智能配电系统的关键技术与系统结构分析

摘要：随着经济的发展，配电要求也在不断提高，智能配电系统中的关键技术直接影响着用户的生产生活，两者之间的关系非常密切。本文就智能配电系统的关键技术与系统结构进行了简要的分析，其中包括硬件电路、三相不平衡试验、启动试验等，从而提高智能配电系统的实际应用性能。

关键词：智能配电系统;关键技术;系统结构;分析

受各方面因素的影响，我国的配电网事业起步比较晚，明显滞后于发电以及输电行业，难以满足社会发展的客观需求。调查数据显示，目前我国90%以上的停电事故均是因为配电系统的落后而造成的，通常情况下，电力资源在长距离输送的过程当中，必定会出现一定程度的电力自损，这与能量守恒原则相符，然而由于配电系统的落后，导致电力资源在在输送的过程当中，损耗量增加了三分之一，造成极大的资源浪费。自2000年以来，智能电网便受到了社会各界人士的广泛关注，而智能电网当中最为重要的组成部分就是智能配电系统(SDG)，与传统的配电系统相比较，智能配电系统具有高度智能化、人性化等优点，是我国建设全面智能电网的核心因素之一。

1 智能配电网的基本概念

智能配电网是实现智能配电，规避停电事故，提高电力资源利用效率的重要组成部分之一，当前我国的智能配电网整体而言尚处于较低的水平线上。智能配电网是基于自动化配电技术的尖端配电技术设备，集测量、控制、传感、现代网络等新型技术于一体，无论是开关设备，还是终端设备都具备着高度的智能化，搭配双向通信网络与坚强电网合并运行，整体的安全性能更加优良，运行效率更加理想。除此之外，传统的配电网质支持单一式电源接入，智能配电网则支持分布式电源 (DER)接入，根据用户的用电高峰时段分布情况，为用户提供择时用电服务，加强用户与配电网之间的互动，具有高度的实际应用价值。

2 智能配电系统的系统结构分析

智能配电系统的系统结构可划分为两大部分，第一部分是内部系统，也是核心系统，重要由3大分系统组成，分别是：配电主站系统、配电子站系统、通信系统，其中配电主站系统对配电子站系统、通信系统拥有绝对的指挥功能;第二部分是外部系统，主要由七大分系统组成，分别是：营销管理系统、上级调度自动化系统、负荷管理系统、配变采集与监测系统、地理信息系统、企业资源管理系统、故障报修系统。一般而言，智能配电系统的主要应用价值是分析电网、实现智能配电以及馈线自动化，其中主要依赖通信系统的智能化通信手段，当配电网发生严重故障时，可以及时在故障区与非故障区建立反感染区域，切断故障区与非故障区直接的联系导线，保证非故障区的供电不受影响。同时将区域内的配电信息加以整合，联系外部系统，共同搭建更加完整的配网系统。同时，智能配电系统支持分布式电源接入，具有较强的自愈功能。配电智能化系统总体架构如图1所示。

智能配电网是集各种新型配电技术于一身的配电网，与传统的配电网相比，配电性能有了非常大的提升。配电自动化(DA)与智能配电网(SDG)存在着很大的相似之处，然而就整体而言，智能配电网的实际应用价值更高，技术内容也更加丰富，智能配电网是在配电自动化的基础上对凡是涉及配电系统一次与二次的全部配电技术加以整合，整体的配电效果更为理想。配电自动化(DA)与智能配电网(SDG)的结构关系见如图2所示。

2.1 配电主站系统

智能化配电主站系统具有高安全性、高效率等特点，受国家强制标准的管理。其软件与硬件的选择需要遵循地区的实际情况，如配电网架的结构、供电企业的需求等内容，在地区内的配电自动化应用、基础比较差的情况下，软硬件系统的配置要求也需要相对降低。通常情况下，配电主站系统的主要功能包括两个方面，第一个方面是调度配电，及时根据地区内电力用户的实际用电需求，包括用电高峰期等情况，合理调度配电，在保证电力资源得到最大限度的利用的同时，满足用户的用电需求，调度配电是配电主站系统的核心功能。第二个方面是电网分析应用，即是在配电网正常运行的情况下，就整个系统内部的数据完备情况进行分析，从而实现配电主站系统与其他系统的互联，以综合数据平台为载体，实现信息交换，电网分析应用属于配电主站系统的次要功能，只有当调度配电(SCADA)正常的情况下，电网分析应用功能才具备存在的意义。

2.2 配电子站系统

配电子站系统是由配电主站系统衍生而来的，其整体结构采取模块化设计，稳定性高，可靠性强，并且由于其具有相对的独立性，因此在出现故障的时候，维修的难度相对于母站而言要小得多。根据《城市配电网技术导则》的具体要求，配电子站系统需要同时满足不同接线方式的所有要求，在隔离故障方面需要保持相对的独立性，维持固定地区的供电正常，而在恢复供电的方面，则需要充分展示互联性，在同一方案的指导下，恢复故障地区的供电。一般而言，配电子站系统可分为两个部分，分别是：监控功能型子站与通信汇集型子站，监控功能型子站负责监控配电网的运行情况，对故障及时作出预警，通信汇集型子站可以看成通信网络的中转站，收集配电网运行的详细参数，加以整合传输至控制终端。

2.3 通信系统

首先，建设配电通信网络，在建设的过程当中，需要将用户用电信息、配电自动化、配电计量等情况纳入考虑的范围，提高配电通信网络的利用效率，合理设计配电通信网络的整体架构。在智能配电系统当中，各级通信网络层级非常明显，各自的功能也存在着较大的区别，如配电主站系统与配电子站系统的通信网络是骨干通信系统层，而配电子站系统之间的则为接入层，其重要性与具体作用均不如骨干通信系统层。传统的通信系统采用的都是采用公网通信，公网通信方式的安全性能比较低，容易遭受入侵。笔者建议无论是骨干通信系统层，还是接入通信系统层，都必须采用专网通信，在对馈线自动化要求特别高的地区，可以采取光纤专网通信，保证通信安全。具体的通信系统结构如图3所示。

3 智能配电系统的关键技术分析

3.1 分布式发电技术和DG技术

分布式发电技术是在分布式电源的基础上产生的，传统的配电系统只支持单一式接入，而智能配电系统则可以支持分布式接入方式。连接到配电网的小容量发电机或储能装置，具有多种接入方式的即是分布式发电。分布式发电技术对智能配电系统的影响非常大，换言之，智能配电网的容量很大程度上取决于分布式发电技术的水平，然而分布式发电技术容易受到外界因素的制约，比如非辐射性潮流、短路容量等问题，且在孤岛情况下的运行能力明显难以为继。基于此，我国智能配电系统的分布式发电技术，关键在于提升其抗非辐射性潮流的性能。DG技术即是微网技术，微网技术是相对独立的技术，及产能与储能于一体，允许接入可再生能源，通常情况下，微网技术与分布式发电技术时相伴存在，共同运行的，微网技术通过自身的储能优势，一定程度上可以提升分布式发电技术的抗非辐射性潮流性能。

3.2 电子测量技术

电子测量技术(AMI技术)，是实现配电系统信息化和数字化的重要基础条件之一，其主要的实现载体是进量测和通信技术的配电系统高级量测体系(AMI)。电子测量技术的组成部分包括：数据收集单元、计量数据管理系统、回程传输单元、智能表计等构件，简而言之，AMI技术是从人工抄表的基础上进化而来的，更好地实现了用户与供电企业之间的双向沟通，一则用户可以实时了解到自身的电力消费情况，二则供电企业可以直接向用户发送电价信号，获悉用户的用电信息，随后通过MDMS系统进行数据分析，测量效率与精确度都比较理想。

3.3 自愈控制技术

智能配电系统的运行环境相对封闭，在有利于接入分布式电源的同时，如果智能配电系统出现故障，人工维修的难度比较大。而智能化配电系统则是在灵活、可靠、高效的配电网网架结构当中，利用先进的数学和控制理论，在系统的内部划定检修维护区，当故障发生的时候，利用数学控制理论计算出故障发生的具体区域以及可造成供电停止的区域范围，自行加以判别，随后在此基础上完成自愈，省却了人工维护的步骤，节约人力资源。自愈控制技术的运行指标包括稳定性评价、经济评价、电能量评价、用户服评价等方面，需要注意的是，智能配电系统的自愈控制技术并非完全智能化，需要在隐预测的基础上，根据地区的实际情况执行相应的自愈控制技术方案，从而达到预期的自愈控制目标。

4 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。