我國(guó)配電網(wǎng)的發(fā)展明顯滯后于發(fā)電、輸電，在供電質(zhì)量方面與國(guó)際先進(jìn)水平 也有一定差距。目前，用戶遭受的停電時(shí)間，絕大部分是由于配電系統(tǒng)原因造成的。 配電網(wǎng)落后也是造成電能質(zhì)量惡化的主要因素，電力系統(tǒng)的損耗有近一半產(chǎn)生在配電網(wǎng)， 我國(guó)配電網(wǎng)的自動(dòng)化、智能化程度以及自愈和優(yōu)化運(yùn)行能力遠(yuǎn)低于輸電網(wǎng)，因此智能配電網(wǎng)的建設(shè)已經(jīng)成為我國(guó)電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
1、智能配電網(wǎng)主要技術(shù)內(nèi)容及特征
1.1 配電網(wǎng)自動(dòng)化相關(guān)概念
配電網(wǎng)自動(dòng)化是利用現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)、通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將配電網(wǎng)在線數(shù) 據(jù)和離線數(shù)據(jù)、配電網(wǎng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和地理圖形進(jìn)行信息集成，構(gòu)成完整的自動(dòng)化系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)及其設(shè)備正常運(yùn)行及事故狀態(tài)下的監(jiān)測(cè)、 保護(hù)、控制、用電和配電管理的現(xiàn)代化。
1.1.1配電自動(dòng)化的實(shí)施原則
配電自動(dòng)化是整個(gè)電力系統(tǒng)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(xiàn)在配電網(wǎng)這一層上。配點(diǎn)網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)面向用戶并適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水 平。 配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)， 應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)條件、 負(fù)荷需求、 技術(shù)水平， 以及投資效益等因素，遵循下面幾項(xiàng)原則進(jìn)行：
(1)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)在配電網(wǎng)規(guī)劃的基礎(chǔ)上，根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際供電條件、供電水平、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和客戶性質(zhì)，因地制宜地選擇方案及其設(shè)備類型。
(2)配網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)必須首先滿足自動(dòng)化基本功能，在條件具備時(shí)可以考慮擴(kuò)展管理功能。
(3)配網(wǎng)自動(dòng)化通訊建設(shè)應(yīng)該與調(diào)度自動(dòng)化通訊、集中抄表系統(tǒng)通訊等結(jié)合起來，并考慮今后發(fā)展智能化的趨勢(shì)。
(4)主站系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則應(yīng)遵循各項(xiàng)國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具有安全性、可靠性、實(shí)用性、擴(kuò)展性、開放性、容錯(cuò)性，滿足電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求，具有較高的性 能價(jià)格比。
1.1.2配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的基本構(gòu)成
配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，它大致可分為配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng);配網(wǎng) 自動(dòng)化子站系統(tǒng);配網(wǎng)自動(dòng)化終端等。
(1) 配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)
主站系統(tǒng)由三個(gè)子系統(tǒng)組成：配電SCADA 主站系統(tǒng);配電故障診斷恢復(fù)和配 網(wǎng)應(yīng)用軟件子系統(tǒng)DAS;配電AM/FM/GIS 應(yīng)用子系統(tǒng)DMS 構(gòu)成。
(2)配網(wǎng)自動(dòng)化子站系統(tǒng)
因?yàn)榕渚W(wǎng)監(jiān)控設(shè)備點(diǎn)多面廣， 配電SCADA 系統(tǒng)的系統(tǒng)測(cè)控對(duì)象既包含較大容 量的開閉所、環(huán)網(wǎng)柜，又包含數(shù)量較多、分布較廣的柱上開關(guān)，不可能把所有的 站端監(jiān)控設(shè)備直接連接到配電主站，因此必須增設(shè)中間一級(jí)，稱為配電子站 (SUB-STATION) 。
(3)配網(wǎng)自動(dòng)化終端
城市配網(wǎng)自動(dòng)化終端負(fù)責(zé)對(duì)城域所轄的柱上開關(guān)、開閉所、環(huán)網(wǎng)柜、配電變 壓器等進(jìn)行監(jiān)控，既要實(shí)現(xiàn)FTU、TTU 等的三遙功能，又要實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的識(shí)別和 控制功能， 從而配合配網(wǎng)自動(dòng)化主站及子站實(shí)現(xiàn)城區(qū)配網(wǎng)運(yùn)行中的工況檢測(cè)、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、優(yōu)化運(yùn)行以及網(wǎng)故障時(shí)的故障隔離和非故障區(qū)域的恢復(fù)供電。
(4) 通信
配網(wǎng)自動(dòng)化的通信包括主站對(duì)子站、主站對(duì)現(xiàn)場(chǎng)終端、子站對(duì)現(xiàn)場(chǎng)終端、子 站之間、現(xiàn)場(chǎng)終端之間的通信等廣義的范圍。
(5)配電網(wǎng)管理系統(tǒng)DMS
1.2 智能配電網(wǎng)的主要技術(shù)內(nèi)容
(1)配電數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。
(2)現(xiàn)代化的測(cè)量、傳輸和感應(yīng)技術(shù)，例如輸電線路溫度測(cè)量、電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)控、光學(xué)互感器等技術(shù)。
(3)現(xiàn)代化的繼電保護(hù)與控制技術(shù)，應(yīng)包括配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、系統(tǒng)模擬仿真及自適應(yīng)保護(hù)等技術(shù)。
(4)配電網(wǎng)高度自動(dòng)化。
(5)高級(jí)量測(cè)體系是一個(gè)使用智能電表通過多種通信介質(zhì)，按需或以設(shè)定的方式測(cè)量、收集并分析用戶用電數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。
(6) (Distributed Energy Resource) DER 并網(wǎng)技術(shù)， 包括 DER 在配電網(wǎng)的“即 插即用”以及微網(wǎng)兩部分技術(shù)內(nèi)容。
(7)DFACTS(Distribution Flexible AC Transmission Systems)是柔性交流輸電技術(shù)在配電網(wǎng)的延伸，包括電能質(zhì)量與動(dòng)態(tài)潮流控制兩部分內(nèi)容。
(8)故障電流限制技術(shù)，指利用電力電子、高溫超導(dǎo)技術(shù)限制短路電流的技術(shù)。
1.3 智能配電網(wǎng)的主要特征
(1)堅(jiān)強(qiáng)：在電網(wǎng)發(fā)生大擾動(dòng)和故障時(shí)，電網(wǎng)仍能保持對(duì)用戶的供電能力，而不發(fā)生大面積停電事故; 在自然災(zāi)害和極端氣候條件下或人為的外力破壞下仍 能保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行;具有確保信息安全的能力和防計(jì)算機(jī)病毒破壞的能力。
(2)自愈：能夠在線自我評(píng)估配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，通過預(yù)防性控制方式，快速有效地發(fā)現(xiàn)并消除各種隱患和故障。故障情況下，可以利用微電網(wǎng)電源等設(shè) 備自我恢復(fù)，隔離故障、避免發(fā)生大面積停電。
(3)互動(dòng)：配電系統(tǒng)運(yùn)行和電力市場(chǎng)能夠達(dá)到無縫連接，支持電力交易的有效展開，實(shí)現(xiàn)資源配置優(yōu)化，提升配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
(4)優(yōu)化：實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)等全壽命周期環(huán)節(jié)的優(yōu)化，合理地安排設(shè)備的運(yùn)行與檢修， 提高資產(chǎn)的利用效率，有效地降低運(yùn)行維護(hù)成本和 投資成本，減少電網(wǎng)損耗。
(5)集成：通過信息整合、流程優(yōu)化，達(dá)到調(diào)度自動(dòng)化與電力市場(chǎng)管理業(yè)務(wù)、生產(chǎn)管理、企業(yè)管理的集成，形成綜合性的輔助決策支持體系，提升企業(yè)的 管理效率。
(6)兼容：電網(wǎng)能夠同時(shí)適應(yīng)集中發(fā)電與分散式發(fā)電模式，實(shí)現(xiàn)與負(fù)荷側(cè)的交互，支持風(fēng)電等可再生能源的接入，擴(kuò)大系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)的可選資源范圍，滿 足電網(wǎng)與自然環(huán)境和諧發(fā)展。 標(biāo)準(zhǔn)化了的電力和通訊的界面接點(diǎn)將使得用戶可以 接連燃料電池、可再生能源發(fā)電及其他分散的電源，并以簡(jiǎn)單的“即插即用”方式來實(shí)現(xiàn)。
2、 智能配電網(wǎng)發(fā)展要求、面臨的問題及挑戰(zhàn)
2.1 智能配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展要求
(1)綜合考慮總體配電系統(tǒng)控制與終端用戶控制，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)性能的優(yōu)化，取得最優(yōu)的電能質(zhì)量和最可靠的穩(wěn)定性。
(2)支持分布式電源高比重的并入，使系統(tǒng)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(yōu)化系統(tǒng)性能;配電系統(tǒng)故障時(shí)，可利 用分布式電源局部供電。
2.2 配電網(wǎng)急需解決以下問題(當(dāng)前我國(guó)配電網(wǎng)存在的問題)
(1)配電網(wǎng)絡(luò)電源點(diǎn)落后于城市建設(shè)的發(fā)展,電源點(diǎn)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(shè)的發(fā)展,負(fù)荷增長(zhǎng)率高,但電力配套建設(shè)不及時(shí),輸電線半徑小,線路長(zhǎng),瓶頸效應(yīng)比較突出,卡脖子現(xiàn)象嚴(yán)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(guī)劃不相適應(yīng)。有的地方改用地下電纜,施工及投資不允許, 采用架空導(dǎo)線,環(huán)境條件受限,有的采用絕緣導(dǎo)線,網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜較為普遍。
(4)早期建設(shè)的線路導(dǎo)線細(xì)、年久失修,高能耗設(shè)備多,線損率高,由于導(dǎo)線半徑小及無功缺額較大,個(gè)別地區(qū)配電網(wǎng)損耗達(dá) 30%,一般地區(qū)在 l5%～20%,造成能源大量浪費(fèi)。
(5)供電不可靠因素增大。由于配電網(wǎng)投資不足, 設(shè)備老化和技術(shù)性能低劣,供 電事故頻繁,往往是一點(diǎn)故障引發(fā)全線甚至大面積停電事故。城市繁華地段及重 要場(chǎng)所的用戶停電, 影響社會(huì)治安及經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
(6)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)接點(diǎn)較多。
(7)城市電網(wǎng)改造涉及面廣,要求較高,停電難度大。
智能配網(wǎng)改變了傳統(tǒng)配網(wǎng)的一些特性，也必然給電網(wǎng)發(fā)展帶來一些挑戰(zhàn)。比 如分布式電源接入，可能會(huì)對(duì)電網(wǎng)電壓造成影響，或者不經(jīng)意地造成短路甚至引 起配網(wǎng)孤島化等問題。最近幾年，微電網(wǎng)這個(gè)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(wǎng)的發(fā)展獲得一些優(yōu)勢(shì)，變得更加穩(wěn)定。如果能夠由一個(gè)先進(jìn)的能源管理系統(tǒng)來控制分布式電源，通過先進(jìn)的技術(shù)手段進(jìn)行監(jiān)控，分布式 電源接入電網(wǎng)可能帶來的種種問題將會(huì)得到有效解決。 智能配電及分布式電源接 入是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。但是，風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、電動(dòng)汽車充換電站、 儲(chǔ)能設(shè)備及微網(wǎng)等新型電源及負(fù)荷直接接入配電網(wǎng)，給配電 網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了新的技術(shù)問題和挑戰(zhàn)。因此，配電網(wǎng)急需發(fā)展新的技術(shù) 和工具，增加配電網(wǎng)的可靠性、靈活性及效率。目前，各國(guó)都在積極開展許多相 關(guān)研究，開發(fā)實(shí)用有效的技術(shù)解決方法，從而應(yīng)對(duì)新的挑戰(zhàn)。
3、 智能配電網(wǎng)發(fā)展與展望
3.1 智能配電網(wǎng)將是未來智能電網(wǎng)的核心
從國(guó)外經(jīng)驗(yàn)來看， 配網(wǎng)是智能電網(wǎng)技術(shù)和投資的主要吸收地，主要原因是配網(wǎng)側(cè)集中了分布式電源(包括光伏、風(fēng)電、充電樁)以及配網(wǎng)自動(dòng)化等智能電網(wǎng) 的核心部分， 也是支撐整個(gè)智能電網(wǎng)承上啟下的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。同時(shí)配電網(wǎng)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(jīng)濟(jì)意義。 從技術(shù)可行性上來看， 配電網(wǎng)電壓等級(jí)適中是最為適合進(jìn)行智能化改造的環(huán)節(jié)。 我國(guó)配電和用電側(cè)的建設(shè)落后于輸電側(cè)建設(shè)：在國(guó)外的電網(wǎng)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(guó)配電網(wǎng)的投資不足輸電網(wǎng)的一半，其主要 原因是配網(wǎng)穩(wěn)定性并不在國(guó)網(wǎng)的考核范圍中。但是在提升用電質(zhì)量的驅(qū)動(dòng)下，下階段國(guó)家電網(wǎng)公司投資將向配網(wǎng)側(cè)和用電側(cè)延伸。 用電側(cè)智能化的基礎(chǔ)架構(gòu)正在 搭建： 用電側(cè)主要解決的是需求管理的問題， 而要實(shí)現(xiàn)分時(shí)電價(jià)， 乃至實(shí)時(shí)電價(jià)、 雙向電價(jià)，最關(guān)鍵的是電表的真正智能化，而不是停留在目前僅能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(wǎng)關(guān)”，也將成為分布式電源 接入的重要計(jì)價(jià)方式。 從目前的低壓載波技術(shù)來看是無法滿足未來傳輸容量和穩(wěn)定性需求的，電表還將面臨功能和信道上的技術(shù)升級(jí)。
根據(jù)我國(guó)國(guó)情， 以及現(xiàn)有的傳統(tǒng)電網(wǎng)建設(shè)情況，我國(guó)的智能電網(wǎng)建設(shè)要求是以特高壓、遠(yuǎn)距離輸電的互聯(lián)骨干電網(wǎng)為基礎(chǔ)，進(jìn)一步加強(qiáng)地區(qū)配電網(wǎng)自動(dòng)化水平，進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化與升級(jí)，構(gòu)建靈活、可靠、堅(jiān)固的配電網(wǎng)絡(luò)，以適應(yīng)未來分布式電源、微網(wǎng)的柔性連接。
3.2 智能配電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的部分進(jìn)展
(1)先進(jìn)的表計(jì)基礎(chǔ)設(shè)施和自動(dòng)抄表系統(tǒng)的工作正在開展，但與智能電網(wǎng)高級(jí)計(jì)量的要求還有很大距離。
(2)小型分布式電源(燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)、微燃機(jī)、太陽(yáng)能光伏發(fā)電等) 在城市配電網(wǎng)中的建設(shè)正在不斷進(jìn)行，但占全國(guó)發(fā)電裝機(jī)總量的比例很小 (0.5% 左右) ，尚未對(duì)配電網(wǎng)產(chǎn)生明顯的影響。
(3)電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)不斷發(fā)展，用于能量雙向傳輸?shù)哪孀兤飨到y(tǒng)技術(shù)、充電技術(shù)、 監(jiān)控和熱管理技術(shù)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(tǒng)等。
3.3 智能配電網(wǎng)技術(shù)問題探討
由北極星電力網(wǎng)主辦，北極星智能電網(wǎng)在線承辦的“2012智能配電網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)研討會(huì)”將就未來我國(guó)智能配電網(wǎng)的發(fā)展，邀請(qǐng)這一領(lǐng)域的專家學(xué)者、企業(yè)高層以及相關(guān)電力部門領(lǐng)導(dǎo)，共聚一堂，進(jìn)行深入探討。本次研討會(huì)將與2012年國(guó)內(nèi)最大電力電工展同期舉辦，屆時(shí)，各路商家、學(xué)者、媒體云集，對(duì)智能配電網(wǎng)這一領(lǐng)域的最近技術(shù)與解決方案將實(shí)現(xiàn)激情碰撞，助力智能配電網(wǎng)市場(chǎng)升溫!
