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摘要：按照国家电网项目建设的发展规划，“十三五”期间全国基础配电网的智能化改造建设规模将不断升升级，结合“十一五”期间国家主干配电网的自动化改造和“十二五”期间城市、农村智能化、自动化建设的实践经验，需要对下一步配电网智能化升级改造建设项目的设计进行研究，以便实现电网运行的更加平稳、安全、高效，为居民生产生活用电提高更高水平更满意的消费服务。本文结合配电网建设项目具体的设计内容、程序和相关的技术措施，对设计过程、方法和效果进行了全方位的研究探讨，提出了与时俱进的设计思想和发展理念，在设计层解决了困扰配电网许多实际存在的运行不平稳、安全系数不高和效率难以提高的问题，使配电网的结构更科学、合理，确保配电网智能化建设项目的综合性设计，满足国家电力工程建设项目设计规范要求，在项目建设实践中，发挥其应有的积极作用。
关键词：智能；配电网；设计
引言
综合性智能化配电线网建设项目的设计方案，是较为复杂的系统工程，需要结合建设项目的规模、资金投入和项目单位的建设意图，以及施工企业的技术设备能力能力，确立相应的工程设计的指导思想，编制设计规划，规范设计程序，对于新建项目，还要及时开展配电网线路共占地的实地勘测和地理调查，对智能化配电网拓扑结构进行分析研究，由表及里，从局部到整体，对庞大的设计内容进行全面的信息系统整理、归纳，删繁就简，规范提高，利用专门的设计软件，对不同的设计方案进行优化处理。
一、网络配电与终端数据的设计方案
1、根据输配电网络结构进行合理的分析
要做好网络配系统的设计，必须对终端数据进行科学合理的分析，确定优化改造的措施，确保配电线网设备系统管理科学合理，遵循网络构建的基础原则，对配电设备结构进行优化处理，消除整体线路存在的缺陷，提高环网率，促进输配电智能化自动化水平提高。
2、终端线路自动化控制设计
针对配电网架空线路的类型安装实际需要，对线路终端智能化自动化的设计方法是在线路开关段加装相关传感器设备，满足故障迅速隔离的自动化需要，同时，实时监测线路中存在的故障隐患及其发生定点，及时反馈相关信息。
3、数据采集与监控系统的升级设计
目前，智能化配电网采用的数据采集与监控系统，基本上为ＳＣＡＤＡ软件，进行设计时，需要注意的问题就是先对软件和网络模块间的接口形式合理分析，制定出主网络推送设计的相关图形，合理校验、分配其他相关信息，满足配电网综合模块智能自动化升级的条件。设计中还要注意其他自动化网络模块系统的相互关联和安全级别，耦合不同模块的数据信息并进行筛选，以确定所需要的信息。
二、了解进行智能化改造的配电网现状
对需要进行智能化改造的配电网的现状进行系统调查，充分了解运行过程中存在的缺陷和问题，从而实现扬长避短，优化设计方案的目的。
1、电网运行中存在的主要问题
一是电网运行中网损较大。电网运行过程中损耗较大，有多方面的原因，恶劣自然环境和线路超负荷运行引起的线路老化较快，日常维护不及时等等。损耗大降低了供电企业的效益，增大了经营成本，造成大量的电力资源白白浪费，也大幅度降低电能质量，影响客户的安全用电。二是无功补偿率很低。部分电网闲置时间长，工作负荷不大，加装无功补偿器，补偿率较低，效果很差，电力资源浪费相当严重。三是电网运行稳定性差，供电不可靠。由于人们上产生活用电量迅速增加，超出了电网建设初期的设计能力，用电高峰期线路超负荷运行严重，导致故障频发，停电次数多，维修时间长，使电网运行的稳定性受到了影响，造成电力客户不能安全用电，降低了供电企业的效益。四是智能化自动化改造基础较差。对电网进行智能化改造也需要一定的条件，目前，多数基础电网辐射半径较大，人工操作较多，进行自动化智能化改造任务艰巨，基础参差不齐。
2、配电网配电技术与设备的智能化需求
在配电网智能化改造的设计中，对配电网配电技术和设备对智能化的需要必须了解清楚。一是柱上变压器。按照电网辐射的半径和负荷的远近，一定距离内应设置不同容量的变压器，在电网设备加装智能化调度管理的软件中，考虑变压器的多少和分布状态是必须的，明确设备智能化需求的具体数据信息，才能进行科学的设计。二是自动智能化调容技术的应用。利用变压器自身拥有的自动组合调压功能，引入自动调容功能技术，进行科学合理的设计，实时监测变压器的运行状态和负荷情况，实现变压器容量的自动化调整，用电高峰期，自动增容，用电低谷期，自动减容，从而减少了设备损耗，增加了效益。三是智能化调压开关的设计。利用永磁性真空开关和转换开关进行自动化组合设计，能够实现电压快速转化的目标，从而把电网运行过程中的电压调整到理想的状态。四是调度管理的远程控制自动化。实现电能调度远程控制的自动化智能化，能够随时根据配电网不同线路的负荷负载状况，进行有机的调整，以满足高负荷运行线路的需求，减少闲置设备的造成的空耗，对供电企业和电力客户都有积极地影响。
三、配电网的设备功能配置管理设计
1、在线监测监控配置的设计
配电网运行过程中，线路、开关、变压器以及调度管理都是随时发生变化的活动，对各种动态数据进行实时监测，对运行状态的安全性可靠性进行科学的分析，有效的防范故障风险作用，因此，对何种配置的设计，必须按照电力行业规程，进行规范操作，确保设计审核标准与配电运行过程相适应，满足配电网设备系统运行降耗增效安全平稳运行的需要。
2、选取配电网络的适合模式
进行配电网的智能化改造中，按照实际电网的运行条件，需要选取相应的配电网络模式，明确变电站图形，优化科学的网络拓扑静态结构，使设备间有效连接配电网络，实现输配电设备的直观供电。
3、智能化配电网主站的设计
3.1主站的标准
符合国家关于电力项目建设的规范标准和互联网使用协议，遵循可靠性、安全性和可扩展性原则，配置的软硬件系统，适合供电企业的应用条件。
3.2主站的基本功能
智能化配电网主站具备的基本功能就两大项内容：即数据信息的采集、分析进行电网运行动态的实施监测和电网安全的分析应用，具体包括以下工作项目：一是数据采集；二是状态监视；三是远方控制；四是交互操作；五是智能防误操作；六是图形显示；七是事件告警；八是事件顺序记录；九是事故追忆；十是数据统计；十一是报表打印以及配电通信过程的网络工况实时监视等。具体选用的软件包以下几种：一是模型拼接软件；二是拓扑分析软件；三是故障判断及分析处理软件；四是解合环潮流软件；五是负荷转供软件；六是状态估计软件；七是网络重构软件；八是短路电流计算软件；九是快速仿真软件；十是负荷预测软件；十一是预警分析软件；十二是经济优化的运行以及可视化调度和操作软件等。
3.3主站的扩展功能
智能化配电网主站所具备的可扩展功能，主要有以下几项内容：一是模型/图形的信息交互功能；二是停电管理功能；三是保电管理功能；四是双电源管理功能；五是计划检修维护作业功能；六是供电可靠性的统计功能；七是事故预警、紧急处理以及一次设备运行状态实时监测功能等。
3.4主站与其它系统的相互连接
目前，在智能化配电网的主站设计中，主站与相关系统的互相连接，一般选用IEC 61968总程，在有综合性数据平台的条件下，可应用数据库方式总线系统满足主与相关系统的连接。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆设计的基本指导思想就是打破信息孤岛，实现全方位的信息共享，同时，设置相应的程序，对信息进行规范约束管理，完成信息的转换和分析处理过程。
3.5主站的智能化功能
配电网主站的智能化功能主要有以下内容：一是连接分布式电源、相关的储能装置、相关的微电网、相关的监控等；二是自愈控制技术；三是协同调度技术；四是多能源互补管理技术以及相关互动等。
3.6智能化配电网终端/子站的设计
智能电网配电终端的设计要根据国家规定的配电网技术导则要求，正确处理各个功能板块的关系即可，设计中注意以下设备功能之间的关系：一是开关站；二是配电室；三是环网柜；四是箱式变电站；五是柱上开关；六是配电变压器；七是线路以及监测、控制的设备装置。一般为模块化设计，遵循的基本原则：稳定性、安全性、可靠性、维护方便性和可扩展性。
智能化配电网配电子站的设计。一般的配电子站是开关站或配电站的组成部分，主要具备集中与转发终端数据的功能，一是满足电网运行动态运行实时监测的需要，包括4方面内容：a、满足通信汇集型功能的要求，实现信息的规范、梳理、约束与处理B、软件控制线路运行过程中，一旦存在故障隐患，或有非正常运行现象，系统能够及时采取措施，实施安全隔离并进行故障预警，利用信息共享的优势，把信息上传。c、对系统经过的所有互传信息能够进行永久存贮在数据库的固定模块中，方便数据共享。d、具备很强的人机交互功能；二是对各种信息进行汇集处理。首先能够汇集与转发所有的终端数据，其次具备远程通信和控制功能。第三实时监测终端通信，检测与上报故障。第四加强远程维护以及自诊断能力。
3.7综合设计通信系统
智能化电网建设的目标，就是电网运行管理和客户服务实现自动化，所有的电网运行过程都是通过计算机网络的智能软件实施完成，包括线路维护、电能计量收费、设备的运行质量实时监测等，因此，在设计中通信系统的设计是综合性较强的设计内容，需要多电网内运行设备的需求，做通盘的考虑，统一进行规划，一方面提高了设备的利用率，减少了设备运行的损耗；另一方面使实现了不同模式的强强联合，提升了电网的智能化水平。一是处理好主站与子站的关系，做好综合配比设计。一般的主站与子站的连接都是骨干层通信网络，终端为接入层，设计时，应采用多种连接方式的组合，以备信息传输非正常状态下，正确路径的优化选择；二是通信材料的选择。目前一般设计方案，均采用无源光网络以及太网等；三是通信系统必须满足电网运行的安全性、稳定性和可靠性。四是适合电力调度的远程控制实际需要。五是处理好局域网与外网的连接安全问题。六是综合考虑其他相关影响通信系统正常运行的因素，做好进一步的优化调整和重点完善。
四、做好智能化配电网络管理的设计
配电网络的智能化管理是电网运行实现自动化的核心，一般选用ＳＣＡＤＡ软件。
1、在设计当中还要注意相关问题：一是确定能够实现信息共享的全网管理模式；二是具有数据信息的高效采集和分析处理功能；三是符合综合数据信息与部门数据信息交互分析处理的技术需求；四是有效监测和故障排除以及高效控制。主要在设计中，对综合性网络发令平台的控制调度功能进行优化，实现综合性配电网的可靠输送。五是人机交互的方便快捷高效。智能化配电网的网络管理系统，主要内容是通过采集和处理信息实现对电网稳定安全运行的有效控制，需要人工操作与软件自动化处理的有机结合，在设计过程中，考虑到操作人员的操作能力和专业技术能力，选用较为直观的软件，方便人交互的高效便捷。
2、故障隐患处理的自动化设计。全方位的信息共享使智能化电网运行过程中的故障隐患处理的自动化提升了质量，首先数据库及时把故障隐患信息及时由相关子站上传总站，相关部门的工作人员，快速了解信息，及时做出正确的判断，发出指令，进行配电网运行中故障隐患的修复；其次，系统及时进行信息理转化。在设计中，根据实际需要加装的软件必须具有信息转化功能，满足人工操作需要。一般的工作人员在实地操作中，需要的信息应该满足工程应用的价值特点，所以，系统软件诊断和分析处理的信息，需要具备科学的转化功能。
3、配电调控的自动化设计
电网主线和配线的承载调控，在自动化智能化配电网的设计中，也是重要内容，包括多个软件的综合应用，涉及电网运行的不同方面，以区分用户、电量、电价和故障隐患的影响方式的多样性。具体的设计还要注意宏观和微观的关系，做到有机系统的相互联系，是自动化运行成为一个整体。
4、故障隐患的排除与抢修管理设计
由于多重因素，电网在运行过程中，难免存在一定的隐患或突发故障，对故障隐患的排除与抢修管理的自动化设计，要具备以下条件：一是缩小事故造成的停电范围；二是最大限度的减少修复时间；三是杜绝二次停电引发的次生事故；四是确保通信畅通；在设计上解决这些问题，就要随电网运行模式结构与终端用户的全部信息进行梳理，分析出影响电网不正常运行的所有因素信息，制定有效的应急预案，存储于相关的信息模块，方便故障隐患的及时排除和缩小影响。针对突发性大面积的停电事故发生，虽说百年不遇，但也有可能发生，在设计中，根据电网运行的条件和供电区域的环境，做好分布抢修的安排，有备无患。
5、输配电网络及其管理平台的设计
输配电管理是智能化配电网运行的主要工作，因此，要精心设计，促进电网的高效、可靠和安全的运行。按照输配电网络管理平台的设计标准，部署相关的内部网络用电，完善移动服务及其终端访问的管理平台，依次提高服务终端和移动终端以及网络终端间的通信服务的管理方式，密切他们之间的关系，建立快速高效的运行过程，实现输配电系统的高效运行。同时，规划输配电的各个通信服务网板块，强化信息传输功能，提升输配电的效率，优化输配电的结构，使网络拓展快速运行。
6、识别系统的组织设计
电网输配电的智能化运行，就是利用信息技术对各种信息进行准确判断，及时处理，实现电网运行的高效性和可靠安全性，计算机能够对各种信息进行准确的判断和处理，需要加装高效的识别信息的软件，再具体的设计中，就是把计算机网络平台与电网运行调度平台有效连接的关系，进行有效处理，按照一定的技术规范，实现满负荷运转，提高工作效率。
五、结语
智能化配电网的综合设计，关联相当多的内容和技术环节，不仅要分析配电网系统各个相设备关技术的功能要点，还要认识配电设备系统应用于具体的电力资源有效供给和传输过程的重要作用，以便针对基于智能化配电网络的电力资源的质量保证，不断提高电网传输效率，确保综合性网络满足客户服务的能力。智能化配电网的改造工程是国家造福人民，满足经济发展需要的重大基础设施建设结合项目工程，对2020年全面建成小康社会有巨大的促进作用，在建设项目的综合设计中，一方面注重学习发达国家成功的先进经验，更重要的是要立足自身的发展基础，发挥自主创新的积极作用，因地制宜，对设计方案进行全方位的优化，以满足基础电网的智能化建设，提高的运行效率和安全可靠性。
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论文作者:朱正友,郭世飞,徐小龙,纪永新
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/12
标签：电网论文; 配电网论文; 信息论文; 功能论文; 终端论文; 一是论文; 设备论文; 《电力设备》2018年第21期论文;