智能配電系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和展望

鄭釗

摘 要：當(dāng)前國(guó)際電網(wǎng)系統(tǒng)為提高供電質(zhì)量和可靠性，讓人們能安全用電，在智能化配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中不斷進(jìn)行改革創(chuàng)新，智能配電網(wǎng)也受到人們?cè)絹?lái)越多的重視，但隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力的日益增強(qiáng)，對(duì)智能電網(wǎng)的發(fā)展也做出了更高的要求標(biāo)準(zhǔn)，為形成更為完善的自動(dòng)化配電系統(tǒng)，確保配電企業(yè)的穩(wěn)定運(yùn)行，本文主要對(duì)智能配電系統(tǒng)的現(xiàn)狀和運(yùn)行技術(shù)做出了詳細(xì)分析，并對(duì)以后的配電企業(yè)智能系統(tǒng)的發(fā)展前景也做出了展望。

關(guān)鍵詞：智能配電功能；現(xiàn)狀；存在問(wèn)題；運(yùn)行技術(shù)分析；展望

中圖分類(lèi)號(hào)：TM715 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

由于智能化低壓斷路器在市場(chǎng)上的投放，使得人們很快就發(fā)現(xiàn)了智能化斷路器的潛在功能，因此，相關(guān)人員對(duì)配電系統(tǒng)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化展開(kāi)進(jìn)一步地研究，終于成功研制出了低壓配電系統(tǒng)，從此之后，智能配電系統(tǒng)就逐漸進(jìn)入人們視線。

1.智能配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能分析

1.1 智能配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征

（1）組成部分為一次強(qiáng)電回路、通信回路以及二次控制回路。

（2）成套開(kāi)關(guān)設(shè)備中采用智能控制器測(cè)量并顯示。

（3）通信系統(tǒng)自身帶有現(xiàn)場(chǎng)總線、通信適配器、網(wǎng)絡(luò)連接器等各種通信配套附件。

（4）通信回路以智能化低壓電器為系統(tǒng)子站，以工控機(jī)作為系統(tǒng)主站，采用的是標(biāo)準(zhǔn)的總線系統(tǒng)。

1.2 智能配電系統(tǒng)功能特征

智能配電系統(tǒng)劃分為高級(jí)型智能配電系統(tǒng)和基本型智能配電系統(tǒng)，各自的功能如下：

（1）高級(jí)型智能配電系統(tǒng)功能：實(shí)現(xiàn)高壓和低壓配電系統(tǒng)的無(wú)縫連接、電氣設(shè)備上有壽命指示針、完善的過(guò)電壓保護(hù)系統(tǒng)、對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量能進(jìn)行監(jiān)控與分析。

（2）基本型智能配電系統(tǒng)功能：記錄與儲(chǔ)存系統(tǒng)故障問(wèn)題、采用智能水表的電量計(jì)量、采集電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)。

2.我國(guó)智能配電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

2.1 配電系統(tǒng)發(fā)展歷史

20世紀(jì)誕生了第一代智能配電系統(tǒng)，但由于對(duì)其管理機(jī)制上的問(wèn)題，導(dǎo)致其智能化發(fā)展緩慢。到2008年，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬提出建設(shè)智能化電網(wǎng)的要求，國(guó)家電網(wǎng)公司積極制定智能電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃：2009年，完成智能配電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系建立；2011年，基本完成智能配電系統(tǒng)體系構(gòu)建；2020年之前，徹底完成智能配電系統(tǒng)建設(shè)工作。

第一輪的配電改造計(jì)劃目標(biāo)：到2020年，用戶(hù)的年均停電時(shí)間不能超過(guò)1h，供電的可靠率要達(dá)到99.99%，供電質(zhì)量要達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平；城鎮(zhèn)地區(qū)的供電可靠率在99.97%，智能電表覆蓋率達(dá)90%，通信網(wǎng)覆蓋率達(dá)95%，年均停電時(shí)間不超過(guò)10h。

從上邊的建設(shè)目標(biāo)看，2020年之前對(duì)智能配電系統(tǒng)改造的任務(wù)是很重的，該技術(shù)實(shí)施的重點(diǎn)依然離不開(kāi)低壓電網(wǎng)建設(shè)與改造。

現(xiàn)如今，我國(guó)的高壓、特高壓配電系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)成熟，但由于管理機(jī)制、系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)等方面的原因，在推廣應(yīng)用上，我國(guó)的智能化發(fā)展仍處于初級(jí)階段。我國(guó)配電系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)基本跟上時(shí)代發(fā)展的潮流，為解決在推廣應(yīng)用上的落后問(wèn)題，2015年9月國(guó)家發(fā)布了配電網(wǎng)建設(shè)改造行動(dòng)計(jì)劃，其通知的關(guān)鍵是對(duì)城鄉(xiāng)、農(nóng)網(wǎng)突出智能化。

2.2 當(dāng)前智能化配電系統(tǒng)存在的問(wèn)題

當(dāng)前智能化配電系統(tǒng)應(yīng)該在建立可靠與反應(yīng)速度的變電以及自動(dòng)化方面進(jìn)行合理地改造，為確保用戶(hù)的安全可靠用電，需要對(duì)自動(dòng)化配電系統(tǒng)進(jìn)行必要地隔離，并且適當(dāng)增加在自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)方面的投資，用最安全、最先進(jìn)的設(shè)備為千萬(wàn)人更好地服務(wù)，早配電系統(tǒng)建設(shè)中應(yīng)著重減少停電的影響范圍，在配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)需要中斷供電負(fù)荷的時(shí)候，相關(guān)操作人員一定要當(dāng)機(jī)立斷，自行辨別關(guān)鍵用戶(hù)，避免出現(xiàn)大型用電企業(yè)因停電而給社會(huì)帶來(lái)的不良影響，尤其是對(duì)用戶(hù)的監(jiān)控控制反應(yīng)更為靈敏，提供的消息更要有準(zhǔn)確性。實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集的一體化與界面化，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)獲取的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)巷地理信息系統(tǒng)供應(yīng)配電要及時(shí)地進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)行，選擇使用配電自動(dòng)化終端。為滿(mǎn)足社會(huì)發(fā)展對(duì)發(fā)布實(shí)時(shí)用電價(jià)格上的需求，盡量減少系統(tǒng)的復(fù)雜性，并有效減少終端數(shù)量，與此同時(shí)，要具備對(duì)供電質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)、系統(tǒng)故障錄波及儀表等各項(xiàng)功能。

3.智能化配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行技術(shù)

可再生能源的發(fā)電對(duì)未配電系統(tǒng)的運(yùn)行和管理都提出了新的要求。

3.1 智能化配電系統(tǒng)的市場(chǎng)設(shè)計(jì)

配電系統(tǒng)市場(chǎng)的設(shè)計(jì)對(duì)分布式電源的運(yùn)行效率具有直接的影響作用?？梢酝ㄟ^(guò)市場(chǎng)價(jià)格為手段，減少系統(tǒng)運(yùn)行成本和用戶(hù)的用電成本，不僅可以實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電和負(fù)荷響應(yīng)的相互協(xié)調(diào)，更重要地是提高了分布式發(fā)電公司和零售機(jī)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)效益。配電的市場(chǎng)設(shè)計(jì)要遵守這幾條重要原則：

（1）配電市場(chǎng)電價(jià)的制定不但要具有合理性，同時(shí)應(yīng)為分布式電源和負(fù)荷響應(yīng)提供正確的導(dǎo)向。

（2）保證參與配電系統(tǒng)市場(chǎng)的參與者都能得到合理的收益，即體現(xiàn)其公平性。

（3）為提高配電系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益，系統(tǒng)市場(chǎng)的信息要進(jìn)行公開(kāi)發(fā)布，充分發(fā)揮起市場(chǎng)機(jī)制的作用。

3.2 配電系統(tǒng)的控制與運(yùn)行

分布式電源的接入和電力負(fù)荷特性的變化極大地改變了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的集中運(yùn)行與控制模式。比如說(shuō)，分布式電源調(diào)度出現(xiàn)的間歇性與隨機(jī)性的問(wèn)題，還有電動(dòng)汽車(chē)等負(fù)荷響應(yīng)引起的電能質(zhì)量問(wèn)題，都對(duì)配電系統(tǒng)的運(yùn)行與控制提出了更高的要求。另外一方面，由于分布式電源和負(fù)荷響應(yīng)在配電系統(tǒng)的運(yùn)行控制系統(tǒng)中增加了配電系統(tǒng)的復(fù)雜性，主要是因?yàn)樵谄渲幸昧舜罅侩S機(jī)的因素，至于怎樣把將這些影響的因素結(jié)合起來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)地分析與優(yōu)化，還需進(jìn)行下一步地深層研究。

3.3 對(duì)于智能化配電系統(tǒng)故障的恢復(fù)

分布式電源和電動(dòng)汽車(chē)的V2G模式不僅增大了配電系統(tǒng)的短路電流，還為配電系統(tǒng)提供了發(fā)電基礎(chǔ)。如果無(wú)法正確分析出分布式電源出現(xiàn)的故障電流的大小，就會(huì)使故障的范圍加大，使故障出現(xiàn)定位現(xiàn)象，使得各個(gè)環(huán)節(jié)的操作難度進(jìn)一步加大。在配電系統(tǒng)發(fā)生故障后，V2G的電動(dòng)汽車(chē)具有隨機(jī)性不好掌控，但是可以為故障的處理提供動(dòng)力與電力供應(yīng)，使分布式電源可以獨(dú)自運(yùn)行并進(jìn)入系統(tǒng)，對(duì)于如何預(yù)測(cè)分布式墊于的發(fā)電、配電系統(tǒng)負(fù)荷分布劃分故障后的孤島、負(fù)荷恢復(fù)之間個(gè)部件的協(xié)調(diào)與配合等等一系列問(wèn)題仍舊作為下一步研究的主體，以便能充分利用配電系統(tǒng)的能力減少用戶(hù)的停電時(shí)間。

3.4 智能化低壓電器的壽命指標(biāo)技術(shù)

低壓電器壽命最簡(jiǎn)單的測(cè)定方法就是，當(dāng)觸頭超程達(dá)到0或者接近0的時(shí)候電器的壽命就沒(méi)有了，低壓電器壽命一般分為電氣壽命和機(jī)械壽命，電氣壽命的檢測(cè)方法相對(duì)較為復(fù)雜些，它所負(fù)載的電流不同，還需要建立不同的分段電流，最后再通過(guò)計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)出其電的壽命，在具體操作中是有一定難度的。

4.對(duì)智能化配電系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的要求

4.1 大數(shù)據(jù)技術(shù)。以信息為紐帶，將物理信息系統(tǒng)和信息網(wǎng)路相結(jié)合為一體，實(shí)現(xiàn)高科技的快、準(zhǔn)。

4.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。通過(guò)信息傳播設(shè)備，進(jìn)行信息的交換，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、監(jiān)控和管理等高級(jí)運(yùn)用的新型網(wǎng)路形式。

4.3 綜合性考慮。不僅要考慮到季節(jié)交替，還應(yīng)考慮天然氣、風(fēng)能、電能等，在規(guī)劃中考慮運(yùn)行策略的影響以及形成交替互動(dòng)的求解過(guò)程。

結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)家對(duì)新一輪電網(wǎng)建設(shè)加大投資和對(duì)智能化配電系統(tǒng)的全面改造計(jì)劃的實(shí)施，對(duì)我國(guó)的智能化電網(wǎng)的建設(shè)起著很好的推動(dòng)作用，超級(jí)智能化低壓電器的誕生為以后的智能化配電系統(tǒng)的發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，盡管目前發(fā)展仍有些緩慢，但放眼未來(lái)，相信智能化配電系統(tǒng)的發(fā)展前景一片大好。

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