摘要：本文通过阐述智能配电网概念、发展目标、规划及实施方案，分析智能配电网的优势及关键技术， 探讨智能配电网技术在实践中的应用。
关键词：智能配电网；电力系统；技术应用
1 智能配电网概述
智能电网是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。智能配电网是智能电网的关键环节之一，通常110千伏及以下的电力网络属于配电网络。
2009年5月，国家电网公司在北京召开的“2009特高压输电技术国际会议”上，首次发布坚强智能电网发展规划， 主要提出坚强智能电网以坚强网架为基础，通信信息平台为支撑，智能控制为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。
2 智能配电网目标
智能配电网，以构建强大电源支撑系统为基础，以构建可靠配用电系统为重点，以智能化和自动化为方向，以信息化手段为支撑，有效提高资源优化配置能力、电网服务能力。实现企业与社会、企业与各类公众和客户的良性互动，实现更大范围的能源和电力资源优化配置，大幅度提高配电和用电效率，建成结构坚强，具有高度的信息化、自动化、互动化水平，具备安全可靠、服务优质、经济高效、绿色低碳、友好互动五大特征。
信息化：通过输变电设备在线监测系统、配电自动化系统等系统的建设，利用先进的计算机技术以数字化的方式清晰表述电网对象、结构、特性及状态，实现各类信息的精确高效采集与传输，实现电网信息的高度集成、分析和利用。
自动化：通过智能变电站建设，不断提升变电站内自动化水平，加大配电自动化系统建设力度，不断提升配电自动化覆盖率，最终实现自动化全面覆盖，实现电网自动运行控制与管理水平提升。
互动化：建设运行灵活的配电网络，实现各类电源和用户的友好接入，实现用户主动参与电网调节，通过信息的实时沟通及分析，使整个系统可以良性互动与高效协调。
3 智能配电网规划与实施
3.1配电自动化规划
智能配电网因地制宜开展配电终端与通信建设，为配电网故障检测与远方控制提供技术手段；根据规划开展地市级部署的配电调控主站平台建设，提升配网运行调控管理水平；梳理配网管理流程，强化配电网资产全寿命周期管理，大力推进配网不停电作业；加强信息系统集成，解决“信息孤岛”问题，通过数据共享实现多系统之间的信息共享与互动应用；深入开展配电抢修指挥体系建设，全面提升配电网整体管理水平。
3.1.1主站功能规划
规划配电自动化主站系统，该系统以配电SCADA实时信息为基础，利用开放的系统支持平台，实现配电网管理自动化，实现对配网的控制、自动操作、合理运行，实现馈线故障自动隔离，恢复供电。
根据未来配电主站的辅助决策应用功能扩充，结合系统功能服务运行考虑，增补应用服务器与管理服务器。
3.1.2配电终端规划
根据不同区域供电可靠性需求，B类区域配电网络较为成熟，网络架构较为坚强，依据配网自动化的实施对可靠性的提升效果采用以“三遥”为主的自动化终端配置模式；C、D类区域面积较广，线路供电半径较长，采用故障指示器和自动重合闸方式进行自动化建设，以缩短故障定位时间和非故障段的恢复供电时间，从而最大程度的提供区域供电可靠性。
3.1.3实施方案
为保证配电网自动化顺利实施，针对现有电网水平、设备状况及地域环境，结合设备情况、地区功能，提出以下配电终端建设改造方案。
①开闭所、环网柜、配电室、柱上开关等设备建设方案
对于没有预留空间的开闭所、环网柜，不具备安装终端位置的，进行两遥改造时，需在开闭所、环网柜内母线侧加装PT，在各个10kV出线侧加装CT，在柜外加装终端设备。三遥改造时，比两遥建设标准需多加装电动操作机构和部分遥信量采集。对于有预留空间的开闭所、环网柜进行除相同改造时，需在预留位置上加装终端设备。
由于配电室为户内式，一般配电室内有足够的空间安装终端等设备，按照相应的标准建设即可。对不具备自动化实施条件的柱上开关设备进行整体更换。
②故障指示器建设方案
故障指示器的建设安装应综合考虑地域特点，川区信号稳定，光照充足，可考虑采用性价比较好的太阳能板及电源模块，为设备本体提供电源；部分山区地带，由于关照时间较少，无线信号相较稳定性较差，建议采用线夹式PT为设备提供后备电源，同时，配套使用自动重合闸式柱上开关，以满足D类地区自动化建设要求。
3.2通信网规划
3.2.1总体原则
配电通信网规划设计应对业务需求、技术体制、运行维护及投资合理性进行充分论证。配电通信网应遵循数据采集可靠性、安全性、实时性的原则，在满足配电自动化业务需求的前提下，充分考虑综合业务应用需求和通信技术发展趋势，做到统筹兼顾、分步实施、适度超前。
配电通信网建设可选用光纤专网、无线公网、无线专网、电力线载波等多种通信方式，规划设计过程中应结合配电自动化业务分类，综合考虑配电通信网实际业务需求、建设周期、投资成本、运行维护等因素，选择技术成熟、多厂商支持的通信技术和设备，保证通信网的安全性、可靠性、可扩展性。
配电通信网通信设备应采用统一管理的方式，在设备网管的基础上充分利用通信管理系统（TMS）实现对配电通信网中各类设备的统一管理，满足二次安全防护要求，采用可靠的安全隔离和认证措施。
配网通信光缆建设应充分考虑其它业务（如计量自动化、智能配电网）的资源共享，做好一定的资源预留。
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3.2.2实施方案
配电通信网所采用的光缆应与配电网一次网架同步规划、同步建设，或预留相应位置和管道，满足配电自动化中、长期建设和业务发展需求。
配电网通信根据配电网规模采用主干层、汇聚层和接入层的分层结构。对于A、B类供电可靠性高的区域，结合“三遥”终端与馈线自动化的覆盖，采用光纤专网通信方式，满足实时响应需要；部分光纤无法敷设的区段，辅助建设载波与无线通信方式。对于C、D类供电区域的“二遥”配电终端接入，采用无线公网通信方式为主，通过基于专线和安全网关的应用，保证接入安全性。对于区域内部分关键节点的“三遥”建设需要，结合地区规划、电缆建设等采用光纤专网或载波进行辅助通信。
3.3信息安全防护规划
电力二次系统的安全防护对系统安全稳定运行至关重要，系统中任何一个薄弱点都将成为整个电力系统的薄弱点。为保障配电自动化系统与各相关应用系统的安全，抵御病毒和黑客等恶意攻击和破坏，系统建设要按照国家电力监管委员会颁布的《电力二次系统安全防护总体方案》要求，针对系统整体制定周密的安全防护方案，包括部署正/反向安全隔离装置、硬件防火墙、纵向加密认证装置、防病毒系统、入侵检测系统、安全审计系统等防护措施。
配电自动化系统与调度自动化系统处于生产控制区，地理信息系统、营销管理系统和生产管理系统等处于管理信息区；各个系统之间的交互需要跨越生产控制区和管理信息区，安全防护至关重要，需要在生产控制区和信息管理区之间安装安全隔离装置。
在配电自动化系统内部，通过网络通信方式纵向连接的各个配电子站需要安装纵向加密认证装置，通过无线公网连接的通道需要安装隔离装置和防火墙以提高通道安全性。
对配电自动化系统主站进行系统安全加固，采用安全等级较高的操作系统、部署防病毒软件和漏洞检测系统、部署安全审计系统、定期进行数据备份等方式，提高系统自身安全性。
3.4分布式电源
分布式电源，是指在用户所在场地或附近建设安装、运行方式以用户侧自发自用为主、多余电量上网，且在配电网系统平衡调节为特征的发电设施或有电力输出的能量综合梯级利用多联供设施，包括太阳能、天然气、生物质能、风能、地热能、海洋能、资源综合利用发电等。
通过电网配套建设使电网具备充足的分布式电源接纳能力，同时推广新能源并网的相关技术应用，深化分布式发电的接入控制技术，实现新能源接入下电网的安全、稳定、可靠及智能化运行。通过大量自动化、智能化手段的应用，使电网更加绿色、低碳，适应大规模分布式清洁能源接入。
3.5多元化负荷接入
多元化负荷尚没有明确定义，目前涉及多元化负荷的主要有电动汽车及储能系统。
新能源汽车售价高于普通汽车，且续航里程偏低，虽然国家出台了多项新能源汽车补贴政策，但由于新能源汽车性价比低，配套基础设施建设缓慢，推广较难。而充换电站建设投入巨大，短时间内收效较慢。按照以“以政府公务用车、公交、环卫、园林车辆为主，民用车辆为辅，以分散充电桩为主，充换电站为辅”的建设模式，形成以使用者居住地、驻地停车位(基本车位)配建充电设施为主体，以城市公共停车位、路内临时停车位配建充电设施为辅助，以城市充电站、换电站为补充的，数量适度超前、布局合理的充电设施服务体系，以满足电动汽车服务需求和发展规划目标的实现。
依据国家储能建设情况，储能系统可主要分为电化学储能和电磁储能，目前储备技术尚未普及。
4 智能配电网技术应用
4.1变电环节
变电站是智能配电网的重要支撑节点，是电网基础运行数据的采集源头和命令执行单元，是智能配电网变电环节建设的主要任务。智能变电站的建设也是优化资源配置，提高资源使用率的重要体现。
“十三五”期间，新建变电站按照新一代智能变电站标准建设，按照国网模块化智能变电站全站按照一次、二次设备智能化、数据平台标准化配置原则建设，实现电网运行数据全面采集和实时共享，支撑电网实时控制、智能调节和各类高级应用。实现变电设备信息和维护策略与电力调度全面互动。实现全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化、高级应用互动化。
4.2配电环节
主动配电网是采用主动管理分布式电源、储能设备和客户双向负荷的模式，具有灵活拓扑结构的公用配电网，是智能配电网技术发展的高级阶段技术，主动配电网运行关键技术研究及示范目前还在研究阶段。
开展主动配网试点建设，实现间歇式能源有效消纳。随着电力需求的持续增长、新能源的规模化接入以及电力市场的开放，电网正以高效、灵活的方式发展，以适应未来技术需求。主动配电网在实现系统的安全、可靠、经济运行上发挥着重要的作用，是未来智能配电网的重要组织形式，尤其在保障电网安全经济运行、充分发挥分布式能源的作用、提高配电网分布式能源的消纳能力等方面有着独特的优势。
4.3用电环节
智能小区是智能用电环节的重要组成部分，开展智能小区示范区建设，实现小区供电智能可靠、服务智能互动、能效智能管理，提升供电质量和服务品质。
结论
值此论文完成之际，感谢所有规划报告的作者，是你们的无私共享和奉献让我在智能配电网领域学到了很多前沿的技术知识。
感谢我所有的同事，在工作中和我同舟共济，共同迎接困难和挑战。最后，谢谢省公司经研院和银川供电公司相关同仁对论文的帮助和指导。
参考文献
[1]《配电网规划设计技术导则》，国家电网公司，2014年.
[2]《国家电网公司关于印发分布式电源并网相关意见和规范（修订版）的通知》国家电网办[2013]1781号，国家电网公司，2013年11月.
[3]《分布式电源接入配电网设计规范》，国家电网公司，2014年2月.
[4]《国家电网公司关于印发风电、光伏发电接入系统工程项目管理规范的通知》，国家电网公司，2014年9月.
论文作者:马鑫,樊雨鑫
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/30
标签：智能论文; 配电网论文; 电网论文; 系统论文; 互动论文; 分布式论文; 技术论文; 《电力设备》2017年第24期论文;