智能配電網建設與發展淺析 技術難題是永遠的“主角”
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1、智能配電網主要技術內容及特征
1.1 配電網自動化相關概念
配電網自動化是利用現代電子、計算機、通信及網絡技術，將配電網在線數 據和離線數據、配電網數據和用戶數據、電網結構和地理圖形進行信息集成，構 成完整的自動化系統，從而實現配電網及其設備正常運行及事故狀態下的監測、 保護、控制、用電和配電管理的現代化。
1.1.1 配電自動化的實施原則
配電自動化是整個電力系統與分散的用戶直接相連的部分， 電力作為商品的 屬性也集中體現在配電網這一層上。 配點網自動化應面向用戶并適應經濟發展水 平。 配網自動化系統的規劃和設計， 應綜合考慮經濟條件、 負荷需求、 技術水平， 以及投資效益等因素，遵循下面幾項原則進行：
(1)配網自動化系統設計應在配電網規劃的基礎上，根據當地的實際供電 條件、供電水平、電網結構和客戶性質，因地制宜地選擇方案及其設備類型。
(2)配網自動化的建設必須首先滿足自動化基本功能，在條件具備時可以 考慮擴展管理功能。
(3)配網自動化通訊建設應該與調度自動化通訊、集中抄表系統通訊等結 合起來，并考慮今后發展智能化的趨勢。
(4)主站系統設計原則應遵循各項國家和行業標準，具有安全性、可靠性、 實用性、擴展性、開放性、容錯性，滿足電力系統實時性的要求，具有較高的性 能價格比。
1.1.2 配網自動化系統的基本構成
配網自動化系統是一項系統工程，它大致可分為配網自動化主站系統;配網 自動化子站系統;配網自動化終端等。
(1) 配網自動化主站系統
主站系統由三個子系統組成：配電SCADA 主站系統;配電故障診斷恢復和配 網應用軟件子系統DAS;配電AM/FM/GIS 應用子系統DMS 構成。
(2)配網自動化子站系統
因為配網監控設備點多面廣， 配電SCADA 系統的系統測控對象既包含較大容 量的開閉所、環網柜，又包含數量較多、分布較廣的柱上開關，不可能把所有的 站端監控設備直接連接到配電主站，因此必須增設中間一級，稱為配電子站 (SUB-STATION) 。
(3)配網自動化終端
城市配網自動化終端負責對城域所轄的柱上開關、開閉所、環網柜、配電變 壓器等進行監控，既要實現FTU、TTU 等的三遙功能，又要實現對故障的識別和 控制功能， 從而配合配網自動化主站及子站實現城區配網運行中的工況檢測、網 絡重構、優化運行以及網故障時的故障隔離和非故障區域的恢復供電。
(4) 通信
配網自動化的通信包括主站對子站、主站對現場終端、子站對現場終端、子 站之間、現場終端之間的通信等廣義的范圍。
(5)配電網管理系統DMS
1.2 智能配電網的主要技術內容
(1)配電數據通信網絡。
(2)現代化的測量、傳輸和感應技術，例如輸電線路溫度測量、電網設備 狀態在線監控、光學互感器等技術。
(3)現代化的繼電保護與控制技術，應包括配電網網絡重構、系統模擬仿 真及自適應保護等技術。
(4)配電網高度自動化。
(5)高級量測體系是一個使用智能電表通過多種通信介質，按需或以設定 的方式測量、收集并分析用戶用電數據的系統。
(6) (Distributed Energy Resource) DER 并網技術， 包括 DER 在配電網的“即 插即用”以及微網兩部分技術內容。
(7)DFACTS(Distribution Flexible AC Transmission Systems)是柔性交流輸電技術在配電網的延伸，包括電能質量與動態潮流控制兩部分內容。
(8)故障電流限制技術，指利用電力電子、高溫超導技術限制短路電流的 技術。
1.3 智能配電網的主要特征
(1)堅強：在電網發生大擾動和故障時，電網仍能保持對用戶的供電能力， 而不發生大面積停電事故; 在自然災害和極端氣候條件下或人為的外力破壞下仍 能保證電網的安全運行;具有確保信息安全的能力和防計算機病毒破壞的能力。
(2)自愈：能夠在線自我評估配電網的運行狀態，通過預防性控制方式， 快速有效地發現并消除各種隱患和故障。故障情況下，可以利用微電網電源等設 備自我恢復，隔離故障、避免發生大面積停電。
(3)互動：配電系統運行和電力市場能夠達到無縫連接，支持電力交易的 有效展開，實現資源配置優化，提升配電系統的安全運行。
(4)優化：實現資產規劃、建設、運行維護等全壽命周期環節的優化，合 理地安排設備的運行與檢修， 提高資產的利用效率，有效地降低運行維護成本和 投資成本，減少電網損耗。
(5)集成：通過信息整合、流程優化，達到調度自動化與電力市場管理業 務、生產管理、企業管理的集成，形成綜合性的輔助決策支持體系，提升企業的 管理效率。
(6)兼容：電網能夠同時適應集中發電與分散式發電模式，實現與負荷側 的交互，支持風電等可再生能源的接入，擴大系統運行調節的可選資源范圍，滿 足電網與自然環境和諧發展。 標準化了的電力和通訊的界面接點將使得用戶可以 接連燃料電池、可再生能源發電及其他分散的電源，并以簡單的“即插即用”方式 來實現。
2、 智能配電網發展要求、面臨的問題及挑戰
2.1 智能配電系統結構的發展要求
(1)綜合考慮總體配電系統控制與終端用戶控制，實現配電系統性能的優 化，取得最優的電能質量和最可靠的穩定性。
(2)支持分布式電源高比重的并入，使系統的效率、靈活性、整體性能夠 得到有效提高，以利用分布式電源可靠的優化系統性能;配電系統故障時，可利 用分布式電源局部供電。
2.2 配電網急需解決以下問題(當前我國配電網存在的問題)
(1)配電網絡電源點落后于城市建設的發展,電源點容量及電能輸出受到限制, 尤其是配電電線的傳輸通道。
(2)隨著城市建設的發展,負荷增長率高,但電力配套建設不及時,輸電線半徑小,線路長,瓶頸效應比較突出,卡脖子現象嚴重,電能輸不出去,往往因此而引起停電 事故。
(3)出線通道與城市規劃不相適應。 有的地方改用地下電纜,施工及投資不允許, 采用架空導線,環境條件受限,有的采用絕緣導線,網絡復雜較為普遍。
(4)早期建設的線路導線細、年久失修,高能耗設備多,線損率高,由于導線半徑 小及無功缺額較大,個別地區配電網損耗達 30%,一般地區在 l5%～20%,造成能源 大量浪費。
(5)供電不可靠因素增大。由于配電網投資不足, 設備老化和技術性能低劣,供 電事故頻繁,往往是一點故障引發全線甚至大面積停電事故。城市繁華地段及重 要場所的用戶停電, 影響社會治安及經濟發展。
(6)電網結構復雜,環網聯絡接點較多。
(7)城市電網改造涉及面廣,要求較高,停電難度大。
智能配網改變了傳統配網的一些特性，也必然給電網發展帶來一些挑戰。比 如分布式電源接入， 可能會對電網電壓造成影響，或者不經意地造成短路甚至引 起配網孤島化等問題。最近幾年，微電網這個話題在世界范圍引起熱議。分布式 電源接入可以借助微電網的發展獲得一些優勢，變得更加穩定。如果能夠由一個 先進的能源管理系統來控制分布式電源，通過先進的技術手段進行監控，分布式 電源接入電網可能帶來的種種問題將會得到有效解決。 智能配電及分布式電源接 入是堅強智能電網發展中不可缺少的重要環節。但是，風力發電、太陽能發電、 電動汽車充換電站、 儲能設備及微網等新型電源及負荷直接接入配電網，給配電 網的安全穩定運行帶來了新的技術問題和挑戰。因此，配電網急需發展新的技術 和工具，增加配電網的可靠性、靈活性及效率。目前，各國都 在積極開展許多相 關研究，開發實用有效的技術解決方法，從而應對新的挑戰。
3、 智能配電網發展與展望
3.1 智能配電網將是未來智能電網的核心
從國外經驗來看， 配網是智能電網技術和投資的主要吸收地，主要原因是配網側集中了分布式電源(包括光伏、風電、充電樁)以及配網自動化等智能電網 的核心部分， 也是支撐整個智能電網承上啟下的關鍵環節。 同時配電網覆蓋面廣， 包含了大量的線路損耗， 智能化改造具有顯著的經濟意義。 從技術可行性上來看， 配電網電壓等級適中是最為適合進行智能化改造的環節。 我國配電和用電側的建 設落后于輸電側建設：在國外的電網投資大概是電源投資的 1.2 倍左右，其中配電投資是輸電的1 倍多。 相比之下中國配電網的投資不足輸電網的一半，其主要 原因是配網穩定性并不在國網的考核范圍中。但是在提升用電質量的驅動下，下 階段國家電網公司投資將向配網側和用電側延伸。 用電側智能化的基礎架構正在 搭建： 用電側主要解決的是需求管理的問題， 而要實現分時電價， 乃至實時電價、 雙向電價， 最關鍵的是電表的真正智能化，而不是停留在目前僅能實現遠程抄表 的程度。未來智能電表不僅將成為智能家電的重要“網關”，也將成為分布式電源 接入的重要計價方式。 從目前的低壓載波技術來看是無法滿足未來傳輸容量和穩 定性需求的，電表還將面臨功能和信道上的技術升級。
根據我國國情， 以及現有的傳統電網建設情況，我國的智能電網建設要求是以特高壓、遠距離輸電的互聯骨干電網為基礎，進一步加強地區配電網自動化水平，進行結構優化與升級，構建靈活、可靠、堅固的配電網絡，以適應未來分布式電源、微網的柔性連接。
3.2 智能配電網技術應用的部分進展
(1)先進的表計基礎設施和自動抄表系統的工作正在開展，但與智能電網高級計量的要求還有很大距離。
(2)小型分布式電源(燃氣輪機、內燃機、微燃機、太陽能光伏發電等) 在城市配電網中的建設正在不斷進行， 但占全國發電裝機總量的比例很小 (0.5% 左右) ，尚未對配電網產生明顯的影響。
(3)電化學儲能技術不斷發展，用于能量雙向傳輸的逆變器系統技術、充 電技術、 監控和熱管理技術的研究正在緊鑼密鼓地加快開展。目前已成功研制出 650AH 鈉硫電池單體以及 100kW/200kW· 的全釩液流電池系統等。
3.3 智能配電網技術問題探討
由北極星電力網主辦，北極星智能電網在線承辦的“2012智能配電網及其關鍵技術研討會”將就未來我國智能配電網的發展，邀請這一領域的專家學者、企業高層以及相關電力部門領導，共聚一堂，進行深入探討。本次研討會將與2012年國內最大電力電工展同期舉辦，屆時，各路商家、學者、媒體云集，對智能配電網這一領域的最近技術與解決方案將實現激情碰撞，助力智能配電網市場升溫!聯系電話：010-85758795