智能配电网关键技术研究

智能配电网关键技术研究

王宪安

04111978

电气10班

智能配电网关键技术研究

1、该领域对“坚强智能电网”的重要支撑作用

我国的智能电网是以坚强网架为基础、以信息平台为支撑，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，构建贯穿发电、线路、变电、配电、用户和调度各环节的现代电网。提高重要负荷的供电可靠性，满足用户定制的多种电能质量需求，降低成本，实现智能化将是智能配电网的发展重点。

智能配网将在未来10-20年内完成，其目标是实现自愈功能（包括通过继保再整定（RPR）实现电力系统保护及更新；故障定位和隔离；网络重构；电压与无功控制）；优化功能，以使资源和设备得到最好的应用；预测功能，而不只是对紧急情况作出反应；跨地理边界和组织边界的分布式；合并监视、控制、保护、维护、EMS、DMS和市场管理功能；对攻击更安全。

本项目所列四个研究方向分别研究了：

✧含分布式电源的自愈配电网保护、控制技术的理论研究与应用；该项研究契合并

支撑了研究目标的“自愈功能”。

✧基于分布式发电的微电网系统集成技术；该研究项目契合了研究目标的‘优化功

能’，并为微网技术的实用奠定了理论基础。

✧智能配电网运行的信息支撑关键技术：该项目为配电网研究目标的“合并监视、

控制、保护、维护、EMS、DMS和市场管理功能”提供了信息系统关键技术的支撑。

✧基于GIS的智能配电网规划平台的研究：研究了智能配电网规划和建设中遇到的

新课题，并研究集信息技术、优化技术为一体的电网规划平台，为电网建设的科

学化奠定理论和实践基础。

2、研究内容

1)基于GIS的智能配电网规划平台的研究

基于GIS的集数据管理、网络分析与评价、网络优化规划、配电通信网规划、规划系统评价与经济型分析为一体的规划平台是配电网科学规划的基础，对配电网科学化管理和经济运行有着非常重要的意义。含分布式电源的配网是智能电网的重要组成部分，涵盖分布式电源的配电网规划是配电网发展的必然需求。

(1)配电网规划平台的理论研究：

该部分包含：

✧基于GIS和多种不确定信息的空间分布负荷预测理论的研究，以小区为单位研

究分布负荷的分类、影响因素、发展模式和基于不确定信息的模糊预测方法，

开展基于需求侧管理下的电力负荷预测；

✧研究基于多种环境信息的智能变电站选址的数学模型，分析不同电压等级变电

站选址的目标限定和约束因素，以多种环境信息为载体，采用基于GIS的信息

处理技术量化、简化约束因素，建立基于GIS约束的多目标变电站选址数学模

型；

✧含分布式电源的配电网络供电能力评价理论与方法的研究，研究分布式电源的

引入对配电网各类指标的影响，建立考虑负荷转移的中压配电网最大供电能力

评价的数学模型，研究配电网综合供电能力评价的指标体系和层次化评价方

法，同时开展基于GIS的面向区域（重点区块）或大用户的供电能力及最佳抢

修路径的分析与评价；

✧含分布式电源的能源消耗结构评价模型的研究，研究基于图形界面的不同电压

等级、不同区域的网络损耗的一体化分析模型和评价体系；

✧含分布式电源的配电网络可靠性评估模型与算法的研究，研究分布式电源不同

运行方式下的可靠性评价模型和复杂配电网可靠性评价的通用算法，开展涵盖

二次系统的智能配电网可靠性的综合评价模型的研究；

✧配电网网架结构评价理论和指标体系的研究，分析网架结构对配网供电能力、

可靠性和经济性的影响，建立网架结构的评价指标体系（如联络率、负荷转移

率），并针对复杂电网研究其评价方法；

✧自愈配电网络网架结构和接线模式的研究，进行不同接线模型的多指标分析，

研究接线模型对自愈配电网的适应性；

✧基于GIS含分布式电源的配电网网架智能规划模型与算法的研究，包括含分布

式电源的配电网规划和扩展规划的优化模型，并研究基于GIS的配电网自动布

线技术；

✧含分布式电源的智能配电网络无功规划模型与算法的研究；

✧研究城市电网电网路径（电缆沟道和架空走廊）的优化规划和分析；

✧中压配电网开关优化配置模型与算法的研究；

✧研究配电规划网络经济评价模型和智能评价方法。

以上的研究内容部分已经有研究成果，国外一些基于GIS的配电网管理软件中含有一部分类似的功能。该平台的研究内容都是实际电力规划中需要的，只有这样一个功能完善的智能平台才能真正提高配电网规划的科学性。这样庞大的系统要实现可持续发展，必须借助成熟的平台和组件技术，规范信息结构和各组件的接口。

(2) 基于GIS的配电网智能规划平台的信息技术：

该部分包含两通信和信息两个方面的问题：

✧通信部分：包括正常和故障情况下配电通信网多种业务信息量的预测；基于GIS

的配电网通信子站智能选址模型和算法的研究；配电通信网多种通信体制综合评

价模型的研究；研究基于图形界面和配电网规划网的配电通信系统的图形建模、

智能设计和系统分析方法，为整个配网的综合可靠性分析和经济评价奠定基础。

✧信息部分：基于GIS、电网与信息网集成的配电网智能规划平台信息模型的研究，

即基于IEC61970研究配电网智能规划平台的CIM公共信息模型和GIS信息的标准

文件和数据类型；基于GIS的配电网智能规划平台数据交换模型的研究，即该平

台与其他系统（包括地理信息系统）的信息共享、交换的信息结构；配电网智能

规划组件接口信息模型标准的研究，为软件的维护和实用化奠定基础。

2)自愈配电网保护、控制技术的理论研究与应用

“自愈”指的是把电网中有问题的元件从系统中隔离出来并且在很少或不用人为干预的情况下可以使系统迅速恢复到正常运行状态，从而几乎不中断对用户的供电服务。从本质上讲，自愈就是智能电网的“免疫系统”。

分布式能源发电机组可以组成不联网的自治小电网、联网的非自治小电网或是在自治和非自治之间进行切换。联网的分散发电、特别是那些时断时合的分散发电将对电网运行产生若干影响。

一是接线改变的影响（诸如短路电流、继电保护、重合闸、同期）；

二是断开时可能引发的铁磁谐振(变压器电抗与电缆电容谐振)；

三是电能质量问题(频繁启停导致电压波动、加大电压调整难度)。

所以，接入分布式电源后的配电网，其用户端不仅仅是一个需求端，而是一个即可以做需求端又可以做供应端，双相运行的。传统配电网保护装置中单向的仪表满足不了需求，需要新式的仪表取代。对于分布式电源接入后的配电网，对原有传统的保护装置需要进行改进设计，除了能够满足本地保护的基本要求，还需要考虑保护间的协调配合，使得停电范围最小，停电经济损失最小，尽可能提高供电的可靠性。这就要求必须对分布式发电系统的自身的保护装置与原有配电网的保护装置之间进行重新整定、协调配合。同时由于分布式电源的接入，使得电力系统运行方式更为复杂，对于不同的运行方式应该对应不同的继保方式，为