智能配电网及配电自动化

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【摘 要】从智能配电网（SDG）与配电自动化（DA）的定义、技术内容入手，分析了SDG　与DA之间的关系。介绍了高级配电自动化的基本概念及主要功能，研究了高级配电自动化系统的支撑技术，提出了高级配电自动化系统应用的设计思路和方案。

【关键词】智能配电网；配电自动化；快速仿真与模拟

1、前言

近年来，智能电网已成为电力界的热门话题，被认为是改变未来电力系统面貌的电网发展模式。智能电网包括智能输电网和智能配电网（smartdistribution　grid，SDG）2方面的内容，其中，SDG具有新技术内容多、与传统电网区别大的特点，对于实现智能电网建设的整体目标有着举足轻重的作用。国内外已有不少文献介绍智能电网的基本概念及其技术内容，而专门针对SDG的研究则相对较少。SDG与业界熟悉的配电自动化（DA）技术有着密切的联系，理清SDG与DA的关系对于了解、认识SDG十分有帮助。而按照智能电网的要求，充实提高DA技术，对于推动DA技术的发展、建设SDG具有十分重要的意义。

2、SDG的基本概念

2.1　SDG的定义。根据智能电网的含义，可将SDG　定义为：一个集成了传统和前沿配电工程技术、高级传感和测控技术、现代计算机与通信技术的配电系统，更加安全、可靠、优质、高效，支持分布式电源的大量接入，并为用户提供择时用电等与配电网互动的服务。

SDG的主要技术内容有如下：（1）配电数据采集与监控（SCADA）技术；（2）变电站自动化（SA）；（3）馈线自动化（FA）与自动恢复供电技术。

3、SDG与DA的关系

3.1　DA技术

DA指利用现代计算机、通信与信息技术，将配电网的实时运行、电网结构、设备、用户以及地理图形等信息集成，构成完整的自动化系统，实现配电网运行监控及管理的自动化、信息化。其作用主要是提高供电质量、用户服务质量和配电网管理效率。

DA的主要技术内容有：

①配电网运行自动化（distribution　operationautomation，DOA），包括配电SCADA、SA、FA共3个方面的内容。

②配电管理自动化功能，包括设备管理、检修管理、停电管理、规划设计管理等功能。

③用户自动化，包括自动抄表与客户信息管理2部分内容。

在中国，高压配电网的运行监控一般由地区调度自动化系统完成，中压配电网的运行监控与FA由DOA系统（又称配电网调度自动化系统或配电网自动化系统）完成。SA系统在完成变电站的保护监控功能的同时，向地区调度自动化系统、DOA系统提供变电站实时运行数据。配电管理自动化功能由配电地理信息系统（GIS）完成。用户自动化系统包括AMR系统、CIS、客户呼叫管理系统。由以上DA系统集成形成的系统称为配电网综合自动化系统或配电管理系统（DMS）。

4、高级配电自动化技术

4.1　配电自动化基本概念。智能配电网概念下的DA，称为高级配电自动化（ADA），是实现接有分布式电源的配电网系统的全面控制与自动化，是传统DA的继承和发展。

4.2　高级配电自动化的主要功能。（1）配电SCADA：在ADA系统中，要求配电SCADA采集的数据更为全面、完整。配电SCADA　具备完善的控制策略和有效的控制手段，实现对DER和DFACTS的功率双向流动和稳定运行进行管理；（2）馈线自动化FA：具备完整的自愈控制策略，并在口通信网络和配电网广域测控技术的基础实现其功能；（3）ADA系统能实现电压无功补偿设备的优化调节和控制，实现电能质量的优化管理。

5、高级配电自动化支撑技术

5.1　配电网广域测控技术。配电网广域测控技术是ADOA子系统功能实现的重要支撑技术之一。配电网广域测控技术基于光纤IP通信网络和SCADA系统，完成现场终端或DER中的数据采集、传输及管理。

5.2　配电网体系架构及信息集成总线技术。在ADA中，ADOA　和ADMA　两个子系统功能集成，具有较强的松耦合性和灵活性。信息集成总线技术，可以实现ADA系统内部及ADA与其它自动化信息系统的数据共享与信息交互。而ⅢC61968和IEC61970标准为各种数据共享与信息交互提供统一的接口、标准及数据模型。构建供电企业信息集成“软总线”，解决了“信息化孤岛”问题。

5.3　配电网快速仿真与模拟技术。配电网快速仿真与模拟技术提供实时计算工具，分析预测配电网运行状态变化趋势，可对配电网操作进行仿真并进行风险评估，并向运行人员推荐调度决策方案。它是实现ADA的重要支撑技术，是保证ADA安全可靠、高效优化运行的重要技术手段。

6、高级配电自动化应用设计

ADA应用体系设计。基于配电终端站点的分布式控制和DER的优化调度与控制，融入智能多技术、广域测控技术、DFSM技术和SOA架构来进行设计分层分布式的ADA应用体系。体系架构划分为信息集成层、ADA系统高级应用层、数据处理层和广域测控层四层结构。信息集成层主要是采用信息集成总线技术实现ADA系统与其它自动化信息系统的数据共享和信息交互，解决“自动化孤岛”。ADA系统高级应用层综合利用经过处理的广域测控信息，通过广域控制、稳态与动态分析、快速仿真与模拟、故障处理、状态估计与控制、停电管理等高级应用智能模块实现ADA的各项高级应用功能。数据处理层主要是实现数据处理及应用功能，实现对各种历史数据、实时数据和非实时数据的处理及应用。广域测控层则通过广域测控模块形成广域测控协调，实现各种实时数据的采集和控制指令的下发。

基于智能多和广域测控技术的ADA应用体系能够解决配电网中各个子系统之间的自治与协调问题，并且适用于实现网络复杂配电网的自愈控制。当然，只有在实践中不断研究完善高级应用功能的开发的体系，并且需要基于DF8003D现有系统功能的基础上进一步进行二次开发，才能满足实际运行要求。

7、结束语

由于历史原因，中国配电网投资相对不足，这是目前制约电力系统供电质量与运行效率提高的薄弱环节，亟待进一步加强、提高。而国家大力推动可再生能源发电以及电动车发展的政策更是给配电网提出了新挑战。智能电网的提出为解决这些问题创造了条件，给配电技术的发展指明了方向。积极研发并推广应用SDG技术，对于建设现代配电网，更好地满足中国经济与社会发展对电力系统的要求，具有十分重要的意义。

参考文献

[1]余贻鑫.面向21世纪的智能配电网.南方电网技术，2006，2（6）：14-16.

[2]李天友，金文龙，徐丙煨.配电技术.北京：中国电力出版社，2008.

[3]余贻鑫，栾文鹏.智能电网[J].电网与清洁能源，2009.25.