìn)行可視化的管理[1]。在智能配網(wǎng)建設(shè)中，要對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)著重發(fā)展，進(jìn)一步提高能源利用率，提升電力供應(yīng)質(zhì)量，保證供電穩(wěn)定性。智能配網(wǎng)技術(shù)是構(gòu)建智能電網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一般針對(duì)電力系統(tǒng)中負(fù)責(zé)電能分配的網(wǎng)絡(luò)。從目前來看，國內(nèi)配網(wǎng)技術(shù)均為35kV 以下的電網(wǎng)[2]。

3 智能城市建設(shè)中智能配網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用問題

3.1 智能配網(wǎng)建設(shè)重視程度不夠

在國內(nèi)許多城市中，對(duì)于智能配網(wǎng)的建設(shè)并沒有給予足夠的關(guān)注，投資方面不足，規(guī)劃、設(shè)計(jì)方面較為滯后，配網(wǎng)的設(shè)備等級(jí)偏高，對(duì)其進(jìn)行的管理也缺乏足夠的技術(shù)支撐。且多以手動(dòng)為主，電動(dòng)為輔助的斷路器操作方式，如柱上刀閘、接地刀閘等均屬于手動(dòng)操作，很難以達(dá)到遠(yuǎn)程控制。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，僅有6.7%的配網(wǎng)能夠達(dá)到自動(dòng)化程度[3]。

在一些經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)滯后的城市和區(qū)域，設(shè)備基本為手動(dòng)操作，配網(wǎng)設(shè)備的工作條件苛刻，電控操作結(jié)構(gòu)為敞開式，很可能會(huì)出現(xiàn)氧化的情況，甚至?xí)霈F(xiàn)機(jī)構(gòu)卡塞等問題。

3.2 智能配網(wǎng)通信平臺(tái)發(fā)展不完善

我國的配網(wǎng)中出現(xiàn)了大量的、沒有規(guī)律可循的情況，這就要求科學(xué)合理地配置配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備的控制終端，根據(jù)需求配置與采集控制終端相適應(yīng)的配置參數(shù)，達(dá)到終端設(shè)備與智能配網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)和通訊的目標(biāo)。GPRS 等無線通信方式，或光纖等有線通信方式，基本構(gòu)成了終端采集的主要通信方式。這種方法不能滿足配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的需要。若將各種方法組合在一起，將提高通道建設(shè)和管理的難度，不利于智能城市的建設(shè)與發(fā)展。

3.3 智能配網(wǎng)電源的配置過于復(fù)雜

在出現(xiàn)故障時(shí)，智能配網(wǎng)技術(shù)能夠迅速、精確地對(duì)故障地區(qū)進(jìn)行位置的確定，利用遠(yuǎn)程控制方式，迅速排除障礙，確保供電，這就需要在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置一定的終端設(shè)備，并為其提供工作電源，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路信息的實(shí)時(shí)收集。在當(dāng)前的配網(wǎng)系統(tǒng)中，一旦發(fā)生斷電，則配網(wǎng)系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和通信系統(tǒng)都會(huì)掉電，只能通過安裝蓄電池或者充電器的方法，才能夠確保終端設(shè)備能夠繼續(xù)工作，這將提高后續(xù)維修難度，減弱了主站的作用。

3.4 缺乏科學(xué)的管理方法

要使智能配網(wǎng)的使用效果得到最大程度的體現(xiàn)，就要求電力企業(yè)在滿足地方用電需求的前提下，做好配網(wǎng)的運(yùn)營和管理。然而，有些供電公司在進(jìn)行供電運(yùn)作時(shí)，仍然面臨著配網(wǎng)管理不夠科學(xué)的問題，不能在電網(wǎng)的運(yùn)作中達(dá)到最優(yōu)的分配，造成了電能損耗嚴(yán)重、電網(wǎng)負(fù)荷過高和用電事故頻發(fā)等問題，這些問題對(duì)廣大的客戶的用電要求造成了很大的沖擊，給電網(wǎng)的后續(xù)維護(hù)工作造成了很大的負(fù)擔(dān)[4]。

4 智慧城市建設(shè)中智能配網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

4.1 分布式智能技術(shù)

在目前的情況下，配網(wǎng)的控制方式以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的隔離和轉(zhuǎn)供為主，但是，這樣的控制方式過分依賴通訊通道和主站，不能對(duì)其進(jìn)行有效的控制。而且，傳統(tǒng)的分段器與重合器方案，不能依靠通道進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送。對(duì)這種情況，使用分布式智能技術(shù)可以彌補(bǔ)常規(guī)錯(cuò)誤，可以提高故障隔離的自動(dòng)化程度，保證了負(fù)荷的高度自動(dòng)化的轉(zhuǎn)供，在實(shí)際應(yīng)用中，分布式智能技術(shù)具備一定的安全性和穩(wěn)定性，即使不借助通訊信道、主站等，也可以盡可能地完成數(shù)據(jù)的傳遞，還可以提高數(shù)據(jù)的傳遞效率。分布式智能技術(shù)可以為多電源電力系統(tǒng)的運(yùn)作提供便利，在通信通路出現(xiàn)問題時(shí)，可以對(duì)某些特定缺陷，如短路故障等進(jìn)行分離，依托電源進(jìn)行轉(zhuǎn)供電，使故障部分盡快恢復(fù)到正常的供電狀態(tài)。并通過遠(yuǎn)程自動(dòng)化技術(shù)，使故障得到更加高效、快速、準(zhǔn)確地分析、解決和處理，滿足了各種用戶的服務(wù)要求。

當(dāng)配網(wǎng)系統(tǒng)中的某一部分發(fā)生故障時(shí)，智能開關(guān)可以利用通信系統(tǒng)來進(jìn)行判斷和辨識(shí)故障，進(jìn)而有效地切斷和分離故障，而其他的非故障區(qū)則可以繼續(xù)正常工作，并對(duì)故障的影響范圍進(jìn)行控制。這種方法一般適用于對(duì)平面桁架網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的故障診斷。智能分布式配電終端的檢測(cè)試驗(yàn)方法、裝置以及流程如圖1所示。

圖1 智能分布式配電終端的檢測(cè)試驗(yàn)方法、裝置以及流程

4.2 提升信息的處理能力

采用先進(jìn)的智能配網(wǎng)技術(shù)，將寬帶無線技術(shù)和光通訊技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，充分利用先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高寬帶技術(shù)的部署靈活性，提高光通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在互相支撐的條件下，根據(jù)系統(tǒng)的級(jí)別和性質(zhì)，優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用模式。在智能配網(wǎng)技術(shù)的具體應(yīng)用中，可以結(jié)合聯(lián)絡(luò)開關(guān)、遙控操作等，展開對(duì)系統(tǒng)的全面的分析與協(xié)同，并將光纖通訊技術(shù)方式、線路故障處理方式等進(jìn)行有效的控制，在能量合理收集的前提下，進(jìn)行無線通信的合理處理，在實(shí)時(shí)處理的條件下，要對(duì)數(shù)據(jù)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的處理，采用科學(xué)的采集方式進(jìn)行處理。

4.3 鞏固配網(wǎng)智能化水平

配網(wǎng)和上級(jí)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)是由兩種方法來生成的：一種是遠(yuǎn)程終端模式，盡管其成本較低，但其網(wǎng)絡(luò)通信流量很大，同時(shí)其穩(wěn)定性也很差；另外一種是廣域分布式收集模式，其整個(gè)配網(wǎng)的調(diào)度主站系統(tǒng)都是單獨(dú)的，具有較好的實(shí)時(shí)性，并能與上面的調(diào)度系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合。在國內(nèi)，為了實(shí)現(xiàn)智能配網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用，需要重視網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究，并將其應(yīng)用到大規(guī)模的分布式數(shù)據(jù)收集中。

4.4 拓寬管理與控制業(yè)務(wù)

在智能配網(wǎng)技術(shù)的實(shí)踐中，要擴(kuò)大管理和控制的范圍，明確安全運(yùn)行管理特征，在正確運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)管理技術(shù)方法的前提下，推動(dòng)管控業(yè)務(wù)的合理實(shí)施。目前，許多物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)都已被運(yùn)用到了智能配網(wǎng)技術(shù)中，可以利用手持PDA 技術(shù)進(jìn)行操作，在對(duì)物資進(jìn)行科學(xué)管理的前提下，建立一種安全的生產(chǎn)工作機(jī)制，對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行理性的創(chuàng)新，在移動(dòng)操作的條件下，控制數(shù)據(jù)流動(dòng)，提高了電網(wǎng)的運(yùn)行和維護(hù)工作效能，對(duì)工作機(jī)制和模式進(jìn)行了優(yōu)化。

4.5 配網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估與預(yù)警

在此基礎(chǔ)上，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)配網(wǎng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)和預(yù)警，具體內(nèi)容包括：

一是對(duì)配網(wǎng)進(jìn)行了系統(tǒng)的安全評(píng)估，包括系統(tǒng)的頻率，節(jié)點(diǎn)電壓，主變及線路負(fù)荷比率等。

二是對(duì)配網(wǎng)的供電能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括負(fù)荷容量和線路之間的負(fù)荷切換等。在電網(wǎng)容量無法達(dá)到負(fù)荷要求的時(shí)候，要依據(jù)負(fù)荷的重要性、產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和歷史電壓負(fù)荷等因素來進(jìn)行甩負(fù)荷。

三是對(duì)配網(wǎng)的可靠性及供電質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，如負(fù)荷點(diǎn)故障率、系統(tǒng)平均停電頻率、系統(tǒng)平均停電時(shí)間、電壓合格率、電壓波動(dòng)與閃變、三相不平衡度、波形畸變率、電壓偏移、頻率偏差等。

四是以線路損耗率、設(shè)備使用效益為指標(biāo)，對(duì)配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。運(yùn)用該方法，對(duì)企業(yè)所面對(duì)的各種風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分類；對(duì)今后某一時(shí)期配網(wǎng)可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)狀況進(jìn)行預(yù)報(bào)；基于不同風(fēng)險(xiǎn)類型辨識(shí)結(jié)果，提出了針對(duì)不同類別的防范和控制措施，為調(diào)度決策者提供依據(jù)，能夠準(zhǔn)確地識(shí)別和定位突發(fā)的和累積性風(fēng)險(xiǎn)，并能判斷其類型，產(chǎn)生防范和預(yù)防控制方案等?；诖髷?shù)據(jù)的配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估與預(yù)警如圖2所示。

圖2 基于大數(shù)據(jù)的配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估與預(yù)警

4.6 進(jìn)一步完善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

在未來的智能城市中，要加強(qiáng)對(duì)配網(wǎng)技術(shù)的開發(fā)，要加強(qiáng)對(duì)配網(wǎng)資金的投入，要加強(qiáng)對(duì)配網(wǎng)的管理。根據(jù)國網(wǎng)公司頒布的《配網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則》，重點(diǎn)解決了下列問題：

一是根據(jù)城區(qū)電力系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r和目前所面臨的主要問題，確定中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃。二是要加強(qiáng)與上級(jí)電網(wǎng)的溝通與配合，進(jìn)一步完善和健全電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)修訂體制。三是要在規(guī)劃、設(shè)計(jì)和安裝等方面實(shí)現(xiàn)技術(shù)規(guī)范的統(tǒng)一。四是在配網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)中，要主動(dòng)吸收外國的思想與做法，進(jìn)行配網(wǎng)的改革與發(fā)展。五是加強(qiáng)配網(wǎng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)，提高智能配網(wǎng)建設(shè)的設(shè)計(jì)與開發(fā)水平。以此來提高智能城市的發(fā)展進(jìn)程[5]。

4.7 提高智能配網(wǎng)設(shè)備水平

強(qiáng)化智能配網(wǎng)的建設(shè)，持續(xù)提高配網(wǎng)的自動(dòng)化和智能配網(wǎng)的設(shè)備水平，這就是智能配網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵。在確保資金充足，且具備一定的條件下，持續(xù)對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以提升智能配網(wǎng)的裝備水平，強(qiáng)化自動(dòng)化應(yīng)用程度。需將三遙化建設(shè)進(jìn)一步加強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)中出現(xiàn)的故障進(jìn)行迅速地檢測(cè)與隔離，并強(qiáng)化配網(wǎng)結(jié)構(gòu)重組與負(fù)荷切換的能力。

4.8 使接納分布式電源的抗干擾能力加強(qiáng)

現(xiàn)有的配網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)既沒有接入SER，又對(duì)DER 容量和網(wǎng)點(diǎn)的選擇嚴(yán)格限制，嚴(yán)重影響了其在分布式電源中的推廣與應(yīng)用。而智能配網(wǎng)技術(shù)，卻是與 DER 相連接，并推行了汽車充電和使用可再生能源等能量管理概念，從而真正促進(jìn)可更新能源發(fā)電的發(fā)展。

5 結(jié)語

智能配網(wǎng)技術(shù)正在發(fā)展之中，國內(nèi)的智能配網(wǎng)技術(shù)仍需進(jìn)一步發(fā)展和改進(jìn)，自動(dòng)化程度還需要進(jìn)一步提升，要主動(dòng)改進(jìn)配網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，為智能配網(wǎng)的自動(dòng)化、智能化運(yùn)轉(zhuǎn)創(chuàng)造有利的環(huán)境，提升配網(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)效能，構(gòu)建優(yōu)質(zhì)的配網(wǎng)工程體系，以達(dá)到對(duì)智能配網(wǎng)技術(shù)的深度應(yīng)用。