8.29回馈式电子负载在测试领域的应用

【干货】智能配电网的体系架构设计探讨

雷本祖 赵江河 中字

  大数据、物联网、云计算等互联网相关技术的蓬勃发展,给智能配电网升级带来了机遇。文章首先分析了智能配电网的新特征,包括智能配电网的内涵以及外延;然后探讨了智能配电网的体系架构设计需要考虑的问题,包括基本的设计原则、IEC核心标准驱动的体系架构设计等方面。对智能配电网的体系架构设计进行探讨,有利于实现未来配电网乃至能源互联网之间的互联互通。

  0、引言

  智能配电网是智能电网的重要组成部分,是智能电网研究的一个热点,也是智能电网研究和发展最为活跃的领域之一。智能电网相对于传统电网产生的最大变革可能体现在配电网,智能配电网允许可再生能源和分布式发电单元的大量接入和微电网的运行,并鼓励各类不同电力用户积极参与电网互动:①在电力流上,由于分布式电源的接入点处于配电网,因此会导致配电网出现双向电力潮流,配电网的调度控制和运检管理更趋向于输电网;②在信息流上,智能电网的信息集成和信息安全真正需要突破的瓶颈和难点也在配电网上,配电自动化建设既面临信息交互技术上的难关,也面临管理变革的不适应;③在业务流上,配电网处于中间环节,上下已经形成系统,既面临配电自动化没有形成运行管控的局面,也面临着双向互动服务的压力。

  大数据、物联网、云计算、信息与物理融合等互联网相关技术的蓬勃发展,在带动一大批新技术的同时,也给智能配电网的升级改造带来了机遇。智能配电网架构考虑了一系列系统未来运行的可能性,已超出了将电能输送到终端设备的范围,扩展到了从集中发电系统到用户终端电源设备及分布式电源的广泛运行环境,提出了应用互联网技术最大限度地实现互联互通和资源共享。本文对智能配电网体系架构设计进行了探讨,使其能够满足未来的需求,增强能源服务系统间交互和融合的开放性和安全性。

  1、智能配电网的新特征

  智能配电网是一个配电自动化完全覆盖下的配电网络,配电自动化管控配电网设备的拓扑连接关系和连接在网络中每个设备的运行效率,它可以感知到每一个设备的非健康状态和故障状态,自动获取电网的关键节点越限变化数据和生产能效分析统计信息,依据配电网供电可靠性要求,自动化检测出非健康配电设备的状态并提出或执行自愈方案,将故障排除在萌芽之中;如果发生故障可以自动化检测出故障、定位到故障位置、隔离故障区间,提出或执行非故障区域的供电方案。自动化提供的信息足以支持智能电网的规划、设计、建设、运维、优化运行等各种应用,满足配电网企业优质经济管理和安全高效运行、智慧城市和美丽乡村以及现代社会对于供电可靠性需求。

  如果要更全面地定义智能配电网的概念,需要充分考虑到技术的发展和变化,从内涵和外延两方面描述智能配电网的新特征。

  1.1 智能配电网的内涵

  智能配电网的内涵包括以下几个方面:

  1)具有配电自动化基础。配电自动化是智能配电网的必要条件,这是因为配电自动化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进行集成,构成完整的配电自动化系统。

  2)融入互联网的通信体系。对于配电网必须面向互联网的体系架构,随着互联网技术的发展,尤其是移动互联网技术的快速发展,完全改变了终端互联的技术生态,配电自动化终端融入互联网体系是必由之路。

  3)无处不在的传感器和测量装置。大量的传感器和智能测量,足以保证获得系统运行参数、设备运行状态、广域测量网络、灵活的保护系统等,真实可靠地提供配电网的静态和动态数据,为各类智能化的应用提供基础信息。

  4)智能配电网主站。由于云储存和大数据处理的出现,智能配电的集中处理能力得以提高,关键是应用需求和体系架构的适应性,需求在不断的变化,架构必须重新设计。

  5)统一的输配电网系统数据模型。该模型可将电网的智能二次设备和高级分析处理程序有效纳入到统一的分析框架体系中。

  6)智能配电网管理。通过图形和地理空间信息技术手段最大程度地提高一次电网的可见度,使得电力系统的运行操作可视化,同时辅以更智能、更综合的分析应用程序,实现对电网高效有序的管理,降低管理难度。

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