报告一：智能配电网建设现状与发展趋势
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我国智能配电网建设现状与 发展趋势
沈兵兵
国网电力科学研究院 教授级高工
全国电力系统管理及其信息交换标委会 配网工作组组长
二〇一五年十月
目录：
1 2 3
智能配电网建设现状 当前存在问题与原因 发展方向与解决措施
2
1.1 智能配电网建设的关注点和主要任务
配电网架及设备的改造与完善
配电自动化的全面建设
99.96%
99.99%
99.90%
99.95%
90.0%
99.5%
97.89%
100.00%
8
目录：
1 2 3
智能配电网建设现状 当前存在问题与原因 发展方向与解决措施
9
2.1 相关标准贯彻执行的力度不够
近年来，电力行业和国网公司陆续颁布了一系列有关配电网建设改造的标 准、规范和典设等技术文件，如《配电网规划设计技术导则》 、《城市配电 网技术导则》和《配电自动化技术导则》等系列标准、定义和规定了配电网建 设和改造中的原则、功能、指标、主要设施等。这些标准一方面发挥了积极作 用，另一方面由于宣贯不够，在具体执行中还是出现一些偏差。 建设单位存在对相关标准的发布和修订
3.8 加强电网”弹性“的适应性
智能配电网的发展需要考虑极端事件下多重故障发生的可能性及其防御
措施； 在现有故障自愈等智能配电网技术的基础上，需要进一步研究快速恢复
技术；
结合弹性电网的思想，在一次系统和二次设备以及控制软件方面对配电 网进行全面提升。
抵御
弹性配电网
恢复
29
谢谢!
30
目录：
1 2 3
智能配电网建设现状 当前存在问题与原因
发展方向与解决措施
19
3.1 智能配电网技术发展方向分类
现代配电网几个重要特征为：安全、可靠、经济、高效、清洁、互动。因此， 从这些特征出发，将智能配电网技术发展方向划分为以下五大类：
信息采集技术
基础监控技术
数据基础 技术平台 安全可靠 经济高效 互动协调
统一规格的尺 寸及安装方式;
统一规格的后 备电源容量。
3.6 多种通信方式互补
符合信息安全的多种通信方式兼容互备技术
配电终端可支持多种通信方式，在符合信息安全的条件下，实现光纤、无线
（公网/专网）、中压配电载波等通信方式的兼容并互为备用。
光纤专网
无线通信
电力载波
具备遥控功能的区域宜优先采用专网通信方式 依赖通信实现故障自动隔离的区域宜采用光纤专网通信方式 不具备电力光纤通信条件的配电终端可采用无线通信方式
母线1
配电室
…… …… …… ……
母线3
母线1 母线2
…… ……
…… ……
高压变电站
母线2
母线4
母线3 开环点 母线4
（新加坡、广州、武汉）
母线1
梅花型
（巴黎、杭州）
联络开关( 常开)
三双
（包括三角形，国内重 点城市核心区）
母线2
双环
联络开关 (常开)
母线
母线4
母线1 开环点
母线2
母线3
单辐射
（国内市区）
投资
(标幺值)
特点
适用区域
10.3 9.0 8.4 3.8 1.2 1.0
全断路器、闭环运行 不推荐 A+ 双电源、双回路、双切换 负荷开关，开环运行 线路少，开环运行 环网结构，开环运行
- - -
A+、A A、B B、C D、E
22
中压电网主要结构类型比较
3.3 把握配电自动化的四个重要特征
实时数据和非实时数据 高度融合
分布式电源接入、控制与消纳 基于IEC 61968的多系统信息交互
配用电信息融合与综合应用
配电一/二次设备的集成与融合 配电网节能与能效管理
3
1.2 国内智能配电网建设现状
【配电自动化领域】
截止到2015年三季度末， 国网公司在地市级城市开展项目近90个，县/区项 目110余个，南方电网同步在广州、深圳等20多个城市开展了配电自动化建设， 在运行监视、故障处理、信息交互、多方式通信以及分布式电源并网控制等方面 均取得了突破和实际应用，对于配电网生产指挥和运行调度发挥了重要作用。
单环
多分段适度联络
（东京、国内较多）
联络开关( 常开)
（农村地区）
中压配电网 结构 梅花 三双 双环 单环 多分段适度 联络 单辐射
线路 型式 电缆 电缆 电缆 电缆 架空 架空
供电可靠性水平 可靠率（%） 停电时间（分钟） 99.9999% 0.6 99.9997% 1.5 99.9991% 99.9976% 99.9941% 99.9767% 4.6 12.4 31.0 122.5
4
1.3 国内智能配电网建设现状
【 配网抢修指挥领域 】
截止到2015年三季度，国网公司在26个省（直辖市）的40多个地区开展了配 网生产抢修指挥平台建设，南方电网同步在广州、东莞、汕头等地开展了用电调度 技术支持系统建设。在业务上实现了运检、调度以及营销部门间的抢修业务流的贯 通，解决了工单合并、故障研判以及现场抢修指挥互动等问题。
贡献度。
2.5 配变台区建设手段落后
设备种类多，运维困难：传统的配电台区
安装有配电变压器监测终端、电能表、负荷控 制终端、集中抄表器、负荷测录仪、谐波监测
仪、无功补偿控制器等一种或多种终端设备，
因而有些台区多种设备安装凌乱、品种繁多， 给安装、调试和日后运维都带来困难。
（1）配电台区设备种类多、产品厂家繁杂、设备质量参差不齐，建设及运维
• 信息交换总线在全国范围内已在60多家家电力企业部署：
2.9 信息交互与应用的问题
在上述57家单位中，
应用情况较好的包括：杭州、宁波、成都、宁夏、南京、扬州、青岛、西 安、长兴、广东中调、广西备调等11家； 应用情况一般的有31家；
应用效果较差的有15家之多。
应用效果不佳的原因：
信息交换总线作为系统间交互中间件，管理职责定位不清，有些地方归口 调度部门、有些地方归口信通部门，导致总线无人维护、运行状况无人关 注，易导致接口数据出问题后不能及时发现、实用化困难； 信息交换总线目前所跑业务应用太少，目前较成熟的应用只有GIS、配网图 模异动， 导致信息交换总线使用率不高，应用成效不明显。
26
3.7 配电自动化的专业化维护
配电Βιβλιοθήκη Baidu端集中运维管理
27
3.7 主动配电网技术
微电网与配电网互动技术
多微电网集群控制技术 源/网/荷/储协调优化调度技术 主/配网的协调与优化调度技术
终端自描 述文件 PMS/GIS 配网 图模信息
配电自动化主站
系统配置工具
终端系统 配置文件
28
网互联比例仅为城网的1/3。配电设备水平参差不齐，且设备利用率低，因 而制约了配电网供电可靠性的提升。
2.3 配电网的电源点布点不足
多年来，全国几乎所有大中城市夏季负荷高峰年年增长，不少配电 网主设备严重过载；同时，随着农村城镇化建设的全面推进，用电负荷 快速增长，农网一些线路的“低电压”问题时有出现，在春灌秋收、逢 年过节等时段尤为明显。造成这些现象的原因之一就是变电站数量较少
按照不同的通信方 式及产品形式进行 划分： 独立的通信箱； 标准的输入输出接 口； 统一规格的尺寸及 安装方式； 统一操作界面的运 维界面。
依据《终端典设》 做到终端设计和现 场施工的标准化； 标准化的终端维护 软件：包括规范统 一的ID号、操作界 面等； 标准化的终端安装 调试施工流程； 标准化的终端运行 检修、维护、报错 及缺陷处理流程。
自愈控制技术
技术发展 方向分类
优化运行技术 主动配电网技术
20
3.2 一次网架改造和完善 改造原则： 1
优化电网结构、合理布局
2 3 4 5
充分利用已有设备，提高输变电设备利用率 提升供电能力和可靠性
实施差异化规划，提升配电网经济性
加强电网技术改造，治理电网安全隐患
推行典型供电模式，实行配电网建设的标准化、模块化。
配电主站
通信网（骨干层）
负控 系统
配变采集与 监测系统
高效灵活的信息交换
多种通信手段综合运用 系统应用更加注重实用 同步开展运维体制建设
配电子站
三 层 结 构 方 式
通信网
通信网
故障指 示器
FTU
TTU
FTU
DTU
DTU
DTU
DTU
分布式数据采 集
柱上开关 配变 柱上开关 环网柜 开闭所 环网柜 开关站 分支开关
情况不了解，学习和理解不深入，各地配电
网及配电自动化建设改造出现标准掌握不统 一、要求不一致，造成实施方案和效益实现 的水平参差不齐的状况，增加了后期运行和 维护的难度及成本。
2.2 一次网架薄弱问题依然存在
目前，我国配网网架结构依然薄弱，而且城网和农网差距明显，城市电
网的发展不平衡，农网的问题突出。10kV线路仍有近一半未实现互联，农
难度较大；
（2）农村区域经济发展不平衡，农网配电台区重过载和轻载问题交叉并存； （3）农网配电台区早期建设标准较低，设备老化问题严重； （4）农网配电台区无功补偿覆盖率尚不完全，无功补偿设备利用率较低。
2.6 低电压问题滚动出现
“低电压”在部分地区呈常态化滚动出现，仍存在847万“低电压”用户。 目前，低电压问题在不同地区有不同的体现，东部地区低电压用户占总用户 数量比例低，主要是用电高峰期的间断性低电压；中部地区低电压问题主要是电
自动化和信息化 电网运行和设备管理 技术手段和管理措施 相互支撑 兼顾考虑 同时并举
23
3.4 配电自动化深化应用的主要任务
采取有效措施尽快扩大配电终端覆盖面 基于IEC 61968的多系统信息交互与应用集成 营配信息融合及大数据处理分析 支撑分布式电源接入、控制与消纳 为配电网节能与能效管理打好基础 配电一次设备的智能化以及与二次设备的融合 配电自动化须适应新电改实施的发展需要
【 配网抢修指挥建设特点 】
信息流的贯通 业务流的协同 主动化/标准化抢修 多种抢修手段综合利用
5
其中： 国网公司配电自动化进展情况
63个通过工程或实用化验收的配电自动化项目覆盖面积 28013平方公 里，涉及10千伏线路19124条（占城网的18.14%）、开关站2595座、环网 柜21674座、配电室7319座、柱上开关51172台。
城网线路配电自动化覆盖情况
6
1.4 建设成效
前后平均倒闸操作时间
倒闸操作时间 非故障区恢复供电 故障处理时间
前后非故障区恢复供电时间
前后平均抢修到达时间
7
1.4 建设成效
项目 供电可靠性 供电可靠性 配调业务效率 电压合格率 信息化互通水平 信息化完整率 配网基础设施水平 网架联络率
建设前
建设后
或布局不合理、变电站容载比偏低、导线截面小等原因。
2.4 配电自动化覆盖率低
由于我国配电网规模大、范围广，已建成的配电自动化覆盖区域相
对于整个的配电网网络来说比例很低。配电自动化建设仅仅在城市核心 区或有关示范区发挥了较好的作用，但其规模效应等不到体现，因此很
大程度上影响了配电自动化在提高供电可靠性和实现配电网科学管理的
企业GIS应用 系统 生产管理系统 PMS 营销管理系统 CIS
...
企业资源计划 ERP
【 配电自动化建设特点 】
全标准规范体系指导
基于IEC61968的信息交换总线或综合数据平台（安全III和IV区） 安全隔离 基于IEC61968的信息交换总线或综合数据平台（安全I和II区）
上级调度 自动化系统
24
3.5 配电终端的标准化
通信规约 标准化
电源模块 标准化
通信模块 标准化
终端运维 标准化
IEC 61850 在配电终端 及系统中的 应用； 104通信规 约的改进， 使之符合在 配电自动化 系统中的应 用。
产品独立 规格标准
独立的电源箱; 标准输入输出 接口;
产品独立 规格标准
网建设进度落后于用电发展的进度，导致低电压现象时有发生；西部地区多年致
力于解决无电地区供电问题，低电压问题也相对严重。
2.7 配电自动化亟待解决的问题
配电终端覆盖率低，规模效应不明显 数据融合不充分，主站应用不深入
主要 问题
配电终端可靠性、易用性有待提升
专业化的运维方式有待探索及完善
16
2.8 信息交互与应用的问题
沈兵兵
国网电力科学研究院 教授级高工
全国电力系统管理及其信息交换标委会 配网工作组组长
二〇一五年十月
目录：
1 2 3
智能配电网建设现状 当前存在问题与原因 发展方向与解决措施
2
1.1 智能配电网建设的关注点和主要任务
配电网架及设备的改造与完善
配电自动化的全面建设
99.96%
99.99%
99.90%
99.95%
90.0%
99.5%
97.89%
100.00%
8
目录：
1 2 3
智能配电网建设现状 当前存在问题与原因 发展方向与解决措施
9
2.1 相关标准贯彻执行的力度不够
近年来，电力行业和国网公司陆续颁布了一系列有关配电网建设改造的标 准、规范和典设等技术文件，如《配电网规划设计技术导则》 、《城市配电 网技术导则》和《配电自动化技术导则》等系列标准、定义和规定了配电网建 设和改造中的原则、功能、指标、主要设施等。这些标准一方面发挥了积极作 用，另一方面由于宣贯不够，在具体执行中还是出现一些偏差。 建设单位存在对相关标准的发布和修订
3.8 加强电网”弹性“的适应性
智能配电网的发展需要考虑极端事件下多重故障发生的可能性及其防御
措施； 在现有故障自愈等智能配电网技术的基础上，需要进一步研究快速恢复
技术；
结合弹性电网的思想，在一次系统和二次设备以及控制软件方面对配电 网进行全面提升。
抵御
弹性配电网
恢复
29
谢谢!
30
目录：
1 2 3
智能配电网建设现状 当前存在问题与原因
发展方向与解决措施
19
3.1 智能配电网技术发展方向分类
现代配电网几个重要特征为：安全、可靠、经济、高效、清洁、互动。因此， 从这些特征出发，将智能配电网技术发展方向划分为以下五大类：
信息采集技术
基础监控技术
数据基础 技术平台 安全可靠 经济高效 互动协调
统一规格的尺 寸及安装方式;
统一规格的后 备电源容量。
3.6 多种通信方式互补
符合信息安全的多种通信方式兼容互备技术
配电终端可支持多种通信方式，在符合信息安全的条件下，实现光纤、无线
（公网/专网）、中压配电载波等通信方式的兼容并互为备用。
光纤专网
无线通信
电力载波
具备遥控功能的区域宜优先采用专网通信方式 依赖通信实现故障自动隔离的区域宜采用光纤专网通信方式 不具备电力光纤通信条件的配电终端可采用无线通信方式
母线1
配电室
…… …… …… ……
母线3
母线1 母线2
…… ……
…… ……
高压变电站
母线2
母线4
母线3 开环点 母线4
（新加坡、广州、武汉）
母线1
梅花型
（巴黎、杭州）
联络开关( 常开)
三双
（包括三角形，国内重 点城市核心区）
母线2
双环
联络开关 (常开)
母线
母线4
母线1 开环点
母线2
母线3
单辐射
（国内市区）
投资
(标幺值)
特点
适用区域
10.3 9.0 8.4 3.8 1.2 1.0
全断路器、闭环运行 不推荐 A+ 双电源、双回路、双切换 负荷开关，开环运行 线路少，开环运行 环网结构，开环运行
- - -
A+、A A、B B、C D、E
22
中压电网主要结构类型比较
3.3 把握配电自动化的四个重要特征
实时数据和非实时数据 高度融合
分布式电源接入、控制与消纳 基于IEC 61968的多系统信息交互
配用电信息融合与综合应用
配电一/二次设备的集成与融合 配电网节能与能效管理
3
1.2 国内智能配电网建设现状
【配电自动化领域】
截止到2015年三季度末， 国网公司在地市级城市开展项目近90个，县/区项 目110余个，南方电网同步在广州、深圳等20多个城市开展了配电自动化建设， 在运行监视、故障处理、信息交互、多方式通信以及分布式电源并网控制等方面 均取得了突破和实际应用，对于配电网生产指挥和运行调度发挥了重要作用。
单环
多分段适度联络
（东京、国内较多）
联络开关( 常开)
（农村地区）
中压配电网 结构 梅花 三双 双环 单环 多分段适度 联络 单辐射
线路 型式 电缆 电缆 电缆 电缆 架空 架空
供电可靠性水平 可靠率（%） 停电时间（分钟） 99.9999% 0.6 99.9997% 1.5 99.9991% 99.9976% 99.9941% 99.9767% 4.6 12.4 31.0 122.5
4
1.3 国内智能配电网建设现状
【 配网抢修指挥领域 】
截止到2015年三季度，国网公司在26个省（直辖市）的40多个地区开展了配 网生产抢修指挥平台建设，南方电网同步在广州、东莞、汕头等地开展了用电调度 技术支持系统建设。在业务上实现了运检、调度以及营销部门间的抢修业务流的贯 通，解决了工单合并、故障研判以及现场抢修指挥互动等问题。
贡献度。
2.5 配变台区建设手段落后
设备种类多，运维困难：传统的配电台区
安装有配电变压器监测终端、电能表、负荷控 制终端、集中抄表器、负荷测录仪、谐波监测
仪、无功补偿控制器等一种或多种终端设备，
因而有些台区多种设备安装凌乱、品种繁多， 给安装、调试和日后运维都带来困难。
（1）配电台区设备种类多、产品厂家繁杂、设备质量参差不齐，建设及运维
• 信息交换总线在全国范围内已在60多家家电力企业部署：
2.9 信息交互与应用的问题
在上述57家单位中，
应用情况较好的包括：杭州、宁波、成都、宁夏、南京、扬州、青岛、西 安、长兴、广东中调、广西备调等11家； 应用情况一般的有31家；
应用效果较差的有15家之多。
应用效果不佳的原因：
信息交换总线作为系统间交互中间件，管理职责定位不清，有些地方归口 调度部门、有些地方归口信通部门，导致总线无人维护、运行状况无人关 注，易导致接口数据出问题后不能及时发现、实用化困难； 信息交换总线目前所跑业务应用太少，目前较成熟的应用只有GIS、配网图 模异动， 导致信息交换总线使用率不高，应用成效不明显。
26
3.7 配电自动化的专业化维护
配电Βιβλιοθήκη Baidu端集中运维管理
27
3.7 主动配电网技术
微电网与配电网互动技术
多微电网集群控制技术 源/网/荷/储协调优化调度技术 主/配网的协调与优化调度技术
终端自描 述文件 PMS/GIS 配网 图模信息
配电自动化主站
系统配置工具
终端系统 配置文件
28
网互联比例仅为城网的1/3。配电设备水平参差不齐，且设备利用率低，因 而制约了配电网供电可靠性的提升。
2.3 配电网的电源点布点不足
多年来，全国几乎所有大中城市夏季负荷高峰年年增长，不少配电 网主设备严重过载；同时，随着农村城镇化建设的全面推进，用电负荷 快速增长，农网一些线路的“低电压”问题时有出现，在春灌秋收、逢 年过节等时段尤为明显。造成这些现象的原因之一就是变电站数量较少
按照不同的通信方 式及产品形式进行 划分： 独立的通信箱； 标准的输入输出接 口； 统一规格的尺寸及 安装方式； 统一操作界面的运 维界面。
依据《终端典设》 做到终端设计和现 场施工的标准化； 标准化的终端维护 软件：包括规范统 一的ID号、操作界 面等； 标准化的终端安装 调试施工流程； 标准化的终端运行 检修、维护、报错 及缺陷处理流程。
自愈控制技术
技术发展 方向分类
优化运行技术 主动配电网技术
20
3.2 一次网架改造和完善 改造原则： 1
优化电网结构、合理布局
2 3 4 5
充分利用已有设备，提高输变电设备利用率 提升供电能力和可靠性
实施差异化规划，提升配电网经济性
加强电网技术改造，治理电网安全隐患
推行典型供电模式，实行配电网建设的标准化、模块化。
配电主站
通信网（骨干层）
负控 系统
配变采集与 监测系统
高效灵活的信息交换
多种通信手段综合运用 系统应用更加注重实用 同步开展运维体制建设
配电子站
三 层 结 构 方 式
通信网
通信网
故障指 示器
FTU
TTU
FTU
DTU
DTU
DTU
DTU
分布式数据采 集
柱上开关 配变 柱上开关 环网柜 开闭所 环网柜 开关站 分支开关
情况不了解，学习和理解不深入，各地配电
网及配电自动化建设改造出现标准掌握不统 一、要求不一致，造成实施方案和效益实现 的水平参差不齐的状况，增加了后期运行和 维护的难度及成本。
2.2 一次网架薄弱问题依然存在
目前，我国配网网架结构依然薄弱，而且城网和农网差距明显，城市电
网的发展不平衡，农网的问题突出。10kV线路仍有近一半未实现互联，农
难度较大；
（2）农村区域经济发展不平衡，农网配电台区重过载和轻载问题交叉并存； （3）农网配电台区早期建设标准较低，设备老化问题严重； （4）农网配电台区无功补偿覆盖率尚不完全，无功补偿设备利用率较低。
2.6 低电压问题滚动出现
“低电压”在部分地区呈常态化滚动出现，仍存在847万“低电压”用户。 目前，低电压问题在不同地区有不同的体现，东部地区低电压用户占总用户 数量比例低，主要是用电高峰期的间断性低电压；中部地区低电压问题主要是电
自动化和信息化 电网运行和设备管理 技术手段和管理措施 相互支撑 兼顾考虑 同时并举
23
3.4 配电自动化深化应用的主要任务
采取有效措施尽快扩大配电终端覆盖面 基于IEC 61968的多系统信息交互与应用集成 营配信息融合及大数据处理分析 支撑分布式电源接入、控制与消纳 为配电网节能与能效管理打好基础 配电一次设备的智能化以及与二次设备的融合 配电自动化须适应新电改实施的发展需要
【 配网抢修指挥建设特点 】
信息流的贯通 业务流的协同 主动化/标准化抢修 多种抢修手段综合利用
5
其中： 国网公司配电自动化进展情况
63个通过工程或实用化验收的配电自动化项目覆盖面积 28013平方公 里，涉及10千伏线路19124条（占城网的18.14%）、开关站2595座、环网 柜21674座、配电室7319座、柱上开关51172台。
城网线路配电自动化覆盖情况
6
1.4 建设成效
前后平均倒闸操作时间
倒闸操作时间 非故障区恢复供电 故障处理时间
前后非故障区恢复供电时间
前后平均抢修到达时间
7
1.4 建设成效
项目 供电可靠性 供电可靠性 配调业务效率 电压合格率 信息化互通水平 信息化完整率 配网基础设施水平 网架联络率
建设前
建设后
或布局不合理、变电站容载比偏低、导线截面小等原因。
2.4 配电自动化覆盖率低
由于我国配电网规模大、范围广，已建成的配电自动化覆盖区域相
对于整个的配电网网络来说比例很低。配电自动化建设仅仅在城市核心 区或有关示范区发挥了较好的作用，但其规模效应等不到体现，因此很
大程度上影响了配电自动化在提高供电可靠性和实现配电网科学管理的
企业GIS应用 系统 生产管理系统 PMS 营销管理系统 CIS
...
企业资源计划 ERP
【 配电自动化建设特点 】
全标准规范体系指导
基于IEC61968的信息交换总线或综合数据平台（安全III和IV区） 安全隔离 基于IEC61968的信息交换总线或综合数据平台（安全I和II区）
上级调度 自动化系统
24
3.5 配电终端的标准化
通信规约 标准化
电源模块 标准化
通信模块 标准化
终端运维 标准化
IEC 61850 在配电终端 及系统中的 应用； 104通信规 约的改进， 使之符合在 配电自动化 系统中的应 用。
产品独立 规格标准
独立的电源箱; 标准输入输出 接口;
产品独立 规格标准
网建设进度落后于用电发展的进度，导致低电压现象时有发生；西部地区多年致
力于解决无电地区供电问题，低电压问题也相对严重。
2.7 配电自动化亟待解决的问题
配电终端覆盖率低，规模效应不明显 数据融合不充分，主站应用不深入
主要 问题
配电终端可靠性、易用性有待提升
专业化的运维方式有待探索及完善
16
2.8 信息交互与应用的问题