浅谈一流配电网的规划与发展

2024-05-24

浅谈一流配电网的规划与发展（共7篇）

篇1：浅谈一流配电网的规划与发展

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浅谈一流配电网的规划与发展

摘要：我国经济社会大跨步迈进的形势下保持电网领先的优势就要紧抓规划工作。规划的思想为指导，努力的做到项目有据可依、经济合理、逐年实施、适度超前；建立日常化的基础数据整理、发现问题、规划项目、储备项目、项目报批、解决问题的良性循环。使地方经济建设免除后顾之忧，提升供电企业整体运营水平，建设一流的配电网络，最终达成了社会与企业双赢的良好局面。

关键词；配电网；规划；建设；发展

中图分类号： U665 文献标识码： A

一、专业管理目标描述

1.1专业管理的理念

从现状出发，深入分析寻找电网薄弱环节，建立并完善供电电网的标准化与规范化运作。兼顾企业的经济、社会效益，建设坚强可靠的主网架、优化中压配电网、完善低压配电网并为其向智能化的配电网过渡做好准备。立足长远，适度超前，坚持现实性和前瞻性相结合的原则，为电网的长远发展打下基础，切实满足社会经济社会发展所带来的用电需求。

1.2专业管理的策略

1.2.1专业管理的组织形式：

供电公司110kV及以下配电网规划管理工作由供电分公司规划工作领导组负责领导工作，并由规划工作办公室负责规划工作的开展、实施、协调、修订工作，同时由下设的专业工作组负责所属专业的详细规划工作。

组织体系构成为：

各相关部门

↑↓

规划领导组→规划办公室→规划工作组（四个专业小组）

↑↓ ↓↑

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各县（区）支公司、专业支持单位

在外围社会经济环境变化日益加快的背景下，更好的把握环境、紧跟当前发展的趋势是做好电网规划工作的前提之一。变化愈快，对基础数据收集整理与预测工作的要求愈高，在此领导架构下，供电分公司规划工作对内沟通顺畅，对外与地方经济建设及时反馈，形成内外互联，高效互动的良好组织架构。

1.2.2专业管理中各部门职能：

供电公司配电网规划工作主要由发展策划部归口牵头管理。根据电压等级，110kV配合部门为生产技术部门、35kV城网配合部门为生产技术部、农网为农电部、10kV城网配合部门为生产技术部、农网为农电部。科信中心、调度所、各县区支公司提供技术支持。

地市公司主要进行配电网规划管理办法的制定与修订，负责编写修订配电网规划（110kV~35kV部分）、同时负责各专项规划的编写与修订，并完成规划库的相关工作、组织指导各县区支公司的规划编制与审核工作。各县区支公司组织编制所辖区域内10千伏及以下电网规划，并对上级网络规划和电源建设提出建议；同时配合发展策划部编制地区电网规划，提供所需的文件、资料、图纸和数据，开展必要的调研活动。

1.3专业管理的目标：

国家电网“十二五”规划设计的目标是：

（1）通过逐年建设和改造，提升国家电网供电能力及优化主网架，并通过计算提出主网合理的运行方式；

（2）通过逐年改造和建设，满足“十二五”期间本地区用电负荷的增长需要，并适度超前，留有一定裕度；

（3）至“十二五”末期，建成结构合理、分层分区清晰、适应进一步发展、能够安全可靠、优质高效运行的城市电网；对农网线路卡脖子、设备老旧、农林场、养殖场、人畜饮水等关乎农业生产、农村生活的用电问题等问题予以解决、进一步减少低压故障率；提高“N-1”线路比例，消除供电孤岛区域，全面提升农网运维水平。

（4）根据现有电网的具体情况，遵循制定的技术原则，逐步使变电站主接线形式、主变压器容量、中压配电网结构、导线截面等标

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准化和规范化；

（5）通过优化网络结构、改造薄弱环节、更换高损耗变压器和小截面导线、采用先进装备、推广应用节能技术，逐步提高电网运行的技术指标和经济指标；

（6）根据远景发展目标，为与电网主网架相协调的通信系统和自动化系统的分步实施打下良好基础；

（7）在主网架规划时，从智能电网的角度，充分考虑可再生能源的接入需要，尤其是考虑区内大容量风电场的接入需要；

（8）在配电网结构方面，考虑故障隔离和负荷转供的需要，为将来实现配电网运行的智能化打下基础；

（9）在通信系统规划时，充分考虑智能电网发展的信息交互需求；

二、专业管理的主要做法

2.1附图：供电分公司电网规划工作流程图

2.2主要流程说明

2.2.1规划基础资料收集整理与分析

更据上级单位的工作要求及大同供电分公司对规划进行滚动修订的安排，开始规划工作。首先由发展策划部委托有资质的咨询机构进行电网规划，委托时明确规划目标、标准及规划年限。咨询机构接受电网规划委托后，开始进行收集相关电网规划资料，包括地方社会、经济基本数据、电网分电压等级历史负荷、电量数据、分电压设备数据等；通过不同的归口整理与分析，立足现状、顺应发展需求，进行负荷及电量的预测工作，以便为后续的规划项目提供数据支持。

2.2.2规划编制

在配电网规划编制范围上，供电分公司坚决贯彻落实国网公司精神与省公司具体要求。电压等级涵盖220kV~0.4kV，做到了全电压等级规划。专业规划方面，包含有高压配电网规划、中低压配电网规划、二次及营销规划、配电自动化规划、电力通道规划、充电汽车规划、煤炭产业专项规划；由此达到了规划范围上的横向到边。

在配电网规划编制内容上，供电分公司一方面认真详实的对国网

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技术导则进行了研究并在此基础上制定了切实符合本地特征的规划技术导则，并在规划编写中坚决贯彻。另一方面，规划的编写大致分为以下几个部分：A、现状分析。B、负荷预测。C、电力（电量）平衡。D、确定电网规划目标。E、规划方案的确定。F、投资估算。G、结论、H、合理化建议；通过踏实客观的前期调研、科学细致的编写研究与领导组的审核修订，达到规划编制的合理性、科学性、经济性，从而做到规划内容上的纵向到位。

供电分公司按照省公司上一级电网规划成果进行地市区县一级的编制。在每一个规划编写周期中，配电网规划严格按照上级主网规划进行编写、网架及电源点等基础数据均取自上级规划。进行规划方案的拟定并根据上级电网规划与本地或本区域现状及未来用电趋势进行科学研究、大胆假设、认真求证的方式对方案进行编写。切实做到220kV-110kV-35kV-10kV-0.4kV各个电压等级规划的一脉相承与各具特色。

2.2.3规划审批

在电网规划期间及收尾时，由供电分公司规划领导组全盘领导、发展策划处牵头、各专业部门（生技部、农电部、调度所、设计院）参加并对其对口专业负责，对规划报告及相关成果进行审查，保证电网规划的科学性、合理性、时效性。

2.2.4规划的滚动修订

供电分公司以“年”为一个基本周期对电网进行滚动规划。在规划内容的滚动修订上，以解决区域内配电网薄弱环节为主要出发点，立足区域社会经济发展状况，同时与规划原则与国网技术导则保持高度一致来进行滚动修订工作。修订范围包含高中低压配电网及各专项规划，其中对高、中低压配电网规划及相关图纸进行着重修订。供电分公司以“年”为一个基本周期对电网进行滚动规划。在规划内容的滚动修订上，以解决区域内配电网薄弱环节为主要出发点，立足区域社会经济发展状况，同时与规划原则与国网技术导则保持高度一致来进行滚动修订工作。修订范围包含高中低压配电网及各专项规划，其中对高、中低压配电网规划及相关图纸进行着重修订。

三、评估与改进

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经过近几年大规模的建设，供电分公司城区范围内的配电主干线路缆化率现已达到70%以上，缆化率在全省地级城市内名列前茅。通过规划与现状紧密结合、对现状问题的明晰分析、不懈的改正，使我公司从根本上解决配电网卡脖子线路和城市供电线路走廊紧张的现状，优化城区电网结构，实现配网自动化提供了坚实的物质基础，完美地体现了政府与电力企业的双赢合作。

3.1今后的改进方向及对策

3.1.1对政府的几点建议

1、需要政府各级部门继续加大对电网建设的支持力度近年来在“转型发展，绿色崛起”以及“三名一强”等战略的指引下，为供电下一步的发展打下了坚实的基础。电网企业只有加快电网建设速度才能适应供电的高速发展。为此，需要规划、土地、环保、林业等相关部门在电力设施选址、用地、环评以及线路走廊等方面予以大力支持。

2、风电以及分布式能源并网走廊的预留。

新型能源的开发有利于节省不可再生资源，有利于可持续发展，顺应了国家发展低碳经济的大势，同时符合我市“绿色崛起”的战略要求。由于我市风电场为典型的山地风电场，位于电网结构薄弱地带，且比较分散。如此大规模的风电开发，需要政府规划部门预留足够的风电以及新能源开发并网通道及满足新能源接入的站点。

3.1.2对公司内部的几点建议

1、加强人力资源配置。现人员配置方面机关本部做到了专项专人负责，但在县（区）支公司一级负责配合规划编写的人员基本由安生、调度、农电的同志兼职负责。对于每五年一次的规划编写尚能满足要求，但对于常态化的规划资料整理、新兴热点区域分析及滚动修编的要求有所欠缺；建议可以增设专岗专人进行对口管理、对口负责；将规划工作做到全口径常态化管理。

2、大力推进“专业规划”。在现有基础上进一步细化规划人员分工。“电力研究所”或办公室是一种相对合适的实现方式。使管理、编制、计算人员进一步专业化、集中化。保证规划各环节的完整与专业话。

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结语

随着地方经济发展最直接的能源，要在整体经济社会大跨步迈进的形势下保持电网领先的优势就要紧抓规划工作。规划的思想为指导，努力的做到项目有据可依、经济合理、逐年实施、适度超前；建立日常化的基础数据整理、发现问题、规划项目、储备项目、项目报批、解决问题的良性循环。使地方经济建设免除后顾之忧，提升供电企业整体运营水平，建设一流的配电网络，最终达成了社会与企业双赢的良好局面。

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篇2：低压配电网的规划与建设实践分析

随着建设环境友好型“坚强智能电网”进程的不断推进, 低压配电网的规划与研究也步入了一个新的阶段, 面临着新的形势。低压配电网规划是一个综合考虑的过程, 在制定规划的过程中, 需要考虑各种复杂因素。针对如何有效应对种种矛盾和问题, 应积极做好低压配电网的规划与设计工作, 下文将展开讨论。

1 实施低压配电网规划与建设的重要性

在我国, 低压配电网建设依然处于薄弱环节, 电网在建设过程中存在许多问题, 例如投资小、规划不完善、设施不健全等。与此同时, 低压配电网存在老化现象, 设备老化、电网可靠性差、电能不足等问题普遍存在。因此, 加大我国电网建设的投入力度, 提高电网稳定性, 做好电网规划工作十分重要。

合理地规划配电网, 不仅能够有效解决电网建设问题, 而且能够有效降低电力负荷, 为城市建设减少不必要的电力供应问题, 一旦城市需要扩展, 就能够有效满足城市化的电力需求, 避免城市电力供应紧张局面。

低压配电网规划和建设的重要意义还在于:

(1) 科学规划能够大大提高电网运行效率, 有效降低电力运输过程中的损耗, 减少不必要的经济损失, 提高电网运行效率。

(2) 做好配电网规划工作能有效提高电力企业的经济效益和社会效益。根据有关统计, 配电网规划能有效降低成本 (节省5%以上的成本) , 提高经济效益。

(3) 科学规划是城市发展、电力企业发展的重要基础。

2 低压配电网的规划方法

2.1 进行电力需求负荷分布预测

负荷分布预测是电力规划的重要内容, 主要有电力弹性系数法、回归分析法、产品产量单耗法等预测方法, 这些方法在高压电网规划中比较常用。配电网一个最明显的特征就是低压配电器分布较广, 因此在进行负荷分布预测时, 对10kV低压配电器的电网布局规划十分重要。

在传统的配电网布局中, 都没有进行提前规划, 多凭借技术经验进行布局, 缺乏一定的科学依据, 易造成布局存在缺陷。此外, 还存在变压器容量布局不合理的情况, 使得配电器在局部地区的负荷不均, 导致超载或轻载问题, 造成电网运行不稳定。

科学的电力需求负荷分布预测应通过对功能小区负荷密度值的把握, 有效建立起数据库, 进而对小区需要的配电网负荷做出数据统计, 最后通过整个配电网的汇总做出负荷推算。然后, 根据此前的数据分析, 对负荷进行汇总, 并利用弹性系数法、单耗法、水电法等进行校核, 从而确定规划期城网的负荷预测值。

2.2 做好低压配电网站点规划

进行低压配电网站点规划的主要目标是:依据电力负荷分布及供电范围, 确定电力设施的具体位置。在实际的低压配电网规划与建设过程中, 站点规划的重点包括工厂、办公楼、小区、商场等配电网节点, 规划好这些节点能为配电网建设提供有力的保障。在变电站建设方面, 需要注重对大容量变压器的站点规划, 这样能够有效节约成本, 提高投资效益, 有利于未来电网的升级改造。

2.3 选择合适的电网结构

当前, 我国低压电网配电仍然存在诸多问题, 这就制约了我国经济的快速发展。因此, 为了能够进一步提高配电网的配电质量, 需要建设一个灵活性好、可靠性高的网架。在电网规划过程中, 网架结构与电源、电压等级、地理位置、负荷数目等密切相关, 主要可以分为以下几类:

2.3.1 放射式

这种模式比较简单, 运行较为方便, 控制较为容易, 但其自身也存在缺点, 那就是供电模式属于单回线供电, 缺乏可靠性。放射式电网结构如图1所示。

2.3.2 环式

此种形式可靠性较高, 但如果其中一条线不能运行, 其供电可靠性就会降低。环式电网结构如图2所示。

2.3.3 多电源环式和串链式

这两种方式具有多个电源, 可靠性比较高, 但是控制也较为复杂, 调节难度系数较大。环式结构中内部元件联系较弱, 因此在城市建设过程中, 电网多采用环式结构, 以解决事故维修时的中断供电问题。

2.3.4 网格式

网格式结构适用于负荷密度大、电压质量要求很高的城市中低压配电网。网格式电网结构如图3所示。

3 低压配电网的规划与建设实践

3.1 云格技术在某低压配电网规划中的应用

某10kV低压配电网示范工程, 采用了Cloud Grid (云格, 云电网) 的理念来进行规划与建设。云电网目前已经成为以欧美为代表的西方发达国家配电网规划的高级技术模型, 其将电网的数据流、信息流、控制流全部集成于电力系统内部的云端。云格将实现最高级别的封装, 并且各级SCADA之间还可以共享资源与操作, 这就使得大电网的概念更容易达成。

云格配网模型也使电力系统中的设备实现了最高的内聚与最低的耦合, 同时其以高速的商业计算为依托, 将计算机与电力系统电网规划有机地融合为一体, 使得云格更具有划时代的意义。

3.2 某低压配电网规划中云格技术的建模

在上述云格配网规划高级技术模式下, 首先确定配电网馈线的有向图模型如下:

上述公式以N行N列的弧形架构阵列模型描述了馈线有向边的线路上的潮流方向, 据此, 则任一顶点i与j如果存在着由i流向j的边, 那么, 要么Gij=1, Gji=0;要么Gij=0, Gji=0。

与上述阵列模型同理, 我们还可以用阵列L (Load) 来描述负荷, 公式如下:

与G阵列不同的是, L阵列中的对角线元素中的各顶点负荷Lii=l (vi) (l≤i≤N) ;L阵列的元素所表达的即该元素对应的弧负荷值, 且L阵列中的未对应的弧元素为0。因此, 在N行N列的配电网中, 负荷阵列Ln中的元素可以表示为:

上式中的Ln元素的最大源点即该配电网中的最热源点, 而该网络中的源点中归一负荷非零的最小源点即其最冷源点, 同时归一负荷大于150°的弧即其过热弧。

本文以某低压配电网规划为例, 进行基于智能电网的一体化模型的部署实施。在区域级电网之间进行调度互联以及一体化建模, 并在控制中心实现了横向一体化建模。本地的模型则由建模服务器即时完成建模, 并收发与接送最新的实时电网时态增量模型, 以形成实时的同步, 通信服务器经由校验后即行初始化发送。

从应用效果来看, 完全可以实现数以千计的厂站接近实时的控制, 配电网规划后可靠性较高, 控制保护全部维护耗时由原来的数千秒缩短至数十秒。在系统优化与管理模型最终完善之后, 还将大幅地缩短延时的空间, 显著提升配电网电能质量, 降低电网损耗, 从而取得良好的经济和环境效益。

4 结语

在智能电网的发展背景下, 规划科学合理、与城市发展相适应的网架结构, 已经成为配电网发展的核心。要做好新形势下的低压配电网规划, 必须实行分层、分区的策略, 做好电压等级的合理配合以及电源与负荷的平衡, 以推动低压配电网建设, 提升低压配电网的规划与建设水平, 为智能电网的发展打下坚实的基础。

摘要：随着智能电网的发展, 低压配电网的规划面临着新的机遇和挑战。现分析了新形势下做好低压配电网规划与建设的重要性, 阐述了低压配电网的规划方法, 并结合某低压配电网使用云格技术进行规划的具体实例, 给出了云格配网规划高级技术模型, 提升了低压配电网规划与建设水平, 有利于地区电网的发展。

关键词：新形势,低压配电网,规划,设计

参考文献

[1]韦河.城市配电网规划存在问题及对策分析[J].企业技术开发, 2012, 31 (35) :138-139.

[2]刘晓明.城市配电网规划现状及问题探讨[J].中国电力教育, 2012 (30) :100, 111.

篇3：浅谈城市配电网的规划与建设

[关键词]配电网；规划建设；网络结构；自动化系统

一、城市配电网规划建设原则

（一）根据对负荷的预测，确定各片区的负荷密度和分布，合理分布各变电站的供电区域及供电半径，确定配电线路的走向，网络连接方式，不同变电站直接的联络线的联系方式等；

（二）必须有长远的整体规划，在整体规划的基础上编制各分阶段的实施计划，避免零敲碎打，缺乏统一的打算和不必要的功能重复。

二、目前我国城市配电网发展存在的问题

（一）电源点分布不合理

在早期的城市配电网规划中，由于对整体电网的把握不足，对城市负荷发展预测欠缺，导致城市电源点分布不均匀，造成有些地区电源点偏多，电源点不能物尽其用，造成无端的浪费。而有些地区却电源点不足，造成配电网供电能力严重不足，各配电网主设备及部分供电线路常处于过载状态，供电半径过大等问题，这既降低了供电质量，又增加了线路电能损耗，从而造成不必要的经济损失。

（二）配电网络结构不科学

在前期配电网结构规划建设过程中，由于考虑不周全或是缺乏总体性规划，能实现互供的线路环网率不足，部分环网线路交叉互联，网络结构不够清晰，使得配电网运行方式的调整不够灵活，在遇到计划检修、故障复电、高峰用电等情况时，不能较好地提供有利的转供电条件。在遇到变电站全站停电或变电站迁址等特殊情况时，甚至出现即使负荷水平不高，也不能转出，需新增联络线路的情况，这些都给转供电工作带来了较大的局限性。

（三）配电线路绝缘化、电缆化率低

在前期城市配电网发展过程中，受资金、环境和技术水平等条件限制，城市配电网10kV线路多采用了架空线的方式，线路电缆化率普遍偏低。据统计，我国城市配电网中10kV绝缘线长度平均为44.35km，架空线路绝缘化率平均为16.4%，电缆长度平均为139.76km，电缆化率为34.1%。大量的架空裸导线裸露在户外，运行状态受周围环境和天气影响较大，发生故障的频率较高，从而直接降低供电可靠性。另外，由于架空线路不便于事故检修以及转供电，这也使得供电的可靠性在无形中有所降低。

三、城市配电网规划建设的新思路

（一）合理布置电源点，提高配电网运行的经济效益

配电网电源点的分布直接决定着一个片区的供电能力，合理科学的电源点分布能为城市的经济发展提供充足的电力供应，满足城市发展的需要，同时还能提高电网运行的经济效益性。因此，在配电网规划建设中，对于电源的选取，应做到以下三点：（1）坚持在准确预测地区负荷分布的基础上，以满足负荷发展要求为基础的准则，使规划方案能满足不同的负荷增长水平；（2）电源点应尽量靠近负荷中心，以减少供电半径，降低线路电能损耗；（3）电源点的选择还应考虑周围的电源情况，以便与其他电源形成联络网络，提高电网运行的灵活性。

（二）科学规划电网网络结构，增强电网运行方式的灵活性

在城市配电网规划建设中，现有的电网接线方式就是一个自然的起点。在配电网的规划中既要科学地布置好新建电网网络，也要充分考虑到现行电网中存在的缺点和不足，以对其进行合理的优化和改造，以提高整体电网运行方式的灵活性。在电网网络结构的规划建设和改造中，应根据每个负荷区间的电源点供电容量和负荷情况，通过采用多分段、多联络、多回路等方式连结，构成网络。这样区间内某一线路或电源故障时，可以通过环网转供电来恢复供电，从而有效减少停电范围和停电时间。

（三）推广城市配电线路的电缆化建设，提高供电可靠性

随着城市化进程的不断加快，供电线路走廊变得越来越有限，纵横交错的架空线不仅影响城市的美感，而且故障频率较高，带来安全隐患。配电线路电缆化既可以美化城市容貌，又可以降低故障率，从而提高供电可靠性。因此，在配电网规划建设中，在经济条件允许的前提下应优先选用电缆，减少高空线路的架设，提高配电线路的电缆化率。另外，在配电线路电缆化过程中，为了避免电缆故障带来的线路跳闸问题，线路走廊要优先选择电缆沟，如不可行则采用电缆排管敷设，要尽量避免采用电缆直埋的方式。

（四）加大配电网自动化系统规划建设力度，提高配电网自动化程度

通过采用配电网自动化系统，可以提高设备对故障的判断能力，实现自动隔离故障、快速恢复非故障线路，从而提高配电网的供电可靠性。一个真正可靠、高效、优质的城市配电网，其配网自动化程度也将是很高的。因此，在城市配电网规划建设中应加大对配网自动化系统的建设力度，以提高配电网的自动化程度。同时，对于配电网自动化的建设应始终坚持以全面提高配电网供电可靠性为主要目的，以配电网实时监控为技术手段的原则，对整个城市配电网进行统一规划，分区域、分阶段实施，最终实现对整个城市配电网的全面监视和控制。

（五）加强与政府部门的沟通，解决电网建设用地紧张难题

随着城市经济的迅猛发展，城市土地资源开发率越来越高，电力建设可使用土地变得越来越紧张，这也将成为制约城市配电网长期健康发展的重要因素。作为配电网规划、建设和维护的电力企业应主动与城市规划建设相关的主管部门建立起良好的沟通渠道和合作关系，促使政府各部门支持电力建设，使电网规划作为城市规划的一部分，实现城市配电网规划与城市规划同步，将城市配电网规划中的变电站、线路走廊、电缆沟等用地资源纳入城市总体规划，并进行控制，以确保在城市建设过程中城市配电网的建设用地得以保障。

四、结语

本文通过对目前城市配电网规划建设中存在的问题进行分析思考，并结合新时期城市配电网规划建设的新要求，提出解决目前城市配电网建设中存在的问题的思路和方法，以期对城市配电网的规划建设有一定的指导作用。

参考文献：

[1] 梁锦照.城市电网规划方法研究[M].北京：中国电力出版社，2010.

[2] 郑康.城市电网存在问题与建设规划研究[J].机电信息，2010，（29）.

篇4：浅谈配电网的发展方向

1 配电网规划的意义

配电系统规划属于供电公司日常经营中最重要的程序之一,其质量对配电网的网络稳定性和收益起到了明显的作用,因为其可有效控制网损、提升供电的持续性和保证电输出的质量。因此,从某种意义上将,其作用比配电网的运行更加重要,其技术进步可以有效推动整个电力的发展。但就当前而言,长期电网规划的缺乏是配电公司存在的最大问题,所以,必须要有前瞻性地设计和规划电网,通过规划设计为将来电网的建设导航,立足安全,尽量做到以最小的投入获得最大的产出规模,并更新设备和技术。

对于电力系统而言,其主要的任务在于电网建设。县级高压配电网络主要指35~110 kV网络。通过对配电网络的规划,不仅可解决当前网络中存在的问题,还可以解决因负荷增长而出现的电力需求增长的问题,以及降低网损、提高供电可靠性、保障电能质量。因此。通过对配电网的规划设计,可使配电网更好地适应社会经济的发展,满足地方对电力的需求,促进地区经济的发展。

2 配电网规划的研究现状

随城市规模的扩大、电力需求急剧增大,对配电网络的建设也提出了更高的要求。但受到城市设计和电力区域链条的限制,逐渐发展成为与当前配电网络体系不配套的形式,进而造成配电网的设计与城市发展不适应,集中表现在以下7方面:(1)从改革开放至今,我国经济快速增长,城市规模随之扩大,加重了电力输送的负担。同时,现有的电力设施落后,配套建设的滞后和电力输送范围扩张、辐射面积增大导致电力网络存在的问题越来越多,电力输送受到了影响,停电事故时有发生。(2)城市扩张速度的加快导致配电网络建设明显跟不上城市发展的速度。由于城市规模的扩大和商业环境的改变,电源点电力输出流量受到了限制,特别是对于配电路线的电力输送。(3)电力输出路径与城市设计不配套。在以往的电路建设中,电线直径短、陈旧,且承载着众多的大功率设施,损耗巨大。由于导线较细,在电力输出中电力的电耗量极大(部分地区耗损几乎超过了30%,而大部分地区在15%~20%),浪费了许多能源,且不利于环境保护。(4)稳定性差。由于没有足够的资金支持,配电网络的建设难以保证,造成停电事故时有发生,严重影响了经济的发展和人们的正常生活。(5)电网结构极为复杂,主要接口点众多。整个城市的电网建设涉及的范围过大、技术水平较低、停电成本过高。(6)一直以来,国内的电力基础设施建设缺乏一定的规划,重视发电,忽视管理,没有质量过硬的配电网络。(7)电力工作人员在设施建设、维护等方面缺乏专业知识,无法适应日益发展的配电线路利用新技术和新方法的需求,尤其是对配电网络自动化知识的缺乏。

从改革开放至今,国内电力发展十分迅速,电容量急剧增加,有效缓解了电力供需矛盾。但随着科技的进步,电力系统也逐渐开始步入自动化的新阶段。由电力建立发展带来的配电网络规划问题日益显露,逐步造成了国家电力供需与当前电网输出不统一的问题。针对该问题,国家电网投入了巨额资金进行城乡电力升级改造,提高电力运输的安全性和稳定性,改善人们的生活质量,从而对国民经济的发展给予强大的能源支持。

3 配电网的发展方向

由于电力供应的安全性和稳定性要求在进一步提升,对于城市建设而言,其发展的规模对城市电网配送造成了巨大的压力。因此,配电网络自动化是电力发展的最优选择,这就需完善配电网络的电源路径,科学规划城市电路配备,存在有效的一次甚至二次网络通讯设施。其设计分为电源容量、线路的搭建和电力设施配备等。只有制订出合理、科学、具有前瞻性的电力配送规划,才能为城市的建设提供高效、清洁、稳定、快速的电力输出。因此,从整个配电路径的要求看,配电线路的绝缘化与电力输出自动化成为了未来电力建设的主要方向。

3.1 配电线路的绝缘化

在城市建设中,由于房屋密度和人口密度的日益提升,加之城市绿化了缩小了供电空间,尤其是在大城市中,中低压线路存在较多的缺陷。使用绝缘电线具有以下4个作用:(1)降低事故发生的可能性,避免触电和电线短路;(2)有利于作业,方便灵活,并可带电作业;(3)缩小架设空间,降低能耗;(4)缩小停电面积,稳定供电。

从改革开放至今,由于城市发展的需要,越来越多的农村人口涌入城市。以往,旧的线路已无法满足目前人们的电力需求,导致停电、触电等事故时有发生,这对人们的生命财产安全造成了较大的危害。因此,从1986-07开始,国家能源总局下达了相关通知,比如《关于加强城市配电网工作的通知》,明确要求相关单位需要仔细制订城市供电规划,并使用绝缘材料,因地制宜地开展工作;1987-05,湖北武汉就用电问题召开了专题研讨会,编制了《110 k V及以下架空绝缘线缆规范》;常熟市电缆厂于1987年率先开展该电缆的研制工作,于1988年顺利研制出该电缆,并大量投入使用,有效弥补了市场中绝缘线的空白。目前,很多企业均利用该技术生产110 k V绝缘电缆,中压10~35 k V的有效研制也先后在国内的众多地区进行,比如浙江的兰溪、安徽的合肥等地。

3.2 配电自动化

由中国电机工程学会起草的《配电系统自动化规划设计导则》明确了配电自动化的含义。认为其主要通过电子信息技术的应用,对电路数据技术和用户用电数据进行合理比对,从而完成信息的收集、存储和集成。在此基础上,构建系统的配电自动化系统,从而加强对电路设施、设备的维护、控制和管理,从而有效弥补当前供电系统滞后性的缺陷,使该技术成为了当前领域的一大热门。

在许多工业制造发展较快的国家和地区,配电自动化是其主要发展的战略方向。目前,西方发达国家在这方面已经得到了广泛发展,能控制开关的自动集成、电容组的自动调节和用户电量负荷的承载等一系列的配电系统(DMS),其作业类型多达140多种。在西方电子制造企业中,其业务均涉及配电自动化的装配,比如著名的德国西门子、日本的松下、韩国的三星等电子设备生产巨头,基本上都发展了独具优势的配电自动化产品。但就目前西方国家通用的通信手段可以看出,当前依旧缺乏更好的通信技术,无法完全满足配电系统自动化的任何要求。由于一个系统可能需要多种形式的通信技术进行有效的衔接,层次之间交流基本按照一定的通信形式进行。目前,国际上很多企业均在大力研发自动化配电系统以及模拟仿真应用,利用电量的荷载率来降低能源消耗,并实行了有效的变压器负荷管理,从而在最大程度上对变压器的电容进行功率输出,降低损耗,自动依据电的使用价格对用户进行电力负荷控制。

从20世纪90年代至今,我国的电力逐步由以往的35 k V变电所变成了具备四遥功率的电力输送网络,其范围有效覆盖了对电源地的控制,比如故障排除定位、供电的监控、自动恢复、降低损耗、智能变压和在没有功率的情况下自动优化线路等。在对变电配送的信息管理上,利用智能化技术是较晚兴起的一种手段。

参考文献

篇5：试论智能化配电网的规划与建设

【关键词】智能化；配电自动化；SCADA；调控一体化

1.配电自动化系统概述

系统描述：配电自动化系统由主站、终端/子站、通信系统组成；上级调度自动化系统、地理信息系统、故障报修系统、营销管理系统、负荷管理系统、配变采集与监测系统、企业资源管理系统等为外部系统。配电自动化系统主要实现配电SCADA、馈线自动化（FA）和电网分析应用等功能。配电自动化系统借助多种通信手段，实现数据采集、远方控制，通过就地型或集中型馈线自动化，实现故障区段的快速切除与自动恢复供电。通过信息交换总线，与外部系统进行互连，整合配电信息，外延业务流程，建立完整的配网模型，扩展和丰富配电自动化系统的应用功能，支持配电调度、生产、运行以及用电营销等业务的闭环管理。可以扩展对于分布式电源/储能/微电网等接入，通过电网分析应用软件实现配电网的自愈控制和经济运行分析，实现与上级电网的协同调度以及与智能用电系统的互动。

2.配电主站

配电主站必须满足国家、行业的相关标准和要求。具备可靠性、可用性、可扩展性和安全性，并可根据各地区配电网架结构、配电自动化应用基础以及供电企业的实际需求，选择和配置软硬件系统。

2.1基本功能

配电主站的基本功能包括配电SCADA和电网分析应用，其中配电SCADA为必备功能；电网分析应用为选配功能，可根据数据完备情况和实际需求进行选配。

配电主站在保证图形、拓扑来源的唯一性的前提下，具备下列功能：数据采集、状态监视、远方控制、交互操作、智能防误操作、图形显示、事件告警、事件顺序记录、事故追忆、数据统计、报表打印和配电通信网络工况监视等。

电网分析应用软件包括：模型拼接、拓扑分析、故障判断及处理、解合环潮流、负荷转供、状态估计、网络重构、短路电流计算、快速仿真、负荷预测、预警分析、经济优化运行和可视化调度操作等。

2.2扩展功能

配电主站通过与其它应用系统的相关信息交换和业务流程交互而实现的扩展功能，包括：模型/图形信息交互、停电管理、保电管理、双电源管理、计划检修作业、供电可靠性统计、事故紧急处理和一次设备状态监测等。

2.3与其它系统的互连

配电主站与其它系统之间的互连，应采用基于IEC61968标准的信息交换总线来实现，若有综合数据平台，可作为基于数据库方式的应用系统接入信息交换总线。

数据的唯一性要求：配电主站应充分利用其它系统中已有的数据，通过信息交换总线整合“信息孤岛”，实现数据的共享，保证数据的唯一性。

数据的完备性要求：配电主站根据应用的需要，制定相应的规则和约束，通过信息交换总线对输入/输出信息进行转换、映射、校验、过滤等，保证数据的完备性。

接口的单一性要求：配电主站采用单一的接口通过信息交换总线从其它系统获得相关服务或对其它系统提供服务。

2.4智能化功能

智能化功能包括：分布式电源/储能装置/微电网接入和监控、配电网自愈控制、输/配电网的协同调度、多能源互补的智能能量管理以及与智能用电系统的互动等。

3.终端/子站

3.1配电终端

配电终端主要指用于开关站、配电室、环网柜、箱式变电站、柱上开关、配电变压器、线路等配电设备的监测和控制装置。配电终端应采用模块化设计，具备较高的稳定性、可靠性、可扩展性及维护的方便性。配电终端的配置应满足《城市配电网技术导则》的要求，配电终端的功能应能适应不同可靠性、不同接线方式的一次网架。故障隔离和恢复供电方案应充分考虑不同于一次设备的特点。

3.2配电子站

配电子站放置在变电站或开关站中，负责该站供电区域内的配电终端的数据集中与转发。按功能需求分为通信汇集型子站和监控功能型子站。配电子站功能应满足《配电自动化系统功能规范》的相关要求。

3.2.1通信汇集型子站基本功能

⑴终端数据的汇集与转发。

⑵远程通信功能。

⑶终端通信故障检测与上报。

⑷远程维护和自诊断能力。

3.2.2监控功能型子站基本功能

⑴应具备通信汇集型子站的基本功能。

⑵在所控制的配电线路范围内发生故障时，子站应具备自动故障区域判断、隔离及恢复非故障区供电的能力，并将处理情况上传给配电主站。

⑶信息存贮功能。

⑷人机交互功能。

4.通信系统

配电通信网的建设应综合考虑配电自动化、计量、用户用电信息采集等系统的多种需求，统一规划设计，提高基础设施利用率。根据配电自动化系统的不同实现模式，合理设计、建设配电自动化通信网络。配电主站与配电子站之间的通信网络为骨干层，配电主站、子站至配电终端的通信网络为接入层。

配电通信网应采用多种通信方式相结合的原则组建，对于需要实现馈线自动化的区域宜采用光纤专网通信方式；对于实时性、可靠性要求较高的具备遥控功能的配电终端，优先采用专网通信方式，采用公网通信方式时必须符合相关安全防护规定要求。光纤专网通信方式可应用到所有类型的配电自动化系统，宜选择以太网无源光网络、工业以太网等光纤以太网技术。配电线载波通信技术是光纤专网通信方式的补充，配电线载波通信系统使用频率、发送功率和组网方式等应符合DL/T790相关规定。选用适合配电自动化业务的无线专网技术，应充分验证技术的成熟性、标准性、开放性和安全性。无线公网通信方式以GPRS/CDMA/3G通信方式为主，可用于不需要遥控功能的配电自动化终端通信需求，应用时应符合电监会《电力二次系统安全防护规定》相关要求。

5.信息交换总线

5.1总体描述

信息交换总线应遵循IEC61968/61970标准，以松耦合方式实现主站和其它系统之间的信息交换。支持标准的发电、输电、配电、用电统一融合的全CIM模型和IEC61968消息交换模型，并可采用适配器将非标准私有协议转换成标准协议，实现符合面向服务架构（SOA）的数据集成。

5.2功能要求

具备61970模型/61968模型/扩展模型的动态集合管理功能。具备61968消息模型管理功能，包括消息定义、消息规则定义、消息版本定义等。具备61968适配器接入、适配器管理及监视功能等功能。遵循电监会二次安全防护规定，支持安全Ⅰ/Ⅲ区的信息交换。支持任务流程化和业务流程化的服务（数据）共享。支持消息的路由、转换、映射、校验、过滤等功能。实现应用系统和交换总线之间的单一性接口。

6.结束语

智能化配电网研究适应国网公司精益化管理需要，满足实施配网调控一体化管理对技术支持体系的需求。按照“统一平台、统一标准、统一设计、统一开发”的原则，统一配网调控一体化技术支持系统功能标准进行设计，确保配网生产运行的安全可靠和经济高效。

【参考文献】

[1]王成山，肖朝霞，王守相.微网综合控制与分析[J].电力系统自动化，2008，（07）.

篇6：浅谈一流配电网的规划与发展

当前,作为集中式发电的有效补充,分布式发电及其系统集成技术[1,2]已日趋成熟。随着单位千瓦电能生产价格的不断下降以及政策层面的有力支持,分布式发电技术正得到越来越广泛的应用。各种分布式电源(distributed energy resource)的并网发电对电力系统的安全稳定运行提出了新的挑战,一些分散的小容量分布式电源对于系统运行人员而言往往是“不可见”的,而一些集中的大型分布式电源又通常是“不可控”或“不易控”的。正像大容量风电场或大容量光伏电站的接入对输电网的安全稳定运行带来诸多影响一样,当中低压配电网中的分布式电源容量达到较高的比例(即高渗透率)时,要实现配电网的功率平衡与安全运行,并保证用户的供电可靠性和电能质量也有很大困难。当前的配电网可能并不能适应分布式电源大规模接入的要求。

微网技术的提出旨在中低压层面上实现分布式发电技术的灵活、高效应用,解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网运行时的主要问题,同时由于它具备一定的能量管理功能,并尽可能维持功率的局部优化与平衡,可有效降低系统运行人员的调度难度。特别地,微网的独立运行模式可以在外部电网故障时继续向关键负荷供电,提高了用电的安全性和可靠性。在未来,微网技术是实现分布式发电系统大规模应用的关键技术之一。

智能电网(smart grid)主要是基于通畅的双路通信、高级传感器和分布式计算技术实现电网运行和控制的信息化与智能化,其目的是改善能源结构和利用效率,满足各种关键的功能需求,提高电力传输的经济性、安全性和可靠性。智能电网涉及发电、输电、变电、配电、用电以及调度等6个环节[3]。其中,智能配电网发展的目标之一就是解决大量分散的分布式电源在配电网中的运行问题,但如果由智能配电网直接管理网络中的分布式电源则可能由于数量巨大而导致难以调度,同时电源的不同归属也无法保证调度指令能够被快速、准确、有效地执行,微网技术可能是解决这一矛盾的有效途径。未来智能配电网可能并不直接面向各种分布式电源,而是通过微网实施对分布式电源的有效管理。通过微网可实现大量分布式电源的接入,既保证了对配电网的安全运行产生尽可能小的影响,又能够实现分布式电源的“即插即用”,同时可以最大限度地利用可再生能源和清洁能源。相对于传统配电网,智能配电网具有高度信息化、自动化和智能化的特点,对分布式电源将能够做到“看得见,管得了,用得好”。

分布式发电技术将成为未来一种重要的电能生产方式,它与微网和智能配电网一起将改变电力系统在中低压层面的结构与运行方式,即以智能配电网为平台,有效地整合分布式发电技术与微网技术,发挥它们的技术优势,真正实现电力系统的安全、环保与高效运行。正因为如此,对智能配电网的技术需求从未像今天这样迫切。

1 分布式发电

分布式发电是指利用各种可用和分散存在的能源,包括可再生能源(太阳能、生物质能、小型风能、小型水能、波浪能等)和本地可方便获取的化石类燃料(主要是天然气)进行发电供能的技术。小型的分布式电源容量通常在几百千瓦以内,大型的分布式电源容量可达到兆瓦级。灵活、经济与环保是分布式发电技术的主要特点,但是,一些可再生能源具有的间歇性和随机性等特点,使得这些电源仅依靠自身的调节能力难以满足负荷的功率平衡,通常还需要其他内部或外部电源的配合。目前,比较成熟的分布式发电技术主要有风力发电、光伏发电、燃料电池和微型燃气轮机等几种形式。

近年来,欧盟在第5、第6和第7框架计划(The 5th, 6th and 7th Framework Programme)的“能源、环境与可持续发展”主题下支持了一系列与可再生能源和分布式发电接入技术有关的研究项目;美国政府则通过资助其国内为数众多的研究机构、高等学校、电力企业和国家实验室开展专门的或交叉项目的研究[4,5]。这些项目的实施为分布式发电技术的成熟化、规模化应用奠定了良好的基础。2009年,中国国家科技部通过“973”计划项目专门资助了分布式发电供能系统的相关基础研究[6],为中国在这一领域的基础性研究工作提供了有力支持。

1.1 分布式发电系统运行特性

分布式发电系统通常包括能量转换装置(即分布式电源)及控制系统,并通过电气接口与外部电网相连,如图1所示。

分布式发电技术的千差万别使得各种分布式电源具有完全不同的动态特性,而分布式发电系统的动态特性却不仅仅体现其电源本身的特性,除了少数直接并网的分布式电源外,其他大多通过电力电子装置并网,因此,分布式发电系统的动态特性还包括电力电子变流器及其控制系统的特性;此外,一些分布式电源需要详细考虑外界条件的约束和限制。从数学上讲,分布式发电系统是一个由上述各环节相互耦合的强非线性系统,其动态特性是各元件在各个时间尺度上动态特性的叠加,这为分布式发电系统动态特性的分析带来了较大困难,但详细了解各种分布式电源的动态特性对系统运行人员而言却又是十分重要的。

1.2 分布式发电相关技术问题

考虑到经济性,各种分布式电源只有并网运行(具有并网运行功能)才能有效发挥其技术优势。分布式电源自身的特性决定了一些电源的出力将随外部条件的变化而变化,因此,这些电源不能独立地向负荷供电,不可调度,需要其他电源或储能装置的配合以提供支持和备用。此外,分布式电源的并网运行改变了系统中的潮流分布,对配电网而言,由于分布式电源的接入导致系统中具有双向潮流,给电压调节、保护协调与能量优化带来了新问题。

当前,一些分布式电源在系统侧发生故障时自动退出运行,加剧了系统暂态功率不平衡,不利于系统的安全性和稳定性;同时,为数众多、形式各异、不可调度的分布式电源将给依靠传统集中式电源调度方式进行管理的系统运行人员带来更大的困难,缺乏有效的管理将导致分布式电源运行时的“随意性”,给系统的安全性和稳定性造成隐患。因此,有必要对并网运行的分布式电源加以规范。目前,国际上比较有影响力的分布式电源并网导则是由IEEE制定的IEEE 1547系列标准,其发布情况参见附录A。今后,包括对分布式电源的规范、并网的认证标准以及电力电子设备的要求都将会成为IEEE 1547系列标准的一部分。

分布式发电技术的多样性增加了并网运行的难度,而独自并网的分布式电源易影响周边用户的供电质量,同时很难实现能源的综合优化,这些问题都制约着分布式发电技术的发展。总之,阻碍分布式发电获得广泛应用的难点不仅仅是分布式发电本身的技术壁垒,现有的电网技术也还不能完全适应分布式发电技术的接入要求。

2 微网

微网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统,是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统,既可以与外部电网并网运行,也可以孤立运行。从微观看,微网可以看做是小型的电力系统,它具备完整的发输配电功能,可以实现局部的功率平衡与能量优化,它与带有负荷的分布式发电系统的本质区别在于同时具有并网和独立运行能力。从宏观看,微网又可以认为是配电网中的一个“虚拟”的电源或负荷。

现有研究和实践表明,将分布式电源以微网形式接入到电网中并网运行,与电网互为支撑,是发挥分布式电源效能的最有效方式,具有巨大的社会与经济意义,体现在:①可大大提高分布式电源的利用率;②有助于电网灾变时向重要负荷持续供电;③避免间歇式电源对周围用户电能质量的直接影响;④有助于可再生能源优化利用和电网的节能降损等。当前,微网实验室和示范工程的建设格外令人关注,欧盟以及美国、加拿大、日本等国家都建成了具有各自特点的微网项目,并开展了相关领域的研究工作[7,8]。

2.1 微网结构

为了满足不同的功能需求,微网可以有多种结构[9],如图2所示。

简单微网中一般仅含有一类分布式电源,其功能和设计也相对简单,如仅为了实现冷热电联供(CCHP)的应用或保障关键负荷的供电。多种类设备微网内含有不止一类分布式电源,它可能由多个不同的简单微网组成或者由多种性质互补协调运行的分布式电源构成。相对于简单微网,多种类设备微网的设计与运行则更加复杂,为此,网络中应配备一定数量的可切负荷,以便在紧急情况下的孤岛运行时维持微网的功率平衡。微网的高级形式是公用微网。在公用微网中,凡是满足一定技术条件的分布式电源和微网都可以接入,它根据用户对可靠性的要求进行负荷分级,紧急情况下首先保证高优先级负荷的供电。微网的分层结构很好地解决了微网运行时的归属问题:简单微网可以由用户所有并管理;公用微网则可由供电公司运营;多种类设备微网既可属于供电公司,也可属于用户。对属于用户的微网,只需要达到公共连接点(PCC)处的并网要求即可并网运行,供电公司则负责监测PCC的各种信息量并提供辅助服务。

2.2 微网运行特性及相关技术问题

如前所述,微网既可以看做是一个小型的电力系统,也可以看做是配电网中一个虚拟的电源或负荷。微网的运行特性也包含了2方面含义:一方面是微网自身的运行特性,这主要在微网独立运行时体现;另一方面则是微网与外部电网的相互作用,这主要在微网并网运行时体现。图3给出了微网的各种运行状态及其之间的相互转化。

了解微网自身的运行特性是认知微网与外部电网相互作用机理的基础。微网中存在的多种能源输入(光、风、氢、天然气等)、多种能源输出(电、热、冷)、多种能量转换单元(光/电、热/电、风/电、交流/直流/交流)以及多种运行状态(并网、独立)使得微网的动态特性相对于单个的分布式发电系统而言更加复杂,除了各分布式发电单元的动态特性外,网络结构与网络类型(直流微网或交流微网)也将在一定程度上影响着微网的动态特性。

微网的出现将完全改变配电网的结构和运行特性,许多与输电网安全性、保护与控制等相类似的问题也同样需要关注,但由于二者在功能、结构和运行方式上的不同,关注的重点与研究方法也将截然不同。微网的最终目标是实现各种分布式电源的无缝接入,即用户感受不到网络中分布式电源运行状态改变(并网或退出运行)及出力的变化而引起的波动,表现为用户侧的电能质量完全满足用户要求。实现这一目标关系到微网运行时的一系列复杂问题,包括:①微网运行特性及与外部电网相互作用机理;②微网自身的保护与控制;③微网经济运行与能量优化管理等方面。

3 智能配电网

智能电网以实现电网的安全稳定运行,降低大规模停电的风险,使分布式电源得到有效利用,同时提高电网资产的利用率以及用户用电的效率、可靠性和电能质量为主要目标[10]。

智能输电网立足于提高输电网运行的安全性和稳定性,降低全网大规模停电的风险,实现能源的广域优化配置以及大型可再生能源的集约化开发。智能输电网的建设为智能配电网的实现提供了坚强的网架基础[3],保证了智能配电网发展的可持续性。

与智能输电网一样,智能配电网也通过应用各种先进的信息技术,实现电网的数字化、信息化、自动化和智能化,并最终实现配电网与用户间的互动,以满足未来各种关键的技术需求,这包括:实现资产优化提高运行效率;兼容各种分布式电源和储能设备;创造新的产品、服务和市场;实现用户的积极参与;提高配电网的安全性,电网故障时具有自愈功能;提高配电网的稳定性,以灵活的运行方式抵御各种物理破坏、网络攻击和自然灾害;根据需求提供不同质量的电能。

3.1 智能配电网组成

作为智能电网的重要组成部分,智能配电网包括智能表计(smart metering)、智能网络(smart networks)和智能运行(smart operations)3个部分。智能表计用以实现网络中的数据测量、收集、存储、分析与双向传输,技术上依靠高级量测体系(AMI)实现[11]。智能表计提高了系统的可观性,只有首先实现电网的信息化才可能实现电网的智能化。对于智能网络,未来可能并不仅限于电力传输,而是包含了其他形式能源的智能能源网。智能运行基于智能表计的量测数据完成各种计算与分析功能,通过智能决策对智能配电网进行控制,以实现运行效率的优化和系统安全性的改善,满足各类不同的商业需求。智能运行是实现智能配电网的关键,也是技术难度最大的部分。对此,输电网和配电网分别具有不同的功能需求[10,11,12]。智能配电网与智能输电网的最大区别也体现在智能运行方面,通过与用户的互动,智能配电网可以衍生出一系列新的产品与服务,其中蕴含着巨大的商业价值。智能电网的投资回报也要靠各种创新的商业需求来体现。图4给出了智能配电网中的技术层次示意图。

3.2 智能配电网相关技术问题

智能配电网的发展动力主要来源于技术上的推动和商业需求的拉动。从技术上看,分布式发电技术、通信与信息技术的发展是促进配电网向智能化方向发展的最大动力。其中,分布式发电技术的需求又更为迫切。大量的分布式电源通过微网接入到配电网中必将产生深远的影响。这些影响技术上主要体现在以下几个方面。

在机理研究方面,微网作为可输入、输出功率的特殊电源分布于配电网中,微网间的相互影响将进而影响配电网运行的可靠性。在配电网中,仍然存在稳定性问题,揭示微网与微网、微网与配电网相互作用机理是提高配电网运行安全性和稳定性的前提,目前的研究仅限于案例分析和实验性结果,缺乏对相关机理的深刻认识,配电网结构和微网特性的特殊性决定了需要探讨新的稳定性分析理论与方法。

在规划设计方面,含微网的智能配电网不仅要解决空间负荷预测、变电站优化、配电网络优化以及无功电源优化等常规配电网规划工作的困难,还应考虑分布式电源优化、微网结构优化、微网接入位置优化以及配电网综合优化等一系列新问题,要综合考虑网络中的冷、热、电负荷的需求,体现规划工作的科学性和前瞻性。

在系统控制方面,含微网的智能配电网与大电网的控制问题具有典型区别:①智能配电网与输电网中的电源特性明显不同,后者主要为同步电机,具有自同步性,而分布式电源则大多通过电力电子逆变器并网,没有自同步性;②微网及配电网中的负荷波动对电源输出影响较大,而输电网中负荷波动相对冲击小;③分布式电源的多样性、间歇性与随机性增加了电压与频率控制的难度,而实现多微网的协调控制则更加困难;④输电网的控制侧重于可靠性,而智能配电网还要同时关注电能质量等其他问题。

在系统保护方面,由于分布式电源和微网的存在使得配电网中的潮流具有双向性,含微网的智能配电网应该在故障和非正常运行时首先保证整个系统的安全性和稳定性。当分布式电源和微网故障时使配电网得到保护;而当配电网故障或非正常运行时,使分布式电源和微网得到保护,能够做到不拒动、不误动、快速反应和有选择性。不同的分布式发电技术可能对故障电流和保护判据有不同的影响,此外,系统故障时的网络重构也要求保护装置具有自适应的整定功能。

在调度运行方面,含微网的智能配电网运行的复杂性使得运行人员必须借助一定的辅助工具才能实现有效调度与管理。实现含微网的智能配电网的建模与运行仿真是实现智能配电网能量管理的前提,在此基础上实现快速的系统孤岛保护与网络重构算法,克服高渗透率下可再生能源的间歇性与随机性对配电网运行造成的影响,保证在极端故障情况和极端天气条件下系统运行的安全性和稳定性。

4 分布式发电、微网与智能配电网的关系

当前,分布式发电技术、微网技术和智能配电网技术分别处于不同的发展阶段。其中,部分分布式发电技术已经比较成熟,处于规模化应用的关键阶段,政策上的支持加快了分布式发电技术的推广与应用,影响分布式发电技术发展的关键问题并不是分布式发电本身的技术问题,而是其并网后带来的电网运行问题。

微网技术从局部解决了分布式电源大规模并网时的运行问题,同时,它在能源效率优化等方面与智能配电网的目标相一致,本质上公用微网已经具备了智能配电网的雏形,它能很好地兼容各种分布式电源,提供安全、可靠的电力供应,实现网络层面的能量优化,起到了承上启下的作用,但它与智能配电网的主要区别体现在多样化商业产品的提供和与用户的互动性方面。微网技术的成熟和完善关系到分布式发电技术的规模化应用以及智能配电网的发展,目前技术上可以实现简单微网的设计与运行。

相对于微网,智能配电网则是站在地区电网全局的角度来考虑未来系统中的各种问题,它具有完善的通信功能和更加丰富的商业需求。分布式发电技术和微网技术推动了智能配电网的发展,今后,基于各种商业需求的应用将继续推动智能配电网的发展,而智能输电网的建设则为智能配电网的实施奠定了良好的基础。

当前,在世界范围内智能电网的研究与建设都还处于起步阶段,一些发展较好的国家或地区也大多仅完成了智能表计的铺设。而以往中国的配电网建设投资远小于发电和输电系统,智能电网技术在配电网层面将有更大的作为。准确把握智能电网技术的发展方向有利于提高中国电力工业的自主创新能力与技术装备水平。因此,应站在智能配电网的高度统领分布式发电技术与微网技术的发展。做到分工明确、统一协调,政府、电力企业、科研院校、设备制造商分别做好标准制定、理论研究、工程示范及应用推广等方面的工作;要扎实推进、平稳有序,研究、规划、设计和实施相协调,以利于向智能配电网的过渡。

建议遵循智能表计是基础、智能网络是重点、智能运行是关键的整体思路,优先安排好相关的科学论证与理论研究工作,为智能配电网的实施奠定基础。应尽早推动AMI的实施,并为智能配电网提供通信支持;应着力推广微网的示范工程建设,以便于智能配电网的验证、完善与推广。

附录见本刊网络版(http://www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx)。

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篇7：浅谈一流配电网的规划与发展

关键词：分布式发电；微网；智能配电；配电网

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）23-0109-02

随着科学技术的快速发展，我国电网技术也在不断更新换代。分布式发电技术在政策的支持和电能生产价格不断下降的情况下得到了广泛的应用。新的并网发电分布式发电系统的稳定运行提出了挑战，而系统运行人员也往往对部分分散的小容量分布式发电电源视而不见，相反，一些大型的集中性分布式发电电源又总是不易控制的。

分布式发电是指一种充分利用各种分散存在和可用的能源来进行发电和供能的技术。微网发电技术一般应用于小型发配电系统，其组成结构往往根据实际需求而不同，不过一般包含分布式电源、自动检测设施和储能设施等。智能输电相对前面两者网的整体稳定性和可靠性更高，在应对紧急事故是更加具有优势。智能输电网在能源利用方面具有一定优势，可以对可再生资源进行大范围集中性开放，并且实现能源广域性优化。

1 分布式发电技术

1.1 分布式发电现状

分布式发电是利用多种分散能源来进行发配电的技术。这里的分散能源所包含的种类繁多，可再生能源和不可再生能源都被包括在内。太阳能、风能、潮汐能等都是分布式发电所利用的主要能源，而一些地区不具备相应条件，一般使用煤炭和天然气进行发配电。

分布式发电的规模范围较广，发电量可以从几百千瓦到兆瓦级，我国目前通常使用的是中小型的分布式发电。分布式发电不仅在我国得到广泛应用，欧洲、美国等发达国家也对分布式发电投入了大量的人力物力进行相关研究。

欧盟连续在以“能源、环境与可持续发展”为主题的第五、六、七框架计划支持了一系列与分布式发电接入技术和可再生能源有关的研究项目。与此同时，美国在分布式发电研究上投入的经费更多。美国政府为了促进分布式技术发展，不仅在国家有关技术实验部分开展分布式发电研究项目，而且在各大高校和电力企业投入大量资金来全面推广分布式发电技术。

我国在分布式技术相关研究上起步较早，在2009年就成立相关分布式发电技术研究所，并且配备了科技含量较高的研究设施和技术水平过硬的科研人员。我国在分布式发电技术上的相关研究，不仅是分布式发电逐渐发展成熟的关键基础，也为分布式发电推广应用提供了技术保障。

1.2 分布式发电特点

分布式发电系统由于工作需求而各不相同，不过一般分布式发电系统包含能源转化设施、控制系统以及与外部电网相连的电器接口。分布式发电相对其他发电技术，其不仅在成本花费方面具有优势，环境污染方面也得到了控制。然而分布式发电也有其自身缺点，其稳定性较差，特别是一些利用可再生能源进行发配电的设施。使用可再生能源发电时往往很难进行大幅度发电量调节，当负载发生较大变化或负载加大情况，分布式发电不稳定性的缺点就体现出来。在实际使用中，可再生能源分布式发电往往不能单独工作，需要外部能源或其自身内部电源进行搭配使用。

除此之外，分布式电力系统往往使用电子电力设施进行并网，而电子电力设施在实际运行中也具有动态性，这就给分布式发电的电力控制系统带来更大的挑战。值得一提的是，分布式发电的应用对当地环境条件要求较高，这在一定程度上也限制了分布式发电技术推广。

1.3 分布式发电的技术问题

从经济角度进行分析，具有并网功能的分布式发电电源不仅能够发挥自身技术优势，同时还可以节省大量经济费用。但是从技术方面出发，分布式发电依然有较多需要攻克的难题。

由于分布式发电的自身特点，在实际运行中不会随外界载荷而进行变化，只会通过调节外部能源消耗来控制发电量。这就给实际运行带来了技术难题，特别是夏天居民用电大幅度提升时，需要不断进行其他外界能源补给来满足供电需求。

2 微网

2.1 微网介绍

微网通常只能进行小规模发配电，发电量难以与分布式发电相比。微网的组成与分布式发电相似，主要包含分布式电源、能源储存和转化设施以及相关的应急保护设置。

微网不仅可以与外界联系进行并网运行，还可以做到内部独立运行。

微网的实质就是一个具有负载的独立运行系统，将分布式电源与负荷有机结合在一起。微网虽然是小规模发电系统，但是其内部结构应有具有，可以顺利完成输配电任务，并且对负载进行一定程度的调节。

2.2 微网的经济意义

微网在实际使用中拥有十分大的经济优势，它可以将分布式电源与外部电网联系在一起，从而最大程度上发挥出分布式电源的功效。

微网经济意义不止如此，在实际运行中不仅能够为分布式发电提供效率保证，在恶劣天气中更能体现自身优势。例如在风暴或大雨天气，微网可以为一些重要设施提供供电保障，保证相关设备正常运行，避免出现经济损失。微网供电质量较高，不容易受外界干扰，对用电设备寿命有间接保护作用。

2.3 微网的特点

微网的特点是它具有双重身份，在实际电网中既可以当作发电设施，也可以充当负荷的角色。

因此，在微网运行时就可以展示其两方面的特点，一是以封闭系统进行单独运作，二是接入到电网中发挥作用。不过与分布式发电类似，微网在实际使用中也具有较大的不稳定性。微网的电力能源主要是风能、太阳能等，输出能量虽然以电能为主，还包括热能、光能等。两方面的动态特点也增加了微网的不稳定性，给控制人员带来更多的困难。

微网独立运行需要考虑的动态因素较少，容易进行操控。但是一旦微网与电网并行运行时，整个电力系统将会变得复杂，需要涉及到多方面调控。微网的发配电能力有限，无法满足大负载设备，这也阻碍了微网的推广使用。

3 智能配电网

3.1 智能电网介绍

智能电网是通过对电网系统宏观调控来实现电力资源的充分利用，使电网安全稳定运行，为广大居民用户提供安全可靠的电力供应。智能电网的优势主要体现在其对整个电力系统的控制，有效避免大规模停电现象出现。

同时在对可再生能源利用上，智能电网可以从全局出发，对资源进行高效使用和集中性开发。智能输电网的建设为实现智能配电网提供了强有力的基础，为智能配电网的持续性发展提供了保证。

智能配电网与智能输电网一样，在实际使用中可以运用发达的电子计算机技术，对电网进行自动化控制。智能电网可以对用户用电信息进行整合分析，在电网系统中实现信息化，进一步加强电力系统的发配电控制。智能电网还可以根据市场需求开发新产品，可以兼容各种分布式发电电源和储能设备，从而根据不同的需求提供不同质量的电能。

3.2 智能配电网的技术问题

商业需求的拉动和技术上的推动为智能配电网的发展提供了强有力地动力来源。随着人们生活趋近于科技化，电力资源是人们生活中不可替代的必需品。

同时从技术角度出发，供电技术和电子信息技术的高效结合，为智能电网的快速发展提供了技术基础。但是目前智能配电网技术发展尚未完善，在许多细节方面仍需努力。

在实际使用中往往利用微网将分布式发电与电网相连，这也给智能配电网正常运行带来了技术挑战。

首先，微网作为连接两者的关键纽带，微网的稳定性需要得到保证。

其次，由于分布式发电与微网共同存在，电网系统中的电流就会具有双向性。而分布式发电技术在电流故障判断上发展不成熟，电流保护装置配备面临难题。

最后，智能电网包含着整个电力系统，其复杂程度也是电力管理系统要解决的问题。一旦电网出现故障，需要电力系统做好维修人员的调度管理工作，及时对故障类型做出判断而制定维修计划。

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