智能化配电系统技术及设备

能源互联网的发展使得配电网系统需要大量接入分布式电源、微网、电动汽车、储能装置等，因此智能化的配电网系统运行应满足自愈、互动、兼容、即插即用等需求。故此，亟须开展与之相适应的智能配电关键技术研究，研制新型、高效、环保的智能化设备，从而提高配电网供电可靠性、运行效率和设备利用率，提高供电能力和供电质量，提升配电网安全预警及应急供电能力。

智能配电关键技术研究，应采用先进的计算机技术、电力电子技术、数字系统控制技术、灵活高效的通信技术和传感技术，研制符合能源互联网要求的配电装备、配电自动化及运行优化系统、分布式电源接入及微网运行控制装备，实现配电网电力流、信息流、业务流的双向运作和高度整合，构建具备集成、互动、自愈、兼容、优化等特征的智能配电系统，实现运行方式自适应管理、配电系统节能降耗、分布式能源即插即用、新型储能装置与配电网的智能协同运行等目标。

1）配电网智慧管理系统

配电网智慧管理系统是保证配电网安全可靠、经济运行的重要技术手段。配电网智慧管理系统属于新一代配电自动化技术，是对常规配电自动化技术的继承与发展，除功能和性能的进一步完善提高外，主要特点体现在支持分布式电源的大量接入、深度渗透上。可以此为平台，通过与智能电网其他组成部分的协同运行，实现分布式电源的接入控制和运行管理、分布式智能控制、无功与电压管理、降低网损、提高资产使用率以及辅助优化人员调度、维修作业安排等新兴功能。

配电网智慧管理系统可以实现配电网革命性的管理与控制，实现接入分布式电源的配电系统的全面控制与自动化，使配电系统的性能得到优化和提升。配电网智慧管理系统能够满足分布式电源/储能装置/微电网接入和监控、配电网自愈控制、输/配电网的协同调度、多能源互补的智能能量管理以及与智能用电系统的互动等智能配电网需求。配电网管理系统集配电自动化、馈线分段开关测控、电容器组调节控制、用户负荷控制和远方抄表等系统于一体，是实现配电自动化的基础保障设施，其关键是要规范配电网应用软件技术要求、配网不同系统间图模交换数据格式、配网动态模型技术标准、配网大数据量信息接入方案。

基于物联网技术、云计算技术的配电网智慧管理系统，主要包括电能信息采集控制系统、电能质量监测分析系统、电网能量管理系统、用户侧能量管理系统等多个子系统，该系统有下面几个重点功能。

（1）电源协调控制功能。系统中包含多个分布式能源，可以是同类型的，也可以是不同类型的，它们的外特性、时间常数和组成环节等各不相同，需要解决能量平衡、电压稳定、系统的平稳性和可靠性等问题。

（2）电能质量控制功能。可再生能源的接入会对系统中的电能质量产生或多或少的影响，控制不当会对电压波形、频率、功率因数产生负面影响，尤其是太阳能、风能这种随机性的能源，频繁的启停操作、功率输出的变化，都可能给系统中的用户带来电能质量问题：大量单相分布式电源的存在，增加了配电系统的三相不平衡水平；电子负载易受暂态、跌落、谐波、瞬间中断及其他扰动的影响等。

（3）高级能量管理功能。能够根据能源需求、市场信息和运行约束等条件实时决策，自由控制可再生能源发电与电网的能量交换；调整电源冷热能量输出，满足热负荷和电负荷的需求；提供分级服务，通过延迟对弹性负荷的需求响应，确保关键负荷的优质电力保证；对设备和负荷进行灵活调度，确保系统的最优化运行。

敏感负荷电能质量综合治理技术不仅保证了敏感负荷免受电能质量影响，且消除了其造成的新的电能质量问题，是未来电网技术发展方向之一。通过研究建设电能质量在线监测分析系统，充分了解电网电能质量状况、特点，积累系统电能质量原始数据，分析区域电能质量问题类型、严重程度、地域分布、时段分布等方面的特点，研究电能质量问题产生的原因，预测可能产生的问题。深入研究电能质量治理策略，针对不同电压等级、区域、电能质量问题给出典型的解决方案，通过在线监测的持续跟踪，实现对电能质量的闭环治理，实现对电网电能质量可观、可控的目标，提高电网健壮性，满足用户对高质量电能的需求。

2）微网系统关键技术(www.xing528.com)

微网系统包括分布式电源、储能、用电负荷和微网控制等四大部分，通过采用智能优化配置与先进的微网能量管理技术，实现分布式电源和储能装置的友好接入，与配电网协调运行；实现分布式发电和储能装置的能量协调控制，达到并网最优运行、离网稳定运行；实现微网系统运行状态、电能质量和运行参数的集中监控，实现分布式电源接入的保护及综合控制。

从微电网技术提高分布式可再生能源利用、支撑能源互联网建设的角度出发，微电网发展的核心关键技术包括微电网运行仿真技术、协调控制技术、能量优化管理、并网自适应保护与电能质量综合治理技术、分布式电源的即插即用技术等。相应的装置研制包括微电网中央控制器、微电网运行控制与能量管理系统、微电网并网自适应保护装置与柔性分布式电源并网装置、分布式电源与微网标准化换流装置等。

储能变流器是微网系统核心能源转换控制单元，目前还没有形成技术规范，核心技术问题还没有有效解决，主要包括双模式运行、平滑切换的可靠性、并联组网稳定性、带载能力与供电质量等问题。微电网能源管理系统包括微电网数据采集与监视控制（supervisory control and data acquisition，SCADA）系统、微电网运行优化系统。联网微电网用户侧响应系统是微电网连接终端用户的关键控制系统，主要包括负荷控制系统、分布式电源控制系统、分布式储能控制系统、联络线功率控制系统等。

3）智能配电设备

智能化的配电技术设备和装置包括先进的配电开关、新型配电变压器、环网柜、智能配电站、大容量高可靠快速切换固态开关、支路型逆变器等。目前比较先进的配电站可分为两大类：一类是具有独立进出线柜及变压器的配电室，另一类是箱式配电变压器。配电室通常有采用进出线柜进线，配备电压互感器（PT）柜、电流互感器（CT）柜等设备，有独立变压器室，可安装1～3台配电变压器。箱式配电变压器通常带进出线开关、CT等设备，有单独的配电变压器室，可安装1～2台配电变压器。这两类配电站均具有一定的自动化功能。

对于能源互联网中大规模分布式电源接入引起的配电网负荷周期变化大，进而造成的变压器损耗高的问题，解决方案是研制高效节能配电变压器、研究负荷无冲击有载调容智能控制策略、实现配电变压器多级容量的有载自动切换，从而实现多级、大范围的自动调节容量变压器技术的突破。

配电开关及环网柜技术总体向高可靠性、模块化、智能化、操作方便、与环境协调、低成本、少维护的方向发展。为降低环境污染，需要研究满足环保要求的绝缘技术，为适应配电自动化系统建设的需要，有必要研究一次开关与二次终端集成技术。随着固封极柱真空断路器的出现，使开关柜进一步向小型化、高可靠性方向发展。

4）配电网规划技术

配电网规划技术是建立计算机辅助决策支持系统，进行潮流计算、网架优化、方案比选以及路径优化等，为配电网规划决策提供必要的技术支持。随着配电网规划理论的不断完善，配电网规划计算机辅助决策支持系统在向在线规划、多约束条件优化等方向发展，将进一步满足实际分布式电源灵活接入的配电网规划的需要，规划结果更具实用性。

配电网规划技术的方向是研究智能配电网规划平台框架、需求分析及系统设计方案，运用考虑分布式电源接入的智能配电网优化规划模型和规划数据挖掘模型，开发智能配电网规划计算机辅助决策系统。该系统的功能模块包括：公共信息模型（common information model，CIM）、基于地理信息系统（geographic information system，GIS）的配电网智能规划平台数据交换模型、配电网智能规划组件接口信息模型、正常和故障情况下配电通信网多种业务信息量的预测模型、电网与信息网集成的配电网智能规划平台信息模型等。