电力系统中的智能配网设计分析

谢炳伟

摘 要：配网是电力系统的一个重要环节，功能是提供并分配电力资源，随着经济社会的发展，建设智能配网成为电力企业的研究重点。本文首先介绍了智能配网的结构和特征，然后指出主要内容，最后阐述了具体设计方法，以供参考。

关键词：电力系统；智能配网；结构特征；设计方法

智能配网的出现，将传统单向供电、供方主导、人工管理模式，转变为双向流动、用户参与、自动化管理模式。随着我国智能配网工程的实施，其一提高了配电网的运行效率，实现高效经济运行；其二能为用户提供优质电能，促进经济社会发展；其三推动新能源革命，具有良好的环保效益。以下结合工作实践，探讨了电力系统中智能配网的设计方法。

1.智能配网的结构和特征

1.1 结构

电力配网由变电站、配电线路、开关、用户端等组成，其中智能配网采用高级自动化配电技术，分为两个方面[1]：一是高级操作，即配电管控、数据采集，具有自动化、无功控制的特点；二是高级管理，即配电数据的输入、编辑、统计一体化，利用地理图像，获得配电空间资料、设备网络资料。智能配网的应用，一方面能及时获得网络属性、运行信息、电路资料等，另一方面可以定位终端故障，实现隔离和修复的目标。

1.2 特征

和传统的配电网相比，智能配网的特征如下：①具有自愈能力，因此系統安全性更高；②电能质量提高，能满足不同用户的使用需求；③开放性高，支持DER接入，可以和用户进行互动；④对设备、配电网进行可视化管理，提高了管理的及时性和全面性；⑤资产利用率高，在配电、用电管理工作上的信息化程度高，提高了信息处理的准确性。

2.电力系统中智能配网的主要内容

智能配网用来收集电网数据，对突发故障进行控制和处理，因此该系统的运行，既需要电力网络、通信网络的支持，又需要多种应用软件的支持，才能实现配网安全可靠运行。智能配网的内容包括如下：

2.1 数据采集监控

以载波技术、光纤技术为基础，通过组建节点，可以实现配网全覆盖，例如配电变电站、配网调度基地、用户连接端口。这些节点的应用，不仅是配电终端和广域IP之间通讯的桥梁，也能实现通讯方式的多样化。以处理通讯功能为例，能及时有效地处理通讯疑问，将电子信息流、用户业务流、输电流等融为一体。

2.2 控制保护

控制保护在理论、技术上均具有先进性，常见如广域网保护技术、快速模拟仿真技术、重构网络技术等[2]。控制保护技术的应用，不仅能同步处理重要信息，还能保护广域网络，实现紧急控制目标。

2.3 自动化配电

自动化配电系统的工作内容有两点：一是配电管理自动化，包括设备维修、机械检测、停电管理、自动抄表、设计规划、客户信息采集等；二是配电运行自动化，包括数据采集、信息监控等。以自动抄表为例，将通信、计算机、用电计量等技术融为一体，可以对表计数据进行读取、采集、处理，具有速度快、精度高、同步性好的特点，解决了人工抄表误差、劳动强度大等问题。

2.4 高级量测系统

高级量测系统即AMA，属于一种通讯介质，辅助利用智能电表，按照设定好的方法和流程开展测量工作；同时能收集数据信息，分析用户的用电情况。在实际应用中，AMA系统是用户自动化的重要标志，可以实现系统和用户之间的互动。

2.5 DER并网

DER并网技术主要用于配电网络的保护控制、调度管理上，确保配电系统能和设备接口精确连接[3]。其中，该技术主要包括两种形式：一是微网，属于配电子系统，可在主网外独立运转；二是优化调度，由工作人员对不密集安装的DER进行调度管理，以保证电力系统正常有序运行。

2.6 传感测量

利用在线监测技术，可以测量电缆温度、电能质量、设备性能等。一方面，搜集节点数据信息，分析配网的数据资料，评估配网的健康性、完好度；另一方面，基于传感测量技术下，能提高配网的防御能力。

2.7 故障电流限制

故障电流限制技术和电子高温超导技术相结合，主要用来约束短路电流，充分发挥出智能配网的功能作用。具体来说，通过制定配网计划，利用极速断路器、约束器等设备，能提高智能配电体系的灵敏度；和故障隔断技术、在线监测广域保护技术相结合，能及时发现问题、解决问题，实现自动化修复[4]。

2.8 客户信息系统

客户信息系统即CIS，主要功能是管理用户和用电信息，包括用户名称、地址、帐号、电话、用电量、用电负荷、供电优先级、停电记录等。不仅能及时判断出故障影响范围，而且用电量、用电负荷等统计信息，是网络分析的重要依据。

3.电力系统中智能配网的设计方法

3.1 确定目标

电力配网系统在运行期间，通过监测终端，设计出智能监测体系，在变压器运转期间，可以完成高精度的模拟量和状况量。如此一来，可在短时间内将测量数据成果提交给主站，方便主站自行检查，一旦发现问题及时向基站报告。通过监测设备的修复情况、电磁的兼容性，可以保证终端工作的安全性。

3.2 功能设计

智能配电系统的功能模块如下[5]：①数据监测，记录交流电的参数信息，例如电流、电压、有功功率、无功功率等，以及25次以内的谐波电流、15次以内的谐波电压。通过计算功率因数和频率，能得到最大值、最小值、平均值，并将数据发送到主站。②数据存储报表，以日核算、月核算数据信息为对象，核算后及时储存起来，其中日核算数据的储存时间约30天，月核算数据的储存时间约12个月。③控制开关。监测终端用来采集线路开关情况，一旦开关情况改变，就会记录改动发生的时间和情况，并读取电能表在改动条件下的数据。④数据传输。基于GPRS无线技术下，获取电表信息数据、核算信息数据，实现数据通讯的目标。⑤检查疑问，可以对变压器输出的电流、电压进行检查，如果遇到异常情况，能汇总疑问信息，并上报给主站。⑥自动确诊整改。针对系统运行出现的疑问，可自动诊断并修复。

3.3 技术支持

第一，提高配电系统的自动化。采用配电系统的模拟和优化技术，对配电网络进行状态估计、安全监控、评估优化、预测仿真等，可以降低系统运行风险，优化系统性能。第二，配电终端关键技术。以电子互感器、同步补偿器、统一潮流控制器等为例，均属于先进的传感量测技术，具有瞬时、高频、高安全性、低损耗等特点，应该加大研发力度。第三，分布式电源和微网接入。智能配网运行期间，要求支持可再生能源接入，拓展可选资源的范围，实现电网和环境的和谐发展。例如：提高黑启动能力，可增强电网的抗灾性能，更好地满足不同用户的电能质量需求。

结语：

综上所述，智能配网是电力系统的重要一环，主要包括数据采集监控、控制保护、自动化配电、高级量测系统、DER并网、传感测量、故障电流限制、客户信息系统等。文中介绍了电力系统中智能配网的设计方法，通过提高配电系统的自动化、采用配电终端关键技术、实现分布式电源和微网接入，能实现电力系统安全可靠运行。

参考文献：

[1] 张鹏.智能配网自动化数据通信网络组网设计研究[J].通信世界，2016，（12）：159-160.

[2] 邓庆华.电力系统中的智能配网设计探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2016，（15）：3146-3146.

[3] 翁利国，练德强，谭卓强， 等.基于多智能体的交流微网电流保护研究[J].电力系统保护与控制，2017，（15）：146-151.

[4] 邹舒曼.电力系统中的智能配网设计研究[J].建材与装饰，2017，（24）：224-225.

[5] 安志国，陈洪雨，陈贺， 等.新型农网智能配变终端的设计[J].电力系统保护与控制，2016，（9）：140-144.