智能配电系统架构分析及技术挑战

　　朱磊杨敏
　　摘要：智能配电系统在智能电网建设中始终扮演重要的角色，随着技术的发展，智能配电网综合系统的综合架构有了新的特点，本文探讨了智能配电系统的综合架构和新特点，然后从新型的配电设备、规划设计、优化运行、系统分析等几个方而对其关键技术进行了分析归纳，并指出了在新技术下，对智能配电系统的挑战。
　　关键词：智能配电系统；结构分析；运行；规划
　　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，还是终端设备都具各着高度的智能化搭配。智能配电系统是智能电网建设当中不容忽视的一部分，同时它也是电力系统发展过程中非常重要的一个方向。
　　一、配电系统的系统结构分析
　　智能配电自动化系统主要由配电主站、各种现场终端、配电子站和通信等四个部分组成。现场终端安装于开闭所、线路环网柜等场所，通信网络提供现场终端与主站之间的通信通道。
　　（一）通信网络完成子站层的主要功能
　　通信网络完成子站层的主要功能，是智能配电自动化系统的重要组成部分，也是智能配电自动化实现的基础，主要承载业务包括智能配电自动化系统测控信，用电信息数据采集信息（含电力负荷控制数据、远程自动抄表数据及营销互动系统等），未来对视频监控、移动语音、分布电源接入、电动汽车充电站、用电营业厅宽带接入等方面的业务也有一定的需求。
　　（二）通信网络的特点
　　1。承担的业务种类繁多：配电网主站层包括配电网SCADA系统、GIS地理信息系统、远程抄表等众多电力业务系统及视频监控、语音业务等其它业务系统，业务种类繁多、数量众多，各种业务的数据通信量和实时性要求的差别很大。
　　2。网络规模广、覆盖面大：配电网是电力网络的末端网络，直接连接广大的电力用户，其网络的规模巨大，设备的数量和种类众多。要解决这样巨大的、覆盖面广的网络通信问题，对通信网络规模和覆盖的要求很高，数据采集系统的前端服务负载巨大。
　　3。实时性问题。在配电网通信系统中由于业务种类多，而且每一种业务对信息送的实时性要求也不同。智能配电网调度自动化业务对数据传输实时性要求极高，数据传输及系统要求实时反映配电网的状态变化，根据变化情况立即采取措施，从而实现实时级别的数据采集和控制。
　　二、智能配电网系统关键技术
　　（一）新型的配电设备
　　智能配电系统在运行的过程中所使用的新型配电设备主要可以分为两种类型，一种是分布式电源、分布式储能和可控负荷。它也是智能配电系统当中非常关键的一种设备。另外一种是主要对系统进行优化处理的辅助装置，主要有传感测量装置、通信装置和电力电子装置。
　　（二）规划设计关键技术
　　智能配电系统的网络结构和各部分的运行方式灵活多变，使其规划设计问题与运行问题具有强藕合性，必须在规划设计时充分考虑系统运行策略和工况的影响，其次是非常多的可再生分布式能源的使用和需求侧与电网互动使得系统自身存在着非常强的不确定性，这样以来也给空问符合上预测和系统整体的设计造成了很大的障碍。
　　（三）系统分析关键技术
　　状态估计和潮流计算是智能配电系统分析的关键技术，是开展规划设计、优化运行等各项工作的基础。虽然传统系统分析方法已一分成熟，但智能配电系统的新特性对其提出了新的需求。
　　三、智能配电系统新技术的挑战
　　（一）缺乏通信的标准和协议的挑战
　　标准化的缺乏，特别是与分布式电源和储能相关的标准化的缺乏会抑制各运行单位（发电、输电、配电和电力消费者）之间的数据交换，阻碍系统的完全优化，使系统效率降低。分布式电源跟系统的互联，在缺乏协调功能的情况下，只能以局部的和自治的方式运行。分布式电源的发展需要从电网角度考虑，与电网协调运行。
　　（二）基础设施大量增加，带来新的挑战
　　智能配电系统是智能电网的关键环节，未来还可能成为能源互联网的重要组成部分和综合能源系统的重要支撑。但是未来电网的典型网络拓扑结构还不够清晰；智能电能表的安装范围不断扩大，但是它们如何支持电网的规划运行仍然不确定，其功能还需要大力挖掘；采用基于新技术的基础设施，可能遇到经费、风险和运行人员知识不足等问题。
　　（三）负荷、电源计划安排和调度的挑战
　　在基于逆变器的可再生能源发电的数量日益增加的趋势下，电网兼容性标准需做出很大改变，而且必须修改成能同时管理传统发电和基于逆变器的可再生能源发电。现在对分布式电源的调度模式还不能使利益相关方均获益，现在还缺乏能识别最优负荷和电源平衡的好模型。智能电网模型需要综合考虑计算机网络、基础设施，市场，乃至国家政策方面的影响。未来的规划模型需要考虑在分布式电源高渗透率的条件下，如何优化系统运行，这是个重大挑战。
　　（四）计算机网络安全方面的挑战
　　数据的安全、隐私保护与信息访问的权限等问题，还存在不确定性，这些问题都会阻碍智能电网解决方案的采用。未来能源互联网、智能交通等系统都会产生大量的数据，也将会造成新的数据安全的问题。
　　四、结束语
　　智能配电系统是智能电网的重要环节。本文希望本文对智能配电系统的概括和思考，对未来智能配电系统的进一步研究实践提供一些思路和借鉴。
　　参考文献：
　　〔1〕曹晋彰。面向智能电网的公共信息模型及其若干关键应用研究〔D〕。浙江大学，2013。
　　〔2〕刘顺桂，黄超，朱正国，邓琨，魏恩伟。智能配电系统的关键技术与系统结构分析〔J〕。电子设计工程，2015，10：9395。