配电网智能网架分析研究

葛云帆 傅俊翔 国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司

智能配变终端下的低压配电网智能运检体系，是保证电力正常输送，电网正常运行的基础。但是在整个电网运行体系中，低压配电网处于整个结构的末端，这样一来，若低压配电网运行状态出现问题，就不能及时将有效数据信息进行传输。为有效解决这方面的问题，积极将智能配变终端与智能运检相结合，将低压配电网进行智能化数据处理，科学解决低压配电网运检效率低的问题，同时提高数据采集与分析的能力，进一步完善低压配电网智能运检体系。

一、智能配电网概念

智能配电网主要是将之前的人工系统全部采用自动化技术代替，并且在应用的过程中，加入了先进的通人技术、计算机技术等，利用各种电子设备，在通信网络技术的支持下，连接电网和电力用户。为了让整个运行过程都可以得到监督，在进行运行的过程中，利用了可视化软件，整个技术都是为了可以给用户一个更加安全、优质的用电环境。智能配电网的主要结构包括主站系统、子站系统、配电终端以及通信终端等。利用上述所说的技术将其全部进行连接，对配电网的所有环节都进行管理，当出现故障之后，可以在第一时间对故障进行定位和修复，这样可以将问题降到很低。

二、电力配电网的重要性

随着我国用电量的逐步上升，导致了用电结构组成和电力配电网运行的难度逐步增大，但是在复杂的环境并不能减少电量的使用度，因此我国的电网部门应该积极探索，找到提升速度和质量的途径，优化我国的电力行业。电力对于我们生活学习的重要性不言而喻，它是支撑城市的主要动力，保障国民经济的重要途径，笔者主要从电力配电网的重要性作以简单阐述。电网是一个有机的整体，由于电网内交流电能随着用户的使用不断进行生产、输送等步骤导致电网里的电量瞬息万变，但是又必须保持平衡，所以配电网就充当着这样的一个角色，简而言之配电网作为平衡调节，对生产、输送和使用这些环节进行严格的科学管理，保持电网的正常运行。就目前的现代电网建设情况和国内各类机组类型来看，如果缺少统一的组织、指挥和协调管理，电网就难以维持正常的运行。

三、配电网运检管理体系现状分析

低压配电网作为电力系统中不可或缺的组成，相对其他系统组成投资比较少，对低压配电网的重视不足，管理队伍专业性参差不齐，加上主动感知手段缺乏等造成低压配电网运检管理体系始终处于计划检修状态，也直接影响到低压配电网中的设备应用寿命。由于不能对低压配电网运行故障进行智能化检测，造成人工检查压力增大，故障排除效率低，不能科学的预测问题，几乎都是事后响应处理。低压配电网运行中，因为会接入大量分布式能源以及充电桩，对电能质量会产生影响，这方面监控也存在缺失。由于数据分析不到位，低压配电网现场就不能对当前运行状态或异常状态精准定位。低压配电网运检管理体系不完善，会对上层管理系统造成干扰，从而影响电力系统数据信息的有效融会贯通。运检管理方式直接关系到低压配电网的服务质量与供电质量，结合当前运检管理现状，增加更多技术内容，融合物联网、大数据以及多模通信等，更好地为用户提供电力服务，提高低压配电网运检智能化。

四、配电网智能网架分析

（一）三维图形显示设备运行信息

智能网架能够调度三维图形方式进行显示，比如节点电容无功投入的情况。无功出力通过柱状图显示，利用柱子高低表示出力大小。柱子长度为无功容量，柱子包括两端，下部分长度为目前无功出力，上部分指的是裕量。将鼠标移动到某个柱子的时候，系统通过数字方式显示所有指标。变压器负载用柱状图表示，柱子长度指的是变压器容量，柱子下部分指的是目前负载，上部分指的是负载裕量。

（二）智能环境下的无功优化

与传统的无功优化相比，基于智能化的运用有着十分突出的两个优点：首先，目前承担开发智能配电网这项工作的主要是配网公司、发电商和用户。其中，配网公司是主要的参与者，因此，系统是影响配电网无功功率的主要因素，但是这种情况的发生导致了发电商和用户的不满，所以在这种环境之下通常不依靠智能配电网的无功优化进行调节。其次，因为在一些分布式的电源当中，有功出力的随机性比较强，无法进行准确的把握，如依靠风力进行发电时，取决于风速的快慢，太阳能发电则因为天气变化而效果不同，这样一来对于智能配电网的无功优化将无法进行准确的掌握。但是微电网的特点是可以向智能配电网输送以及吸收无功，从而保证电压稳定，因此，智能配电网的无功优化具有更加广阔的应用空间。

（三）故障隔离的设计

智能化配电网系统利用硬件与软件的结合，从而实现故障隔离。在某个负载出现过流或者短路故障的时候，系统利用硬件电路自动切断故障负载，避免对配电系统造成影响。故障隔离硬件电路为系统主要构成，也就是I2t反时限与短路保护电路。比如+B1支路，系统利用电流监测器INA196得到此支路电流值，传送到保护电路中。保护电路由比较电路与积分电路构成，短路保护电路由比较电路构成，为此电路设置不同的阈值，在支路电流超过设置阈值的时候，比较电路能够实现故障信号的输出。I2t保护电流故障信号与短路保护故障信号利用二极管隔离之后，实现故障信号的输出，对支路MOS管关断进行控制，从而切断故障负载，并且加以隔离。在负载因为故障切断隔离之后，FPGA会间隔性地隔离发送故障负载加电指令，从而对系统进行重构。

五、智能配电网运行方式的优化策略

（一）提高数字化变电站的智能化水平

智能配电网由很多环节构成，系统中包含很多重要的组成部分。为了可以让智能配电网更好的运行，当然除了需要配电网本身的各种结构之外，还需要其他很多结构的辅助，毕竟整个电力系统是一个环环相扣的结构，配电网在运行的过程中需要使用智能变电站，这样可以保证配电网的后方一直处于一种比较稳定的状态。为了可以进一步提高我国智能配电网的使用效率，需要充分展现智能变电站的魅力，对其实现无功自动补偿，并保障电压质量合格，智能变电站所产生的断面，并不是需要向一个地方进行供应，需要对其进行分配，保障通过配电网运送出现的有功功率，可以满足每一个地方的使用。几乎所有的设备和仪器都已经开始使用自动化，对于智能变电站来说也是如此，自动化控制程度的提高，可以更好地和配电网之间进行连接。智能配电网无线通信技术的承载设备有很多，比如无线光通信发射机、传输天线、接收机等，对于智能配电网通信系统的建设，需要提高具体的无线信号的发送设备的质量。

（二）加强配电运检工作制度建设

想要进一步提升配电运检工作开展的成效性，就需要建立健全配电运检的工作制度，保证配电运检的各个工作环节都能得到有效的制约以及监督，从而进一步提升运检工作的规范化化水平以及工作效率。配电运检工作具有一定的复杂性以及体系性，我国用电需求量巨大，每个地区城镇都需要配备相应的配电运检部门，但是各地的情况不同，因此，在进行配电运检工作时也会遇到不同的问题，需要采取不同的解决方法办法，才能保证相关问题得到有效的解决。基于以上认识，在建立健全配电运检工作制度的过程中，首先需要建立统一的工作标准，保证运监工作的各个环节都有据可依，防止因为不规范的操作所导致的工作失误，另外针对实际工作中。可能出现的一些特殊的情况需要及时的上报，再经上级单位研究分析后，制定特殊问题的解决方法，从而保证，从而保证相关的问题能够得到有效的解决。其次，需要对配电运检的权责进行进一步的明确，建立相应的奖惩机制，对一些表现优秀的员工需要给予奖励，对一些经常出现错误的员工需要批评教育。最后需要建立有效的监督机制，对配电运检过程中相关的制度执行情况进行严格的监督，保证在配电运检工作实施过程中，各个环节都能按照相应的制度来进行，从同时也让也能让相关的管理制度得到有效的落实。

（三）积极推进城市配电网自动化发展

为能提升智能电网管理水平需在智能电网自动化建设中因地制宜的规划城市电网管理，增强城市电网规划的安全性、合理性、可靠性。在城市智能电网建设过程中还需考虑智能电网的社会适应性，按照经济可靠的原则来选择智能电网运行管理设备；积极推进数字化智能电网建设。和一般意义上的电网运行相比，智能电网能实现多个设备间的沟通交流，并通过专业的通信端口来转化和管理应用各类信息，进而实现对电网信息的统一化、规范化管理；第四，打造节能环保的绿色网络。在城市智能电网建设过程中要综合考虑工程噪声、电磁场、通信信号对电网信号的干扰，严格按照国家规范的标准进行建设。

（四）加强相应工作人员的业务能力

配电网自动化建设和配网运行的管控都离不开工作人员，工作人员的业务能力是配电网自动化建设与配网运行稳定的保障，对此，电力企业要加强相应工作人员的业务能力，首先要建设专业人员的建设队伍，确保工作队伍人员的专业技术能力与综合素养水平，进而保障配电网自动化建设的质量，也利于对配网运行进行高效的管控。电力企业要根据自身实际情况建立技术维护队伍，进而制定有效的管理制度，电力企业也要定期对技术维护队伍人员开展系统性培训，并引导其注重安全与质量，进而提高队伍人员的综合素养水平，为企业配电网自动化建设和配网运行奠定良好的基础。加强相应工作人员的技术能力更能够满足现今社会对电力企业的发展需要，也能够满足人们对电力系统供电的要求，进而能够推动我国电力企业的持续性发展建设。

（五）选择适合的电网结构

在城市化进程的加快下要求智能电网的发展要和城市发展相适应。在城市电网的规划管理中需实施分层次、分区域的电力资源使用管理策略，根据地区的用电需求来科学合理的设置电压等级，确保电源和负荷的平衡。一般情况下，电网网络架构和电压等级、负荷数量、位置、电源点存在关联，根据这些关联要素的关系形成几种电网网架结构：放射式网架结构。放射式电网是一种比较简单的电网结构，在使用时具备控制方便、操作简单的特点，但由于其属于单回线供电模式，运行可靠性不高；链式电网架构。能容纳多个电气设备，是一种放射性电网结构，但由于其电源单一运行可靠性不高；多电源环式电网结构和串联电网结构。这种电网结构复杂且内部元件薄弱，整体性能不高。

六、结束语

虽然我国的电力配电网系统已经做出了非常大的成就，但是依旧会面临障碍，例如原有配电网可观测性不足、可控性较差；分布式电源接入能力的总量不能确定、分布式电流的过程随机性太强；原有的配电网可靠性能的优良与否依赖于设备质量的提升；配电网的电能品质较差且提升难度较大；分布式电源、多样性负荷等可操控再生资源的挖掘不深、利用率太低等等问题，这些都是国家和专业技术人员未来所要攻克的方向。