智能配电网技术
智能配电网及其关键技术研究
智能配电网及其关键技术研究
智能配电网是一种全新的配电网形式，它把电能传输和分配、调度和控制、自动化和信息化有机地结合在一起，形成层次清晰、系统可靠、运行安全、经济高效的电力系统。
智能配电网以智能硬件和智能控制器作为依托，将智能控制技术、物联网技术以及电力自动化技术等，结合起来协同工作，形成自动监控、自动控制、自动调度的网络体系。
(1)电力计量技术。
通过电力计量，可以实时监测电力系统发电、输电、配电的状态及安全运行情况，及时发现电力系统的故障，以及系统的不平衡状态，保证系统的安全运行。
(2)智能调度技术。
通过实时监测系统运行状态，根据系统的实时需求，来进行智能化的调度和控制，保证电力系统负荷的平衡，降低电力系统的故障率。
(3)智能运行保护技术。
智能配电网采用智能运行保护技术，实现系统实时自动监测，发现系统的运行状态异常，并进行及时的处理，防止电力系统的损坏。
(4)无线通信技术。
采用无线通信技术，可以将系统的控制信息迅速的传递到相应的点，从而提高系统的操作效率，保证系统的运行可靠性。
智能配电网自愈控制技术分析
智能配电网自愈控制技术分析随着信息技术的迅猛发展，智能配电网自愈控制技术成为了电力系统领域的研究热点。
智能配电网自愈控制技术可以对电力系统进行快速故障识别、定位和恢复，提高了电力系统的可靠性和安全性。
本文将就智能配电网自愈控制技术的技术原理、关键技术和发展趋势进行分析。
一、技术原理智能配电网自愈控制技术是指在配电网中通过实时监测和分析系统运行状态，自动识别故障点以及对故障点进行快速定位和隔离的技术。
其核心原理是利用先进的传感器和智能控制算法，对配电网中的各个节点进行实时监测，并根据监测数据进行分析和处理，快速响应并自动对故障进行处理，以实现故障自愈的目的。
具体来说，智能配电网自愈控制技术主要包括以下几个方面的技术原理：1. 实时监测：利用先进的传感器和监测设备对配电网中的电压、电流、功率等参数进行实时监测，并将监测到的数据传输至中心控制系统。
2. 数据分析：中心控制系统利用先进的数据分析算法对监测数据进行处理和分析，识别出故障点并给出相应的控制命令。
3. 快速定位：一旦发生故障，中心控制系统能够快速定位故障点所在位置，并告知配电网中的开关设备进行相应操作。
4. 隔离恢复：中心控制系统通过远程操控配电网中的开关设备，将故障点进行隔离，并恢复其他正常运行的回路，以实现故障自愈。
二、关键技术智能配电网自愈控制技术的实现离不开一系列关键技术的支持，包括传感技术、通信技术、数据处理技术、控制算法等。
这些关键技术的发展和创新直接影响着智能配电网自愈控制技术的性能和应用效果。
1. 传感技术：智能配电网自愈控制技术需要大量的传感器来实现对配电网运行状态的实时监测，因此传感技术的发展和应用至关重要。
高精度、低成本的传感器技术能够有效提高系统的监测性能和可靠性。
2. 通信技术：配电网中各个设备之间需要进行实时通信，以便中心控制系统能够迅速响应并下达控制命令。
因此通信技术的稳定性和高效性对智能配电网自愈控制技术来说至关重要。
智能配电网自愈控制技术分析
智能配电网自愈控制技术分析智能配电网是通过运用先进的通信、信息、传感等技术，将传统的电力系统升级为更加智能化、分布式的电力系统。
在智能配电网中，自愈控制技术是一项重要的技术，它能够实现对配电系统中出现的故障、异常，进行自动检测、定位和恢复，以提高配电系统的稳定性和可靠性。
1. 智能设备：智能配电网需要配备先进的智能设备，包括智能感知器、智能开关、智能变压器等。
这些设备可以实现对电流、电压、功率等进行实时监测，并可以进行自动控制和调节。
2. 智能通信：智能配电网需要建立起智能化的通信系统，通过高速、可靠的通信网络，实现配电设备之间的信息交互和控制。
这样可以实现配电系统的实时监测、远程控制和故障快速定位。
3. 智能分析：智能配电网需要配备智能分析系统，通过对配电系统中的数据进行分析，实现对故障和异常的预测和诊断。
这样可以及时发现问题，并采取相应的措施进行自动修复。
4. 智能优化：智能配电网需要通过优化算法和控制策略，实现对电力的分配和调节。
这样可以在保证电力质量的前提下，实现电力的节约和最优化。
智能配电网自愈控制技术能够有效提高配电系统的可靠性和稳定性，减少停电时间，提高供电质量。
它还能提高配电系统的运行效率，降低电力损耗，实现对电力的有效控制和调度。
尽管智能配电网自愈控制技术有很多优势，但也面临一些挑战。
智能配电网的建设投入较大，需要进行设备更新和技术改造。
智能配电网面临着信息安全和隐私保护的问题，需要加强对通信网络的保护和管理。
智能配电网还需要与传统电力系统进行兼容，确保其稳定运行。
智能配电网自愈控制技术研究与实现
智能配电网自愈控制技术研究与实现一、引言智能配电网是一种集成了先进智能传感器、通信和控制技术的配电系统。
它能够实现对配电网状态的实时监测、分析和控制，从而提高配电网的可靠性、灵活性和经济性。
然而，由于配电网存在着复杂的结构和多变的负荷，导致故障发生的频率较高。
为了提高智能配电网的自动化水平和故障处理能力，研究和实现智能配电网的自愈控制技术变得尤为重要。
二、智能配电网自愈控制技术概述1. 智能配电网自愈控制技术的定义与目标智能配电网自愈控制技术是指利用智能传感器、通信和控制技术，对配电网故障进行实时监测、诊断和处理的一种技术。
其目标是实现故障的快速定位、隔离和恢复，从而提高配电网的可靠性和供电质量。
2. 智能配电网自愈控制技术的关键技术与方法（1）智能传感器技术：智能传感器能够实时采集配电网的电压、电流、功率等参数信息，并将其传输给控制中心。
智能传感器的应用能够提高配电网的监测精度和响应速度。
（2）通信技术：通信技术是实现配电网监测和控制的基础。
通过通信网络，控制中心能够获取配电网传感器的数据，并向配电设备发送控制命令。
常用的通信技术包括有线通信和无线通信。
（3）数据分析与处理技术：配电网的故障数据通常是庞大而复杂的。
通过数据分析与处理技术，可以快速准确地识别故障类型，并采取相应的措施进行处理。
（4）智能控制技术：智能控制技术是配电网自愈控制的核心。
它基于实时的故障数据和系统模型，通过自动化的控制算法对故障进行定位、隔离和恢复。
三、智能配电网自愈控制技术的研究进展1. 故障定位与诊断智能配电网的自愈控制技术首要任务是对故障进行定位与诊断。
目前的研究主要集中在故障特征提取、故障诊断算法设计等方面。
常用的故障定位方法包括线路电流法、矩阵方法等。
2. 故障隔离与恢复故障隔离与恢复是智能配电网自愈控制的重要环节。
通过故障隔离与恢复，可减少发生故障的范围和时间，提高配电网的可靠性和供电质量。
目前的研究主要集中在故障判别算法设计、隔离控制器的设计等方面。
智能配电网的主要技术内容
智能配电网的主要技术内容
SDG集现代电力新技术于一体具体内容主要有以下几个方面。
1. 配电数据通信网络
这是一个覆盖配电网中所有节点(控制中心、变电站、分段开关、用户端口等) 的IP 通信网采用光纤、无线与载波等组网技术支持各种配电终端与系统上网。
它将彻底解决配电网的通信瓶颈问题给配电网保护、监控与自动化技术带来革命性的变化并影响一次系统技术的发展。
2. 先进的传感测量技术
如光学或电子互感器、架空线路与电缆温度测量、电力设备状态在线监测、电能质量测量等技术。
3. 先进的保护控制技术
包括广域保护、自适应保护、配电系统快速模拟仿真、网络重构等技术。
4. 高级配电自动化
目前的配电自动化技术包括配电运行自动化(安全监控和数据采集、变电所综合自动化、馈线自动化) 、配电管理自动化(配电地理信息系统、设备管理、检修管理等) 以及用户自动化这3 个方面的内容。
这些内容都属于SDG技术的范畴。
为与目前大家熟知的配电自动化区分美国电科院提出了高级配电自动化(Advanced Dist ribution Automation ，ADA) 的概念。
ADA 是传统配电自动化(DA) 的发展也可认为是SDG 中的配电自动化。
ADA 的新内容主要支持DER 的即插即用它采用IP 技术强调系统接口、数据模型与通信服务的标准化与开放性。
为使SDG 技术概念更有针对性笔者建议ADA 仅包括配电运行自动化与配。
电气工程中的智能配电网技术
电气工程中的智能配电网技术随着科技的不断进步和普及，智能配电网技术越来越成为电气工程的热点话题。
那么什么是智能配电网？它有哪些特点和优势？如何在电气工程中实现智能配电网技术？本文将更深入地探讨这些问题，帮助读者更好地了解智能配电网技术。
一、智能配电网的概念智能配电网（Intelligent Distribution Network，简称 IDN），是指利用信息通信技术、传感器网络、数据分析和控制技术等手段，对配电变电站、高压开关柜、中压开关柜和低压开关柜等分布式电源进行智能化管理，实现对电力系统的全面监控、远程控制和优化调配，从而提高系统的可靠性、安全性、经济性和环保性。
二、智能配电网的特点和优势智能配电网的最大特点就是可以实现对电力系统的智能化管理，具有以下显著的优势：1. 可靠性高智能配电网采用分布式控制和智能优化调配技术，可以实时监测电力系统的状态，对故障进行快速定位和恢复，大大提高了系统的可靠性和稳定性。
2. 安全性高智能配电网通过数据采集和分析技术，可以实时监测电力系统的负载和电压变化，对系统的过载、短路、接地等问题进行有效的预警和控制，从而保证了系统的安全性。
3. 经济性高智能配电网通过合理的负载分配和优化调配，可以实现对能源的高效利用，减少电力损耗和浪费，从而降低了能源成本和运营成本，提高了系统的经济性。
4. 环保性高智能配电网通过减少能源损耗和浪费，实现对环境的保护和治理，为可持续发展和节能减排做出了积极贡献。
三、智能配电网技术实现方案要实现智能配电网技术，需要综合运用信息通信技术、传感器网络、数据分析、云计算等技术手段，具体方案包括以下几个方面：1. 智能监控系统智能监控系统是智能配电网的基础和核心，它通过各种传感器和控制设备，对电力系统进行全面、实时、远程的监测和控制，从而实现对电力系统的快速发现故障和处理。
2. 智能分析系统智能分析系统是智能配电网的智能化处理和决策系统，它通过数据采集和分析，对电力系统的负载、能耗、安全等方面进行智能分析和优化调控，提高系统的效率和可靠性。
智能配电网的关键技术与挑战
智能配电网的关键技术与挑战在当今社会，电力作为支撑经济发展和人民生活的重要能源，其供应的稳定性、可靠性和高效性至关重要。
随着科技的不断进步，智能配电网应运而生，成为了电力领域的重要发展方向。
智能配电网通过融合先进的信息技术、通信技术和电力技术，实现了对电力系统的智能化监控、管理和优化，为用户提供了更加优质、可靠的电力服务。
然而，智能配电网的发展也面临着诸多技术挑战，需要我们不断地探索和创新。
一、智能配电网的关键技术（一）高级量测体系（AMI）高级量测体系是智能配电网的重要组成部分，它包括智能电表、通信网络和数据管理系统等。
智能电表能够实时测量用户的用电量、功率因数等信息，并通过通信网络将这些数据传输到数据管理系统。
数据管理系统对这些数据进行分析和处理，为电力公司提供用户用电行为的详细洞察，从而实现更精准的负荷预测、需求响应管理和电费计量。
（二）分布式能源接入技术随着可再生能源的快速发展，分布式能源如太阳能光伏发电、风力发电等在配电网中的接入比例不断增加。
为了实现分布式能源的高效接入和管理，需要采用先进的电力电子技术、控制策略和保护装置。
例如，通过逆变器将分布式能源产生的直流电转换为交流电，并实现与电网的同步接入；采用智能控制策略，根据电网的负荷情况和分布式能源的出力情况，实时调整分布式能源的输出功率，以保证电网的稳定运行。
（三）智能变电站技术智能变电站是智能配电网的关键节点，它实现了对电力设备的智能化监测、控制和保护。
智能变电站采用先进的传感器、通信技术和智能控制算法，能够实时获取设备的运行状态信息，如温度、压力、绝缘性能等，并对设备进行故障诊断和预测性维护。
同时，智能变电站还具备灵活的拓扑结构和控制功能，能够实现电网的快速重构和自愈控制，提高电网的供电可靠性。
（四）电力通信技术可靠、高速的通信网络是实现智能配电网的基础。
目前，电力通信技术主要包括光纤通信、无线通信和电力线载波通信等。
光纤通信具有传输速度快、容量大、抗干扰性强等优点，适用于骨干通信网络；无线通信如 5G 通信技术，具有部署灵活、覆盖范围广等特点，适用于终端设备的通信；电力线载波通信则利用电力线路作为通信介质，无需额外铺设通信线路，具有成本低、易于实现等优点。
智能配电网技术
智能配电网技术第一点：智能配电网技术的概述与发展智能配电网技术是近年来随着信息技术、通信技术、自动控制技术以及新能源技术的飞速发展而兴起的一种新型电力系统。
它以提高电力系统的可靠性、经济性、环保性为目标，通过智能化手段实现对电力系统的全面监测、精确控制和优化管理。
智能配电网技术的核心在于配电自动化的实现。
配电自动化主要包括故障检测与隔离、电力系统优化、设备状态监测、负荷预测与调度等几个方面。
通过配电自动化，可以实现对配电网的实时监控，及时发现并处理故障，提高电力系统的可靠性和稳定性；同时，可以对配电网的运行状态进行优化，降低运营成本，提高能源利用率；还可以对负荷进行预测和调度，使电力系统更好地满足用户的需求。
智能配电网技术的发展受到了国家政策的大力支持。
近年来，我国政府对能源领域的发展高度重视，制定了一系列鼓励新能源接入、促进智能电网建设的政策。
在国家重点研发计划和产业扶持政策的推动下，我国智能配电网技术取得了显著的成果，已经成为世界上智能电网建设和发展最快的国家之一。
第二点：智能配电网技术的应用与挑战智能配电网技术的应用范围广泛，涵盖了新能源并网、电力系统优化、故障处理、节能减排等多个方面。
其中，新能源并网是智能配电网技术的一个重要应用领域。
随着风能、太阳能等新能源的广泛应用，如何将这些不稳定的能源有效地接入电网，提高电力系统的运行效率和稳定性，成为了一个亟待解决的问题。
智能配电网技术通过实时监测新能源发电情况，对其进行合理调度和优化，从而实现新能源的高效利用。
然而，智能配电网技术在发展过程中也面临着一些挑战。
首先，技术方面的挑战。
智能配电网涉及到众多学科领域，如电力系统、通信技术、自动控制等，需要跨学科的研究和集成。
其次，安全方面的挑战。
随着智能配电网的不断发展，黑客攻击、设备故障等安全隐患逐渐暴露出来，如何确保电力系统的安全稳定运行，防止信息安全问题，是智能配电网技术发展过程中必须面对的问题。
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7
智能电网的含义
代表现代电网发展模式、一种电网建设理念，是人 们对未来电网的愿景。 不是具体的技术，是对因特网（IP）通信、信号传 感、自动控制、计算机、电力电子、超导材料等领 域新技术在输配电系统中应用的一种总称。
这些新技术的应用不是孤立的、单方面的，不仅仅是对传 统输配电系统进行简单地改进、提高。 从提高电网整体性能、节省总体成本出发，将各种新技术 与传统的输配电技术有机结合。 满足当今社会经济发展对电力系统的新要求
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即插即用通信技术
目前DA通信规约存在的问题
只解决了数据传输问题，实现互联互通还需要“数据规约” 说明数据“是什么”。 数据按模拟量、状态量、控制量等类型打包传输，数据含 义（来源）不明，无法直接对号入座。 终端与主站之间需要人工通过书面文件的交流说明数据的 具体来源、含义 终端设备没有自描述功能，不能用标准的文件格式描述自 身包含的数据与服务。
2009年5月，中国国家电网“坚强智能电网建设发展战略 框架”
6
“十二五”规划对“智能电网”的解释
将现代信息、通信和控制技术等深度集成应用于电 网各个领域，涵盖发电、输电、变电、配电、用电、 储能和调动环节，各参与主体之间信息共享、全面 互动、智能响应，能够实现电力系统安全高效运行 和效率最大化的现代电网。
可再生能源发电（分布式电源)主要在配电网接入。 支持需求侧响应，实现与用户互动，创新用户服务的着眼 点在配电网。
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智能配电网特征
安全
能够很好地抵御战争攻击、恐怖袭击与自然灾害的破 坏，避免出现大面积停电。
可靠
供电可靠率达到4个9，重点区域6个9。 最大可能地减少短时供电中断
21
智能配电网特征
优质
年度
2008/09 2006
15
对供电质量提出了新要求
900 800 700 600 500 400 300 200 100
0 中国
美国
英国
法国
韩国
香港
日本
分钟
我国城市用户年平均停电时间与国际水平的对比，2005年。
16
需进一步提高资产利用效率
世界发达国家的线损率在4%~6% 2008年中国电网线损率为6.79%. 2002年美国的供电设备平均载荷率不足50%，载 荷率在90%以上时段不足5%。 中国供电设备的平均利用率不足35%
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智能电网是已有新技术应用的综合与升华
智能电网是个筐？ 智
能 电 网
传统输配电网 现代电力技术 现代测控技术 计算机技术 通信技术 电力电子技术
1+1>2
9
智能电网新内容
新能源：解决可再生能源、分布式电源大量接入问题 新负荷：满足电动车充电需求
新要求：提高供电可靠性、提高资产利用、率、降低线损
10
38
基于IEC61850的DA通信体系结构
主站与终端通信
采用IP网络通信 通信规约可选用
MMS IEC 60870-5-104 WebService
CIM 数据库
IEC 61850/61970/61968 模型翻译机 COMM
主站
WebService IEC 60870-5-104 MMS
COMM ACSI
Data server switchwork staton E1/10M switch
cable
100M
SDH
配电子站 1 optical
E1/10M switch
cable
配电子站 2
FTU DTU
TTU
配电子站 3
DTU
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配电自动化的作用
提高供电可靠性
DA供电可靠率达到4个9的重要技术手段 及时发现并消除故障隐患 故障定位、隔离与自动恢复供电
我国东南某省年 负荷分布曲线
17
新挑战、新技术、新电网
新能源
新负荷 新要求
新电网 （智能电网）
新技术
18
建设智能电网，配电网是重点/1
直接面向用户，作用举足轻重。
对供电质量有着决定性的影响 损耗、投资（合理情况下）、运营成本远大于输电网
5%
30%
40%
配电 输电 17%
95%
停电时间
70%
损耗
60%
13
对供电质量提出了新要求
高科技数字设备的广泛应用对供电可靠性提出了 更高的要求 重合闸、倒闸操作、拉路选线引起的短时停电会 导致停工停产，引起严重后果。 停电给社会带来的经济损失十分可观
据报道，美国每年的停电损失超过1500亿美元。 我国电科院专家对某沿海城市研究结果表明：停电每 少供一度电带来的经济损失近50元。 粗略估计，我国每年的停电损失在2000亿元以上。
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即插即用通信技术
解决问题的途径：应用IEC61850标准
数据模型、通信服务接口标准化
IEC TC57 成立了WG17工作组负责制定IEC61850 在分布式电源与配电自动化中应用的标准
IEC61850逻辑节点覆盖了绝大部分配电自动化应用 个别应用，如故障指示等需要重新定义逻辑节点 通信协议采用WebService 需要增加注册/发现功能
智能配电网技术
智能配电网技术
徐丙垠 山东理工大学电气电子工程学院
科汇电力自动化公司 2013-05-10
2
什么是智能电网？
一个集成了通信、计算机、电子新技术，满足未来 能源需求的电力输配系统。
2004年，美国电科院“IntelliGird”报告
应用数字技术，提高从大型发电厂，经过输配环节， 再到电力用户与不断增长的分布式发电和储能装置 的整个电力系统的可靠性、安全性和效率。
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配电网故障自愈控制研究内容
在线监测
故障预警
小电流接地故障自愈控制
接地电流自动补偿 故障选线与定位
短路故障自愈控制
继电保护：切除故障元件 馈线自动化：故障定位、故障隔离与自动恢复供电 计划孤岛/微网供电
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什么是有源配电网?
分布式电源高速渗透的配电网 功率与故障电流双向流动 给配电网的规划设计、保护控制与运行管理提成了 新的课题 是一个电能交换与分配网络 是配电网的发展方向，在丹麦、德国等国家已经成 为现实。
终端
设备对象模型
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配电网自愈基本概念
自愈含义
故障预防：在线监视与诊断电网运行状态，及时发现并消 除事故隐患。 故障恢复：故障发生后，快速切除并隔离故障，避免影响 电网的安全运行与供电质量，或将故障的影响降至最小。
自愈的衡量标准
不影响配电网安全运行，避免或减少用户的故障损失。
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配电网故障自愈的作用
新能源发电并网问题
新能源发电带来的问题
新能源发电指还没有大规模开发利用的新型能演形式， 包括风电、太阳能、生物质、大水电等。 风电、太阳能发电的间歇性、随机性特点给电力系统 功率平衡、电压无功控制带来了困难 可再生能源发电、分布式发电大量接入配电网使其成 为功率双向流动的有源网络，传统的保护控制、运行 管理方式需要做出根本性地改变。
投资比例 （发达国家)
83%
运营成本 （美国）
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建设智能电网，配电网是重点
我国配电网投资相对不足，自动化、智能化程度远 低于输电网，已成为制约电力系统发展的瓶颈。
国际上发电、输电、配电投资比例一般在1：0.45：0.7左 右，中国在2000年前的投资比例是1：0.21：0.12。
智能电网的“新意”主要体现在配电网上
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分布式电源并网三个发展阶段
即接即忘阶段 Fix and Forget 或Connect and Forget 用于分布式电源发展早期 将分布式电源看作“负功率”负荷而忽略其影响 不需要对现有配电网进行调整和改造。 严格限制分布式电源的接入容量
美国电网企业曾要求一条馈线上接入的分布式电源的容量 不大于其最小负荷功率的10%。
丹麦1980年代的集中发电系统
丹麦今天的分布式发电系统 分布式发电比例超过60%
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德国配电网分布式电源已高度渗透
2000年颁布《可再生能源法》
可再生能源发电强制、立即并网并优先全额收购 给予可再生能源发电固定上网电价 补贴费用由所有电力用户分摊可再生能源发电
2012年5月25日中午德国光伏发电功率22GW，提 供了40%的负荷功率。 个别配电网光伏装机超过其平均负荷的三倍 配电网已出现阻塞现象 系统扰动时，分布式电源反孤岛保护动作，已带来 稳定问题。 配电网功率双向流动，有源配电网已成为现实。
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分布式电源并网三个发展阶段
宽限接入阶段 不再对接入容量进行硬性限制 保证配电网安全与电能质量合格的前提下，允许最 大程度地接入分布式电源。 对配电网进行适当的技术改造，提高接纳能力。
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分布式电源并网三个发展阶段
主动网络管理阶段 允许分布式电源主动参与有功功率和无功功率调整 具备低电压穿越能力 对配电网、分布式电源以及负荷进行协调控制与调 度管理 充分发挥配电网与分布式电梯潜力，实现有源配电 网的优化运行。 是分布式电源并网技术的发展方向
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配电自动化(DA)的内容
指中压配电网的自动化与信息化，包括：
配电网实时运行监控自动化，一般称配网自动化。 配电网生产管理的自动化、信息化
调度自动化/EMS DSCADA/FA
供电企 业信息 集成
配电GIS/DPMS
AMR
CIS TCM
变电所自动化
WAN
馈线自动化
用户自动化
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配网自动化系统的构成
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智能配电网关键技术
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配电自动化 配电网自愈 有源配电网 微电网 柔性交流配电（DFACTS） 高级量测体系（AMI） 用户互动技术