配网智能化的体系结构及实现策略

　　
　　摘要：智能电网的概念涵盖了电网的发、输、变、配、用电各个环节。本文简述了对智能配网的认识、智能配网的体系结构及实现策略。同时，结合实际提出几点当前智能配网建设的相关建议。
　　关键词：智能电网，智能配网，体系结构，策略
　　1、智能电网与智能配网简述
　　近年来，在世界范围内兴起的智能电网是指用先进的通信、信息、网络、传感器、分布式电源、分布式计算技术等一切可以应用的先进技术和传统的电网技术相结合，使电网具有一种思维、分析、判断、决策、控制的功能，无论在什么情形下，电网都能自动快速准确的进行自控，因而电网就能更安全、稳定、高质、高效，更人性化的运行，这就是智能电网，也称为绿色电网、可持续发展的电网、社会各方面都能受益的电网。智能电网应该涵盖电网的发、输、变、配、用电各个环节。
　　智能配网是智能电网的重要组成部分，其范围包括以10kV（20kV）馈线自动化为主，覆盖了400V低压配电台区自动化，延伸到用户集中抄表系统。智能配网的概念首先是一种集成化的自动化系统，在在线实时状态下，能够监控、协调、管理配网各环节设备优化控制。目标是提高供电可靠性、改善电能质量和提高配网的运行管理效率，实现配网的优化和经济运行。
　　2．智能配网的体系结构
　　实现智能配网是一项系统工程，其体系结构应包含供电和配网管理、配电自动化、需求
　　侧管理等主要环节，并通过远动系统、通信系统和主站网络对智能配网进行体系链结，
　　3．智能配网的实施原则
　　1）可靠性原则
　　①具有可靠的电源点(双电源进线、备自投、变电所自动化)。
　　②具有可靠的配电网网架(规划、布局、线路)。
　　③具有可靠的设备(一次智能化开关、二次户外FTU、TTU)。
　　④具有可靠的通信系统(通信介质、设备)。
　　⑤具有可靠的主站系统(计算机硬件、软件、网络)。
　　2）分散性原则
　　①由于配网的地域分布性特点，建立配网自动化系统希望功能分散、危险分散，采用具有智能的一次设备（如重合器等），故障就地解决。对于县级规模的配网，复杂性并不高，通常双电源即能满足提高供电可靠性的要求，推荐重合器方案，并且在10kV干线适当配置开关数量，使保护配合能够实现。
　　②为提高配网的安全可靠性，主站软件功能分散，以SCADA为主体的实时监控功能独立运行，以GIS地理信息系统为主体的在线管理功能独立运行，电网分析计算功能独立运行，各功能间内核一体化设计，保证信息的可靠、高效、优质共享。
　　4．实现智能配网的技术策略
　　1）供电方式及一次设备
　　目前，配网的供电方式由电源点、线路开关设备、网架三部分决定，电源点、网架的不同方式组合，架构了多种多样的供电方式，如单电源辐射状供电、双(多)电源互备供电、双(多)电源环网供电、网格状供电等，而线路开关设备如环网柜、重合器、分段器、断路器、负荷开关等提供了功能各异的供电配合方案。城市电缆网多采用环网柜作为配电线路主设备，农电架空网多采用重合器、分段器、断路器、负荷开关等作为配电线路主设备。以线路开关设备区分的供电方案主要有：电缆环网柜方案、架空重合器方案、分段器方案、断路器方案、负荷开关方案等。各种方案具有不同的技术特点，但下述的几个方面是共性的，这是配网实现智能化的基础条件。
　　①评价架空网配网自动化供电方案优劣的首要依据是供电可靠性，包括故障下停电范围、停电次数、停电时间、恢复供电时间。
　　②在架空线网中，重合器方案具有现实的和技术的优点：实际中，架空线路故障的80%是瞬间故障，采用重合器隔离瞬间故障，能大幅度提高供电可靠性；由于强电的危险性，线路发生故障时，希望现场问题就地解决，不宜扩大，减少人为复杂化；重合器的智能化程度高，使供电网络能独立运行，不依赖于通信系统、主站系统，同时可以统一规划，分步实施；由于故障多发生在分支线低压台区，支线可以用智能分段器与干线重合器保护配合。
　　③县级城市配网的特点是架空线网、供电半径在5km以内，推荐双电源环网供电，并采用三开关四分段重合器方案。
　　④无论是依靠智能开关设备保护配合隔离故障还是通过通信、主站软件隔离故障，均希望简化电网联结的复杂性，对一般的城区和农网，采用双电源环网供电，完全能满足用户的供电可靠性要求。
　　2）远动系统及二次设备
　　配电自动化系统的远动主要实现FTU、TTU对线路开关、配电台区(变压器)的监控。远动系统及设备的可靠性功能主要包括保护动作、环网控制、远方控制、就地手动等四方面。配电自动化远动系统的主要问题是线路电源(仪表与操作电源)和传输规约，设计适用于户外环境的、可靠的不间断电源是实现配电自动化的一个难题。由于配电线路设备的地理分布性，目前变电所采用的CDT、POLLING规约，均不适用于配电自动化系统，新的101规约得到了一定程度的应用，它能否作为配电自动化远动传输标准，尚难评定，目前IEC正在制定新的传输协议标准。
　　3）通信方案及相关设备
　　通信方案包括主站对子站、主站对现场单元、子站对现场单元、子站之间、现场单元之间的通信等广义的范围。目前实施的试点工程的通信方案指主站对子站、主站对现场单元的通信。通信是智能配电的一个重点和难点，区域不同、条件不同，通信方案也多种多样：光纤、电力载波、有线电缆、微波、扩频等，但总的来看，采用混合通信方案是比较符合实际的原则。需要说明的是，光纤通信通常传输一路数据，带宽在几十K即可，需采用专用光端机。配电载波技术是有着巨大前景的配电网通信技术，目前尚未达到实用化。
　　4）主站网络
　　配电主站功能包括SCADA实时监控、GIS地理信息系统在线管理、电网经济运行分析等，主站框架要突破传统的单一调度自动化系统C/S模式，以P-P-C/S-B/S一体化架构，充分体现分布式网络的管控一体的综合集成系统特点，计算机网络与软件平台技术充分体现功能与开放，并提供与异构系统跨平台接口，与调度、负控、MIS、CIS等自动化子系统实现无缝集成。采用—体化主站设计方案，需要建设一个规模庞大的包含有地理信息系统功能在内的主站系统，功能完善并能够充分实现资源和信息共享，防止设备和功能重叠。同时可避免重复投资。缺点是系统复杂，投资大，建设周期长。因功能过于集中．对系统的可靠性要求较高，系统故障时影响面较大。
　　目前，我国配网智能化建设处于起步阶段，没有长期运行经验，涉及到的许多内容还没有标准和规范，一般不宜建立庞大的、功能十分完善的配网管理系统。为了节省投资，增强系统的灵活性，可采用二级主站方案，二级主站通常设置在变电站自动化系统内，它既可以是一个独立的自动化系统，对整个变电站实施监视、测量、保护和控制，也可以上与控制中心或配电自动化管理系统DMS通信，下与馈线自动化系统相联。如图1所示。

　　图1配网智能化二级主站方案
　　5．建议与结语
　　探索智能配网的科学构建，应以安全、可靠、先进、实用为目标，理论上讲应建立在配电自动化的基础上。但前些阶段实施配电自动化工作中形成的误区之一就是过分强调自动化及软件功能，往往忽略了电网的根本需求。同时，在实施配网自动化工程中，存在的另一误区，就是以GIS代SCADA(如ARCINFO)，实时处理图形，增加了计算机工作负担，人为地降低了系统安全运行的可靠性。因此，当前对智能配网建设侧重点的建议是：以提高供电可靠性为第一目标的架空网为重点；以实现SCADA实时监控为重点；以确保主站信息处理的及时性为重点；对GIS在线管理当前应为次之。同时，对城市中一般以运行管理为主要目标的电缆网应根据当地具体情况和条件区别对待。使智能配网的构建从起步开始就达到科学、先进、实用、实效的目的。
　　