“智能配电网”多目标培养实践教学环境构建研究

周岩 郭前岗 付蓉 张腾飞 马海啸

摘 要：智能配电网是智能电网的关键环节之一，是整个电力系统与分散的用户直接相连部分。其主要研究环节包括：海量监测传感器构建、大数据存储及处理、智能化控制决策和关键技术及其装备等主要内容。在有限的实验室资源条件下，针对“智能配电网”若干典型关键环节提出多目标培养实践教学环节构建，既可以满足相关专业本科生对智能电网的定性认识，也可以支撑研究生对具体研究课题的深入研究，从而可有效提高实验设备资产利用率。

关键词：智能配电网；多目标培养；教学实践环节

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9132（2017）10-0015-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2017.10.007

电力系统主要包括发电、输电、配电、用电等四个主要环节，而智能电网具备强大的资源优化配置能力，能够保证电力系统更加稳定、智能化运行水平。目前我国中西部电力输送能力还有较大提升空间，同时大规模的输电环节建设存在周期较长、费用较高的缺点，因此发展分布式新能源并网技术有助于解决这些问题。智能配电网是智能电网的关键环节之一，是整个电力系统与分散的用户直接相连的部分，可有效消纳风力、太阳能等新能源产生的电能[1-2，5]。

为了满足供电可靠性、分布式电源、集中与分布式储能的无扰接入，传统的配电系统运行模式和管理方法亟待改善。智能配电网重点研究内容包括：网架建设、配电网自动化、配电网信息化、分布电源的接入与控制和配用电系统的互动应用等。南京邮电大学依托学校在信息学科的传统优势与特色，提出以构建智能配电网中通信技术、大数据分析技术、智能化控制决策技术为基础的多目标培养实践环节，为智能配电网环节培养专业人才[1-5]。

一、研究智能配電网多源参数的检测与智能通信技术

为了实现智能配电网对分布式电源接入、电能质量装置、主要负荷的主动控制等诸多环节的控制，需要采集更全面的数据进行大数据分析与控制。重点构建以下实践环节。

（一）基于无线传感技术的低功耗自供电电能数据采集技术

智能配电网中包含大量的光伏发电、风电、燃气轮机等分布式电源，分布式电源的不断渗透使智能配电网相对于传统配电网运行需要更全面的电力数据参数采集。重点研究高精度低功耗电流采集器，高可靠低功耗射频传输网络，低功耗IC自供电技术，以及MEMS传感电路集成技术等。

（二）智能配电网的宽带无线智能通讯技术

配电终端常分布于复杂环境和自然条件恶劣的配电网地区，单一通信方式很难满足多源信息的传输。因此，需要采用多种宽带无线通讯技术，通过建立重叠覆盖的异构融合网络环境，并结合现有光纤通信网络，形成多介质复合的智能通信网络，满足配电网的通信与控制需求。实验室针对这种多介质复合的通讯网络，研究相关网络的架构问题、异构通讯网络的智能协调控制问题等。

二、研究面向智能配电网的大数据分析处理技术

由于智能配电网中的设备接入方式的日趋多样性以及数据采集的持续性，导致了采集的数据具有多元异构性和海量性的特点。因此，需要研究适合于智能配电网特点的大数据分析处理技术。重点构建以下实践环节。

（一）智能配电网大数据综合处理系统

针对智能配电网，从大数据的治理与抽样、特征选择的角度入手，研究将大数据小数据化；开展大数据下智能配电网信息的聚类、分类算法研究；开展大数据的并行算法，并将其应用到大数据的知识挖掘中。

（二）面向智能配电网规划的功率和负荷预测

针对智能配电网的系统运行状态的不确定性，以电网的大数据作为分析样本，研究基于特征提取的机组发电功率的预测方法；研究基于人工智能技术的负荷预测方法，提升决策的准确性和有效性。

（三）智能配电网运行状态评估与预警

基于大数据技术的配电网运行状态评估包括：对配电网进行安全性评价、对配电网的供电能力进行评价、对配电网可靠性和供电质量进行评价、对配电网经济性进行评价等。通过计算风险指标，进一步对全网或局部电网的风险状况进行集中判断、定位以及预防控制。

三、研究面向智能配电网的智能化运行控制方法

在智能配电网信息获取与大数据处理分析的基础上，针对配电网中“源”与“荷”的不确定性、间歇性、空间分布性等特征，研究智能配电网的有功与无功协调控制问题，实现智能配电网供电安全、经济、优质等目标。重点构建以下实践环节。

（一）智能配电网网架重构优化调控技术

针对系统故障问题，基于大数据的故障诊断结果，考虑网络潮流约束、支路容量约束、节点电压约束等，研究智能配电网的网架重构优化方法，实现故障有效隔离、保障重要负荷供电、最大化利用新能源。

（二）智能配电网多源互补有功分层协调控制技术

研究智能配电网上层集中协调、下层分布式协同的有功控制结构框架；研究智能配电网“多源互补”的滚动优化调度策略；研究智能配电网多目标博弈情况下的有功优化调度方法；研究基于新能源发电、储能装置、可调负荷等多智能体的分布式协同控制策略；研究基于数据的分布式模型预测控制方法，实现新能源、储能、可调负荷之间相互配合，满足上层调度指令需求。

四、结语

专业研究方向应依托本校的专业基础体现独特的专业特色，针对我校在信息化领域的专业积累，以智能配电网环节的信息采集、处理、控制为研究对象，本文针对“智能配电网”若干典型关键环节提出了多目标培养实践教学环节构建。在有限的实验室资源条件下，其既可以满足相关专业本科生对智能电网的定性认识，也可以支撑研究生对具体研究课题的深入研究。通过多目标培养实践环节的构建，可有效提高实验设备资产利用率。

参考文献：

[1] 付蓉，顾亦然，马海啸，张腾飞，周岩.面向“卓越计划”的电气工程专业特色人才培养模式研究[J].学周刊，2016（7）：226.

[2] 顾亦然，付蓉，王乃艳，朱松豪.智能电网学科实验资源建设的研究与实践[J]. 学周刊，2016（13）：126.

[3] 宋丽，赵兴勇，晋鹏娟，王敏思.智能电网评估体系构建及教育培养模式规划研究[J].中国电力教育，2013（14）：207.

[4] 姚惠芹，赵春菊，彭朝福.校企合作共建人才培养方案探究[J].中国电力教育，2014（35）：61.

[5] 周岩，郭前岗，谢俊，付蓉，万佑红.电气类专业“卓越工程师教育培养计划”探索[J].中国电力教育，2011（24）：5.