智能配电系统的关键技术与系统结构

郑彬 孙颖

摘要：智能配电系统是智能电网的重要组成部分，具有人性化、智能化等优点，尤其降低了電网运行的管理难度，减少电网管理工作量，是全面建立智能电网的基础。我国在智能配电网方面的研究及应用起步较晚，与发达国家存在一定的差距。尤其近年来，我国经济突飞猛进，推广智能配电网系统，扩大智能配电网在电网中的比率势在必行。

关键词：智能配电系统结构;关键技术;研究

一、智能配电网系统结构

智能配电网系统结构由内部系统、外部系统两大部分组成，其中内部系统是智能配电网的核心部分，主要由通信系统、配电子站系统、配电主站系统构成。配电主站系统具有决定配电子站系统与通信系统的作用。而外部系统组成部分相对较多，包括七大分系统：故障报修系统、企业资源管理系统、地理信息系统、负荷管理系统等。另外，因智能配电系统允许接入分布式电源，具有一定的自愈功能。智能配电系统整体架构如图1：

1.1配电主站系统

配电主站系统是智能配电系统的核心，具有较高的管理要求，尤其在进行硬件与软件的选择时应建立在用电区域综合分析的基础上。如对配电自动化水平要求不高的情况下可适当降低软件系统配置。

1.2配电子站系统

配电子站系统的整体结构为模块化设计，独立性强、安全性高，当发生异常时排除难度较母站难度小。根据相关规范标准配电子站系统应支持所有接线方式，而且隔离故障时应能相互独立，确保固定地区用电质量。恢复供电应具有互联性特点，并依据供电方案完成故障区域内的正常供电。通常情况下，配电子站系统包括通信汇集型子站与监控功能型子站，前者实现配电网相关参数的收集，整合后传送给控制终端，后者负责监控配电网运行情况，及时预警电网故障。

1.3通信系统

智能配电网中的通信系统具有明显层级关系，不同层级通信系统功能区别较大。如配电子站系统与配电主站系统之间的通信要求较高，属于通信系统的骨干层。而配电子站系统之间的通信要求相对低。构建通信系统时应充分考虑通信的安全性与稳定性，建议不同系统之间的通信使用专网进行，尤其在要求较高的馈线自动化区域，为保证通信质量可使用光纤专网通行。

二、智能配电系统中的关键技术

2.1高级配电自动化技术

先进配电系统自动化在进行故障处理和自我恢复、分布式电源和可以平移负荷调度、通信网络技术以及计算机辅助决策等时，通常需要制定在具备可自我恢复的配电网络结构前提下，能够有效提升供电可靠性与稳定性，降低非故障停电区域，缩减停电恢复时间。而配电自动化系统中要求全面考虑分布式电源、储备能量系统、客户定制电力技术以及智能需求侧管理等诸多方面的影响。与此同时，它的作用需要延伸至客户的室内网，在确保用户用电可靠性要求的基础上，不断提高电力设备的利用效率。

2.2配电网快速仿真和模拟技术

配电网便捷高速的仿真和模拟技术是促使配电网自愈的非常重要工具，它可以实现的主要作用包含配电网自适应保护、故障自动定位与处理、网络重新构建以及自动电压与无功控制等方面，仿真工具由配电网状态评价、电网潮流评估与优化、电网动态安全性能评价、负荷预测等方面构成，而建模工具是由网络拓扑分析模型、配电设备模型、负荷模型和发电模型等方面构成。与此同时，运用数学分析工具与高端的预测技术，基于配电网物理结构与电网运行情况，最终实现配电网的精确状态估计于实时优化工作，然后预测配电网潜在发生事件，并且为系统运行工作人员带来更好的辅助决策建议与便捷决策服务，从而达到配电网自愈的目的。

2.3分布式发电和智能微网技术

所谓分布式电源是指连接到配电网的小容量发电机或者储能设备。通常一个智能电网会具备一个更大容量与接入便捷的分布式电源。在该种状况下，配电网将与一个小型的输电网相同，它也要求考虑诸比如非辐射性潮流与较高的短路容量等输送电力网中经常出现的状况。除此之外，配电网设计还要求考虑问题包含在孤岛条件下的运行能力问题、降低配电网优化潮流的限制情况以及分布式电源与具体电厂运行配合是否融洽的状况等。而集成多个分布式发电单元与负荷通常是一个单独的系统，能够为用户带来电能与热能。

2.4量测和通信技术

这项技术是配电系统信息化与数字化的前提，同时也是提高配电网总体工作与管理自动化水平的基础。基于高端量测与通信技术的配电系统先进量测体系是不断发展智能配电网的前提。而AMI技术通常是由智能表计、信息收集组织、回程传输系统、双向通信网络以及计量数据管理系统与用户室内网络等技术构成。智能电表能够定期获取到用户带有时标的不同时间的用电量、使用电功率、电压以及电流等数据，它是配电网的主要数据测量传感单元。

三、智能配电系统的技术分析

3.1运行方面技术分析

运行技术智能配电系统的运行周期及输电系统均有着重大影响。加强运行技术的分析及合理应用可以实现智能配电系统的优化处理。在配电工作中熟练掌握运行技术，对智能配电系统中自动调压器设备进行优化处理;在供电过程中为了防止电力故障发生，采用分散式与集中式相结合的方法有效控制运行。

3.2系统方面技术分析

从系统方面考虑，其技术问题主要有以下几方面：第一，应用传统潮流计算方法计算，不同时间的断面存在解耦现象。针对这一现象，为了确保智能配电系统整个运行系统中计算、评估的准确性，要对发展时间序列潮流进行正确的分析和判断。第二，智能配电系统引入很多新型设备，这些设备的引入使系统问题分析规模变大，这导致智能配电系统应用过程中，拓扑结构和相关参数变化频率增加，因此提供具有高速分析特点的动态分析技术是确保智能配电系统分析工作顺利进行及分析数据准确性的重要条件。第三，智能配电系统是区别于其他系统采用的交直流混合网络，其中包含可控负荷、分布式电源等。针对这种情况，采用智能配电系统时还应该熟练掌握相关技术和制定处理问题的方法。

3.3设备方面技术分析

智能配电系统主要存在两种新型配电设备。第一种，可辅助智能配电系统的装置。例如：电力电子装置，它可以转换交直电流和调整直流变压。第二种，保障智能配电系统良好使用性能的设备。例如：可控负荷、分布式储能、分布式电源

四、结束语

综上所述，智能化配电网有利于根据地区的电力资源的不同而合理调配电力，保证电力资源的利用效率达到最大化，然而目前我国的智能化配电网发展水平尚处于提升的阶段，自动化程度不足，用户与电网之间的互动性有限。智能化

配电系统是整个智能化配电网中的重要组成部分，只有在明确其内部系统结构的情况下，充分发挥其技术特点，才能促进我国智能电网技术的发展。

参考文献：

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[2]刘顺桂，黄超，朱正国，邓琨，魏恩伟.智能配电系统的关键技术与系统结构分析[J].电子设计工程，2015，10：93-95.

[3]王宇.智能配电系统的关键技术与系统结构[J].河南科技，2013，06：111.

（上海航天804所 上海 201108）