陈静思

摘 要：为构建城市智能配电网，分析配网示范区建设模式，以建设坚强配电网为基础，以信息融合为支撑，研发“源-网-荷”主动控制技术，以探索新兴技术落地。此外，充分考虑已有城市配电网存量与限制条件，通过对规划、运行、检修及营销各业务环节的技术升级，实现对配电网、信息通信、微网和智能用电等全流程的主动控制与全业务高效运营。

关键词：主动控制;分布式电源;智能配电网

中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）25-0051-03

Research and Practice of Urban Intelligent Distribution Network Optimization Based on Active Control

CHEN Jingsi

（Xiamen Electric Power Survey and Design Institute Co.， Ltd.， Xiamen Fujian 361000）

Abstract： In order to build an urban smart distribution network， this paper analyzed the construction model of distribution network demonstration area. Based on the construction of a strong distribution network， and supported by information fusion， researches and develops "source-network-load" active control technology， and explores emerging technologies landing. Fully consider the existing urban distribution network stock and constraints， and realize the active control and efficient operation of the whole process of distribution network， information communication， microgrid and intelligent power consumption through the technical upgrading of business links such as planning， operation， maintenance and marketing.

Keywords： active control;distributed power;intelligent distribution network

城市配電网的智能可靠运行直接关系着电力用户的可靠用电和经济社会的稳定发展。面对新形势的挑战，传统城市配电网存在4个亟待解决的难题：一是配电网网架结构复杂凌乱，配电自动化水平与主网相比较低;二是营、配、调各专业间数据相互孤立，信息共享不到位;三是缺乏有效的配电网运行风险管控手段，无法实现事前主动控制;四是配电网的“源-网-荷”之间缺乏互动和协调运行，运营效率低。

本文以地区重点城市配电网示范区等项目实践为基础，充分考虑已有城市配电网存量与限制条件，从提高配电网可靠性、主动性、友好性等方面探讨如何构建供电服务水平国内领先的现代化城市配电网。

1 构建坚强电网

根据地区用电特点和负荷分布特性，以最大限度地对电力用户提供持续可靠供电为目标，对点状、链式、三角形及矩形4种主要的供电模型建立评估体系。从适用场合、基本结构特征及可扩展性等方面进行比对研究，针对地区呈现沿海、沿湾及丘陵地形的特点，引入图论Delaunay三角剖分理论，提出了适用于负荷分布呈块状区域的三角形供电模型构建目标网架，如图1所示。建立分布式电源并网与各种电气特性（如网络结构、接入位置、负荷分布、电源输出特性、网络阻抗以及变压器抽头位置等影响因子）之间的函数关系，同时考虑分布式电源在中低压配电网的并入，形成典型的供电模式。示范区电缆环网率和馈线“N-1”率均达到100%，平均故障处理时间由40 min降至5 min，城市供电可靠率为99.996%，达到了国际先进水平[1]。

同时，综合考虑地理位置、负荷发展等因素，提出网架层次结构划分技术。将变电站的10 kV馈线作为主干层，包括变电站站间开关站、单环及双环等典型接线组;将环网主干节点或者开关站馈出作为次干层;将单环、放射环网单元馈出作为分支层;在主次干层中实现三遥100%覆盖，构建简洁合理、层次分明的网架结构。

2 实现信息融合

将信息分析模型建立在营配调系统的贯通上，将离线的仿真模拟和实时的在线分析结合起来，实现3个系统数据的同源管理、业务协同贯通和信息高效共享;建成电网设备全景监测平台，实现输、变、配、用各业务的紧密结合，为实现主动控制、高效运营的智能配网系统提供良好的数据基础。

2.1 建立基于电力GIS平台的营配调统一信息和数据分析模型

基于电网的地理信息系统（Geographic Information System，GIS）平台，全面建立站-线-变-箱系统统一电网模型及营销资源信息。自动同步配电网管理系统（Distribution Management System，DMS）以电网GIS接线作为配网调度、设备运维、配网建设及改造、故障抢修以及业扩报装等工作的基础图源，实现营配调业务贯通和数据同源维护及管理。在营配调信息融合基础上，实现集成化配网调度、精益化线损管理、可视化业扩辅助报装、精准化配抢指挥研判以及精细化停复电信息发布的深化应用，全面支撑配网调度、配网建设、配网运维和营销服务等方面的精益化管理。

2.2 建成电网设备全景监测平台

平臺集综合业务、数据信息与可视化技术于一体。通过与输变电状态监测系统、配电生产管理系统、主配网自动化系统、用电信息采集系统、视频监控系统以及电网GIS平台等应用进行多源数据融合，建成了全方位、立体多维度的电网设备全景监测平台。基于电力GIS地理和站内图、单线和全网图的实时监测数据测试功能，实现了基于电网GIS的全网监测数据实时分级与可视化展示，实现由静态到动态的多维度展示与控制。对监测数据进行系统化和标准化规定，构建数据共享模型和逻辑模型，在平台上实现监测数据的统一规范接入，完成数据的全面接入、全面分析与个性化展现。差异化制定数据的存储和访问策略，保障完整储存海量数据并实现高效的实时数据访问。利用企业总线和数据中心接入设备环境信息、运行工况和负荷情况，基于电网GIS等平台实现配网各数据以及业务的可视化，最终实现配网数据和业务点面结合、高效规范的读取和利用。

2.3 应用的服务快速响应平台

平台集生产抢修指挥、智能移动作业与保供电业务于一体，集成了故障预警、辅助研判、停电管控、抢修情况监控、抢修资源优化调配、抢修过程分析评价、现场作业安全及风险管控等应用功能。这不仅实现了多故障点、复杂故障的快速处理，还实现了多影响因素、多抢修队伍、多报修点的抢修队伍最优调度。

3 落实主动控制

通过研发分布式电源管控技术，建立配电网风险主动防御体系，开发智能用能服务系统和园区信息互动平台，实现配电网“源-网-荷”全方位主动控制。

3.1 基于高级量测的分布式电源互动控制

制定高级量测体系下的分布式电源接入规范，根据高级量测系统和分布式电源计入特定需求，设计研发即插即用电力通信模块，构建支持标准的互联网标准协议模型，从而实现分布式电源运行信息的可靠双向互动和分布式电源监控终端软件的在线升级等。

3.2 建立分布式电源与电力系统安全自动装置及保护的配合机制

在分布式光伏发电等分布式电源并网的情况下，通过对配网各项指标进行对比，分析集中在10 kV出线开关的保护定值更新需求、馈线自动化优化需求、并网点实时运行监控需求及测控点新增需求等，提出优化主站监控软件。通过增加变电站的馈线故障重合闸时限定值，更改自动化终端上报故障信息的定值设置，实现在分布式电源接入后对已投运设备的保护配合和自动控制系统作相应的有效调整，确保其安全稳定运行。

3.3 研发应用光伏、储能和多元负荷的一体化系统

在充分考虑现有配电网、微电网和分布式电源的运行特点、网络拓扑和配合模式的基础上，通过将分布式电源、主配网结构和用户负荷分布情况进行分组优化设计，形成新型一体化系统，如图2所示。首先，提出分布式电源、配电网、微电网的分层协调控制系统架构，将微电网的自平衡、自平滑控制模式融入其中。其次，应用具备平滑切换性能的分布式电源和微电网保护控制设备，利用有效的并网运行控制和能量管理系统，以满足系统安全高效运行控制的需要。最后，探索在设备层配置适应分布式发电接入的保护硬件设备、在过程层和主控层进行软件策略优化的3层协调控制模式，有效保障电网的安全运行与高效运营[2]。

4 探索新兴技术

为了更好地发展主动控制型配电网，需要积极探索新兴技术和管理模式的应用。

4.1 智能用电

智能用电可利用供电侧与用户侧的有效互动，实现供电资源的优化配置。与负荷的互动是主动配电网的重要特征之一，也是与传统用电模式的一个重要区别。其中，供电网和用户的互动包括业务、信息和电能的互动。智能用电技术通过对可控负荷、柔性负荷的调节控制，将用电需求从峰荷期切换至谷荷期，能有效降低峰谷差。此外，智能用电技术可以通过平抑不可调度的分布式电源输出的波动性来提高配电网允许的分布式电源渗透率[3]。

4.2 用户侧能量管理系统

用户侧能量管理系统是一种有效的电能互动控制系统。该系统一方面可以通过采集系统采集用户的用电负荷信息并及时传递给用户，以便用户根据相关信息进行需求侧响应，有效实现节能增效;另一方面，系统也可将采集读取的负荷信息传递至供电侧，然后供电侧通过分析判断合理安排高效的运行方式[4]。

4.3 虚拟电厂技术

虚拟电厂为大规模的分布式能源接入电网提供了一种有效的模式。虚拟电厂通过高效的软件架构，依托先进可靠的协调控制技术、信息通信技术、智能计量技术等，聚合分析分布式电源、电动汽车、储能系统及可控负荷等，从而实现对大量分布式电源的灵活控制。此外，需优化电能资源配置，提高供电可靠性和电力市场的经济运营效率[5]。

4.4 储能技术

近年来，随着储能技术尤其是大规模储能技术的快速发展，对储能技术在电力系统中应用的评估、判断与有效利用成为下一阶段的重要课题。大规模储能技术对用户侧和供电侧都具有重要作用。首先，可以提高配电网的可靠性，解决功角振荡、电压失稳等问题，并应用于配电网的削峰填谷;其次，可以有效降低微电网和分布式电源的调度难度，提高配电网的新能源接纳能力;最后，大规模储能技术应用于系统调频工作，可以利用其技术特点，有效提高调频的准确度和效率，从而提升电能质量。

5 结语

通过对目前配电网发展问题进行分析，针对性地提出新型城市配电网的构建发展着力点，构建三角形供电模型及网架优化配电网，通过营配调贯通实现信息融合，实现全景监控及规划配电网。此外，通过主动控制技术实现分布式电源的接纳和有效控制，探索了智能用电、需求侧响应等新兴技术在未来配网建设中的作用和发展前景。

参考文献：

[1]程鹏，葛少云，刘洪.基于供电模型的中压配电网络智能规划：三角形三联络供电模型的自动布线[J].电力系统保护与控制，2013（16）：32-36.

[2]史佳琪，谭涛，郭经，等.基于深度结构多任务学习的园区型综合能源系统多元负荷预测[J].电网技术，2008（32）：698-705.

[3]赵波，王财胜，周金辉，等.主动配电网现状与未来发展[J].电力系统自动化，2014（18）：125-130.

[4]杨艳红，裴玮，齐智平.基于动态运行策略的混合能源微网规划方法[J].电力系统自动化，2012（19）：30-36.

[5]姜海洋，谭忠富，胡庆辉，等.用户侧虚拟电厂对发电产业节能减排影响分析[J].中国电力，2010（6）：37-40.

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