基于电力物联网的配电网规划分析

赵嘉冬

内蒙古电力经济技术研究院，内蒙古 呼和浩特 ， 010090

摘要：本文在简要分析现阶段配电网规划主要问题的基础上，结合配网规划能力提升建设思路，重点探讨了数据可视化，负荷预测，故障告警功能，提出配电网规划建设建议。

关键字： 电力物联网，配电网，规划分析

新冠病毒疫情发生以来，中国成为最早全面恢复生产的国家，居民生活步入正轨。工农业生产快速恢复，我国成为全球有效供给的主要来源，对能源的需求快速增长。

1 现阶段配电网系统规划主要问题分析

当前配电网存在以下方面的问题:(1)基础数据难以收集整理。电力系统是最复杂的物理系统之一，具有地理位置分布广泛、实时平衡、实时运行从不停止、重大故障瞬间扩大等特点，这些特点决定了电力系统运行时产生的数据数量庞大、种类丰富。客观情况下数据采样点不足，收集难度大，数据体量庞杂，难以整理。(2)配电网系统效率低。从规划建设思路考虑，配电网可靠不出事，容载比高。供电的安全性和可靠性是配网规划的主要考虑方面，系统的整体效率较低。（3）模块式的规划应用不足。研究表明使用模块化的配网规划方案，能够减少规划设计和后期改造的工程量，提升系统的兼容性和后期的扩展性，同时在运行保障过程中模式更加固定，有利于电力系统的调度实施。该种规划方案已经在法国三环网和新加坡花瓣式电网规划中得以应用，取得了较好的效果。模块式的配网系统规划，在供电和输电上更加的扁平化，对同级电网转供和上级电网输送都体现了很好的网格化管理思路。

2 提升配电网规划能力思路

为了深入研究配电网运行特性，提升配电网规划能力，需首先了解电网运行的实际情况，即大量收集电网运行的实时数据。当前的技术手段，还无法应对如此海量电网输配数据分析，储存，传输的性能要求，为此需引入集成度更高的传感采集终端，并建立更快速的数据传输网络，搭建智能化的海量数据处理中心。上述各项要求在电力互联网的框架下可方便的实施。根据国家电网公司提出的泛在电力物联网建设大纲，将电力物联网的概念定义为：通过现代通信手段，围绕电力系统打造的是人和物充分连接的智慧服务系统，该系统可实时产生共享数据，具有较高的数据处理能力，具备一定的智能化控制手段。

作为一个电力系统的新兴概念，泛在电力物联网系统中的“泛在”，指的是广泛存在、无所不包的电力网络。在智能化的电力物联网系统中，智能控制、信息互动是首要方面。与传统的电网相比，智能电网实现了数字化条件下的用电设备和线路监管，这在传统的电网中无法完成。数据采集的间隔大大缩短，信息集成和分析能力大大增强。以现阶段应用广泛的智能电表为例，智能电表集成了电流、电量、电压、功率等数据的采集工作，并可实现遥测信息的实时监测。数据刷新的频率大大加快，数据传输的准确性得以保证，对于提升电网分析能力、预判事故类型、模拟不同工况都具有重要意义。

3 利用智能设备及控制系统实现配网规划功能

3.1 电网运行数据可视化

应用了电力物联网系统，配网的运行、调度、电力输送、电力用户的用电情况等数据，可实时采集和传输，在统一的数据平台完成储存与分析，借助于智能化的操作系统和软件，实现数据的可视化呈现，完整、全面的展现配网运行的整体情况和具体细节，为监控和后台操作人员提供更加准确的数据支撑。借助于可视化的数据展示方式，改变了以往数据分析和展示的形式，更加的快捷高效，直观。在此基础上进一步可实现人机交互，建立更加智能化的操作控制体系。

3.2 准确预测电网负荷发展趋势

基于大数据系统，将历史配网运行数据进行分类和整理，以实时的数据为参照量，展示全网动态的负荷发展情况，预测未来一阶段电网负荷的发展趋势。电网负荷的发展预测对于实现电能的科学调配，实时调整供电单位生产能力均具有积极影响，能够进一步提升电网运行的可靠性和安全性。更进一步的借助于电网分析和负荷预测，建立综合管理系统，提升发电设备和电网运行的效率，降低电能损耗，提升电网运行的经济性，降低能源浪费。

3.3 故障预测与告警

由于引入了电力物联网技术，建立了更加智能化的电网运行管理系统。在收集历史数据，掌握实时运行情况的基础上，能够精准预测电网未来发展趋势，提示可能出现的故障类型、节点，建立历史数据和运行参数之间的关联关系。即实现了电网故障预测的分析功能，借以评估配网运行的风险，提前对可能发生的故障进行预报和告警，便于后台管理人员及时作出调整，进行设备的维护、负荷的分配等。

4 配电网规划设计分析

在配网规划分析中一般流程为：首先进行数据的采集与传输，调查分析电网运行的实际情况，评估是否存在风险；然后应用规划设计的主要技术，预测负荷分布及负荷发展；最后找出配网运行的风险点和故障类型，进行调整和优化。

按照以上基于电力物联网的配电网规划分析原则，对某城市中心城区的电网进行了规划。目标区域面积为14平方千米，是省级电力公司确定的“一小时”可靠性提升工程之一。结合该城区历史电网运行数据，认为电能的供应整体充足，裕度较多。分析2019年的总体配网容载比为2.7，覆盖区域中含有256条线路，其中有85条的平均负载在25%以内，有60条电路的负载低于40%，整体的潜能有待进一步开发。另一方面，收集2018~2019年线路运行情况，结果发现2019年停电检修时长比为3.26%，配网预安排占比为65%，配网施工占比为3.7%，市政工程和用户申请占比分别为27.4%和0.86%。最后，结合电网结线情况，认为大部分的结线模式使用南方电网推荐的方式，但仍然存在结线不清楚、调度困难的现象。

针对于以上情况，项目部提出引入电力物联网技术，优化电网规划的方案，着重在信息化，设备，管理和技术等4个方面进行提升。在此基础上落实了入网设备智能化、网架结构简单化，接线方式模块化的具体措施。

在配网规划优化过程中需实现两个目标，首先是结合模块化方案，降低停电工时，提升配网系统的扩展性，固定运行方式。其次是使用智能化感知技术，实时监测电网运行情况，精准预测负荷趋势，在降低线损率的同时提升设备的平均载荷率。最大程度的降低停工检修时长，保障电能的持续稳定供应，提升用电服务能力。

从上述的案例分析可以看到，在电力物联网的架构下，提升配网规划需重点实现以下两个方向目标。首先是优化和清晰电网结构，使用模块化的设计思路。为了提供更加个性化的用电服务，就需要准确、迅速的感知电网运行的状态，实现停电的自动判断和故障的精准预测，主动跟踪检修和停电轨迹，提升协同服务能力。为电力用户提供可视化的抢修和停电信息等服务。其次，全面提升电网运行的可靠性和安全性，着力推行数字化转型，建立基于人机互动技术的可视化智能调度，提升供电质量和电力资源调度的灵活性。

5 结语

电力作为我国重要的能源类型，在支撑生产和生活方面发挥了重要的意义。近年来我国电网尤其是高压、特高压输电电路的建设，取得了举世瞩目的成绩，但是也应注意到我国配网建设仍然存在诸多问题，开展基于电力互联网的配网规划研究，对于进一步提升我国电网的输配电能力具有重要意义。在未来配网规划设计中，应充分融入电力物联网的思路和先进的技术，着力提升电力服务能力，保障电力稳定供应，提供更加个性化的电力服务。

参考文献：

[1] 唐明海. 基于泛在电力物联网的主动配电网规划技术研究[J]. 装备维修技术, 2021(4):1.

[2] 王建南. 基于电力物联网的配电网规划研究[J]. 2020.

[3] 吕建铭. 探讨泛在电力物联网下的配电网典型配置模式.